CN107370607A - 一种网络供电电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络供电电气控制系统，包括发送端耦合电路和接收端耦合电路，发送端耦合电路包括带通滤波电路1和变压器电路1；接收端耦合电路包括带通滤波电路2、变压器电路2和晶体管放大电路。本发明将计算机网络、笔记本电脑电力两个不同的系统，通过一根网线实现将电力和网络同时供应给笔记本电脑，不仅实现了大功率局域网供电，完全可以为笔记本电脑等大功率设备提供稳定的直流电源，还实现了更宽阔的电压范围，应用范围可以更广。

Description

一种网络供电电气控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体是一种网络供电电气控制系统。

背景技术

该系统属于网络综合布线领域，综合布线系统是一个完整的集成化通讯传输（分布式）系统，它使用双绞线与光纤混合布线方式再加以电力系统的协作，共同完成大厦内的数字网络通信，通过大厦内的网络系统与外部通讯网络相连接。

同时，随着时间的长久，大厦内部网络系统需要调整或增加，也将需要重新布置网络线路和弱电线路，对于施工人员人说，工作量较大，走线方式的限制也较大，于是IEEE在1999年开始制定PoE( Power Over Ethernet，局域网供电系统 )标准以解决该问题。 即在现有的以太网布线基础架构不作任何改动的情况下，为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输网络交换机输出的数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。

现有技术存在只能提供0-48V直流电压，不能满足高电压设备的使用，最大提供25W功率，只能为家用无线路由、监控摄像头等小功率设备供电和需要终端网卡支持PoE技术，普通终端无法使用等缺陷，至今未能被广泛利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现大功率局域网供电和更宽阔的电压范围的一种网络供电电气控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种网络供电电气控制系统，包括发送端耦合电路和接收端耦合电路，所述发送端耦合电路包括带通滤波电路1和变压器电路1，所述带通滤波电路1包括电容C1、电容C2和电感L1，所述变压器电路1包括变压器T1、电阻R1和电容C4；所述接收端耦合电路包括带通滤波电路2、变压器电路2和晶体管放大电路，所述带通滤波电路2包括电容C6、电容C7和电感L8，所述变压器电路2包括变压器T2、电阻R2和电容C5，所述晶体管放大电路包括运放IC1和运放IC2；

所述电容C1分别连接网络上行A端、电感L1和电容C2，电容C1另一端分别连接网络上行B端、电感L1另一端、电容C3、电感L3和变压器T1线圈L4并接地，变压器T1线圈L4另一端分别连接电感L2另一端、电容C3另一端和电感L3另一端，所述变压器T1线圈L5分别连接电容C4和电阻R1，电阻R1另一端分别连接双向二极管D1、AC/DC转换器输出A端、双向二极管D2、电阻R2、电容C5和输出端U2，所述变压器T1线圈L5另一端分别连接双向二极管D1另一端、双向二极管D2另一端、AC/DC转换器输出B端和变压器T2线圈L6并接地，所述AC/DC转换器输入端接220V交流电，所述变压器T2线圈L6另一端分别连接电阻R2另