CN106656520B - 具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统 - Google Patents

具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，包括供电设备PSE、受电设备PD、供电保护模块以及防护电路，供电设备PSE包括有通过RJ45接口向受电设备PD进行供电的供电电源；供电保护模块具有与RJ45接口连接的正相输出端和负相输出端，其包括控制芯片U以及串接在正相输出端上的电流感应电阻Rs和MOS管；防护电路连接于供电保护模块和RJ45接口之间，其包括压敏电阻D2和压敏电阻D3，所述压敏电阻D2连接在所述正相输出端和接地端之间；所述压敏电阻D3连接在所述负相输出端和接地端之间。本发明通过控制芯片U来控制MOS管的开闭以达到对电流进行限制的目的，实现对保护后面PD器件的保护；而通过防护电路可实现对控制芯片U以及MOS管等器件的防雷击浪涌保护。

Description

具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统
技术领域
本发明涉及POE供电保护技术领域，特别涉及一种具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统。
背景技术
通常被我们称作IEEE 802.3af规范中允许提供电源的设备使用一个36–57V的直流电压(一般情况下为48V)通过以太网双绞线四对线对中可用的两对线提供一个10–400mA电流可选的最大功率为15.40W的电源，电缆类型可以是三类、五类或超五类。这个标准定义了两种设备:PoE供电设备Power Sourcing Equipment(PSE)以及PoE受电设备PoweredDevices(PD).由施电设备提供电源给受电设备。PoE是在标准以太网双绞线上传输数据的同时传输电源给远端设备的一种技术。这个技术对于那些不方便布线，或者布线成本高昂，或者根本无法单独布线提供电源的设备，诸如IP电话，无线AP，网络摄像头，网络交换机，嵌入式电脑等大有帮助。但是现有的PoE供电系统中的对于供电保护和防雷击的电路较为复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统。
为实现上述目的，本发明提出的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，包括：
供电设备PSE，所述供电设备PSE包括有供电电源和若干RJ45接口，所述供电电源通过所述RJ45接口向受电设备PD进行供电；
供电保护模块，所述若干RJ45接口分别通过一所述供电保护模块与所述供电电源连接，所述供电保护模块具有与所述RJ45接口连接的正相输出端和负相输出端，其包括控制芯片U以及串接在所述正相输出端上的电流感应电阻Rs和MOS管M1，所述控制芯片U用于在检测到所述电流感应电阻Rs两端的电压差大于设定值时，关闭所述MOS管M1来达到对电流进行限制的目的；
防护电路，所述防护电路设置于所述供电保护模块和RJ45接口之间，其包括压敏电阻D2和压敏电阻D3，所述压敏电阻D2连接在所述正相输出端和接地端之间；所述压敏电阻D3连接在所述负相输出端和接地端之间。
优选地，所述电流感应电阻Rs的一端连接所述供电电源的正极，另一端与所述MOS管M1的漏极，所述MOS管M1的栅极通过电阻R5连接到控制芯片U的GATE脚，源极作为正相输出端并连接到所述RJ45接口上；所述控制芯片U的VCC脚和SENSE脚分别连接到所述电流感应电阻Rs的两端上，控制芯片U通过所述VCC脚和SENSE脚来检测所述电流感应电阻Rs两端的电压；所述控制芯片U的GND脚连接到所述供电电源的负极。
优选地，所述防护电路还包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的负极与所述供电电源的正极连接，正极与所述正相输出端连接；所述二极管D6的正极接地，负极与所述正相输出端连接。
优选地，所述防护电路还包括压敏电阻D4和电容C1，所述压敏电阻D4的一端连接到所述正相输出端上，另一端接地；所述电容C1的一端连接到正相输出端，另一端连接到压敏电阻D4的所述另一端上。
优选地，所述供电保护模块还包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1的一端连接所述供电电源的正极，另一端连接所述分压电阻R2的一端，所述分压电阻R2的另一端连接所述供电电源的负极，所述控制芯片U的EN脚连接到分压电阻R1和分压电阻R2的连接点。
优选地，所述供电保护模块还包括稳压单元，所述稳压单元包括一稳压二极管D1和一极性电容C1，所述稳压二极管D1的负极和所述极性电容C1的正极分别连接所述供电电源的正极，稳压二极管D1的正极连接极性电容C1的负极和所述供电电源的负极。
优选地，所述供电保护模块还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端连接所述控制芯片U的VREF脚，另一端连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述供电电源的负极；所述控制芯片U的PROG脚连接到电阻R3和电阻R4的连接点。
优选地，所述供电保护模块还包括一极性电容CT，所述极性电容CT的正极连接控制芯片U的TIMER脚，负极连接所述供电电源的负极。
优选地，所述供电保护模块还包括一极性电容CO，所述极性电容CO的正极连接供电电源的正极，极性电容CO的负极连接所述控制芯片U的GND脚。
优选地，所述供电保护模块还包括电阻R6，所述电阻R6的一端连接控制芯片U的PG脚，另一端为VDD口。
优选地，所述MOS管M1M1为N沟道晶体管MOSFET。
本发明技术方案通过控制芯片U的SENSE脚实时检测Rs的一端电压，控制芯片U比较SENSE脚和VCC电压差，若电压差大于一预设阈值时，促使关断MOS管M1，从而保护后面PD器件；摆脱了以往供电标准上的供电复杂度，实现更简单、更灵活的供电方式；而且通过防护电路可实现对控制芯片U以及MOS管M1等器件的防雷击浪涌保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统的原理框图；
图2为本发明具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统的电路图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参照附图详细描述本发明实施例的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，包括供电设备PSE，所述供电设备PSE包括有供电电源10和若干RJ45接口20，所述供电电源10通过所述RJ45接口20向受电设备PD进行供电。
其中，所述若干RJ45接口20分别通过一供电保护模块30与所述供电电源10连接，所述供电保护模块30具有与所述RJ45接口20连接的正相输出端和负相输出端，其包括控制芯片U以及串接在所述供电电源10和RJ45接口20之间的电流感应电阻Rs和MOS管M1，所述控制芯片U用于在检测到所述电流感应电阻Rs两端的电压差大于设定值时，关闭所述MOS管M1来达到对电流进行限制的目的，进而对以太网RJ45网口的输出功率进行控制。
在RJ45接口与供电保护模块之间还设有防护电路，所述防护电路设置于所述供电保护模块和RJ45接口之间，其包括压敏电阻D2和压敏电阻D3，所述压敏电阻D2连接在所述正相输出端和接地端之间；所述压敏电阻D3连接在所述负相输出端和接地端之间。
具体的，压敏电阻D2与电阻R7、电容C2以及电容C3共同组成第一能量泄放电路，电阻R7、电容C2以及电容C3依次串联后与压敏电阻D2并联的接入到正相输出端上，且电容C3还连接到接地端上；当正相输出端受到雷击等浪涌电流冲击时，通过该压敏电阻D2泄放到大地，从而避免了浪涌电流对控制芯片U和MOS管的冲击，达到对控制芯片U和MOS管保护的目的。
压敏电阻D3与电阻R8、电容C4、以及电容C5共同组成第二能量泄放电路，电阻R8、电容C4、以及电容C5依次串联后与压敏电阻D2并联的接入到正相输出端上，且电容C5还连接到接地端上；当负相输出端受到雷击等浪涌电流冲击时，通过该压敏电阻D3泄放到大地，从而避免了浪涌电流对控制芯片U的冲击，达到对控制芯片U保护的目的。
进一步地，所述防护电路还包括压敏电阻D4和电容C1，所述压敏电阻D4的一端连接到所述正相输出端上，另一端接地；所述电容C1的一端连接到正相输出端，另一端连接到压敏电阻D4的所述另一端上。如此，可提高抗雷击干扰的次数以及抵抗较大的浪涌能量，当第一能量泄放电路不能将从正相输出端流入的浪涌电流完全泄放时，通过该压敏电阻D4可将剩余的浪涌电流进行泄放，以确保不会有浪涌电流对控制芯片和MOS管造成冲击。
更进一步地，所述防护电路还包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的负极与所述供电电源的正极连接，正极与所述正相输出端连接；所述二极管D6的正极接地，负极与所述正相输出端连接。
优选地，所述MOS管M1M1为N沟道晶体管MOSFET，所述电流感应电阻Rs的一端连接所述供电电源10的正极，另一端与所述MOS管M1的漏极，所述MOS管M1的栅极通过电阻R5连接到控制芯片U的GATE脚，源极作为正相输出端连接到所述RJ45接口20上；所述控制芯片U的VCC脚和SENSE脚分别连接到所述电流感应电阻Rs的两端上，控制芯片U通过所述VCC脚和SENSE脚来检测所述电流感应电阻Rs两端的电压；所述控制芯片U的GND脚连接到所述供电电源10的负极。
优选地，所述供电保护模块30还包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1的一端连接所述供电电源10的正极，另一端连接所述分压电阻R2的一端，所述分压电阻R2的另一端连接所述供电电源10的负极，所述控制芯片U的EN脚连接到分压电阻R1和分压电阻R2的连接点。从而通过分压电阻R1和分压电阻R2来设置控制芯片U的使能启动电压和关闭电压，即设定EN脚输入电压，从而实现电源输入欠压保护。
所述供电保护模块30还包括稳压单元，所述稳压单元包括一稳压二极管D1和一极性电容C1，所述稳压二极管D1的负极和所述极性电容C1的正极分别连接所述供电电源10的正极，稳压二极管D1的正极连接极性电容C1的负极和所述供电电源10的负极。
所述供电保护模块30还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端连接所述控制芯片U的VREF脚，另一端连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述供电电源10的负极；所述控制芯片U的PROG脚连接到电阻R3和电阻R4的连接点。从而通过电阻R3和电阻R4的设置来决定输入的关闭阈值电压或功率限制的设置。
所述供电保护模块30还包括一极性电容CT，所述极性电容CT的正极连接控制芯片U的TIMER脚，负极连接所述供电电源10的负极。从而通过极性电容CT的作用来设置过载延时定时和控制器重启间隔定时。
所述供电保护模块30还包括一极性电容CO，所述极性电容CO的正极连接正相输出端，极性电容CO的负极连接所述控制芯片U的GND脚和供电电源10的负极。
所述供电保护模块30还包括电阻R6，所述电阻R6的一端连接控制芯片U的PG脚，另一端为VDD口。
终上所述，本发明实施例在实际使用时，供电设备PSE的主板通过各控制芯片U的EN脚来对控制芯片U进行控制，若EN脚是能生效，控制GATE脚输出高电平，从而打开MOS管M1，使Vo能正常输出24电压至RJ45接口20，使供电设备PSE可以向PD供电。若在供电过程中，SENSE脚实时检测Rs的一端电压，控制芯片U比较SENSE脚和VCC电压差，若电压差大于一预设阈值时，如设定为50mv，即表示超过限制的电流0.6A时，会促使关断MOS管M1，从而保护后面器件；关断后电流减小SENSE脚与VCC电压差也减小，又会促使打开MOS管M1继续供电，保证工作电流不超过0.6A，从而使每一对应RJ45接口20的供电功率最大为14.4W。当然，可通过变换电流感应电阻Rs阻值的大小，来调节最大输出电流，也就是可调节供电功率的最大限值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，包括：
供电设备PSE，所述供电设备PSE包括有供电电源和若干RJ45接口，所述供电电源通过所述RJ45接口向受电设备PD进行供电；
供电保护模块，所述若干RJ45接口分别通过一所述供电保护模块与所述供电电源连接，所述供电保护模块具有与所述RJ45接口连接的正相输出端和负相输出端，其包括控制芯片U以及串接在所述正相输出端上的电流感应电阻Rs和MOS管M1，所述控制芯片U用于在检测到所述电流感应电阻Rs两端的电压差大于设定值时，关闭所述MOS管M1来达到对电流进行限制的目的；
防护电路，所述防护电路设置于所述供电保护模块和RJ45接口之间，其包括压敏电阻D2和压敏电阻D3，所述压敏电阻D2连接在所述正相输出端和接地端之间；所述压敏电阻D3连接在所述负相输出端和接地端之间；
所述电流感应电阻Rs的一端连接所述供电电源的正极，另一端与所述MOS管M1的漏极，所述MOS管M1的栅极通过电阻R5连接到控制芯片U的GATE脚，源极作为正相输出端并连接到所述RJ45接口上；所述控制芯片U的VCC脚和SENSE脚分别连接到所述电流感应电阻Rs的两端上，控制芯片U通过所述VCC脚和SENSE脚来检测所述电流感应电阻Rs两端的电压；所述控制芯片U的GND脚连接到所述供电电源的负极；
所述防护电路还包括压敏电阻D4和电容C1，所述压敏电阻D4的一端连接到所述正相输出端上，另一端接地；所述电容C1的一端连接到正相输出端，另一端连接到压敏电阻D4的所述另一端上；
所述防护电路还包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的负极与所述供电电源的正极连接，正极与所述正相输出端连接；所述二极管D6的正极接地，负极与所述正相输出端连接。
2.如权利要求1所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻R1的一端连接所述供电电源的正极，另一端连接所述分压电阻R2的一端，所述分压电阻R2的另一端连接所述供电电源的负极，所述控制芯片U的EN脚连接到分压电阻R1和分压电阻R2的连接点。
3.如权利要求2所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括稳压单元，所述稳压单元包括一稳压二极管D1和一极性电容C1，所述稳压二极管D1的负极和所述极性电容C1的正极分别连接所述供电电源的正极，稳压二极管D1的正极连接极性电容C1的负极和所述供电电源的负极。
4.如权利要求3所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端连接所述控制芯片U的VREF脚，另一端连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述供电电源的负极；所述控制芯片U的PROG脚连接到电阻R3和电阻R4的连接点。
5.如权利要求4所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括一极性电容CT，所述极性电容CT的正极连接控制芯片U的TIMER脚，负极连接所述供电电源的负极。
6.如权利要求5所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括一极性电容CO，所述极性电容CO的正极连接供电电源的正极，极性电容CO的负极连接所述控制芯片U的GND脚。
7.如权利要求6所述的具有防护电路的以太网非标准PoE供电系统，其特征在于，所述供电保护模块还包括电阻R6，所述电阻R6的一端连接控制芯片U的PG脚，另一端为VDD口。
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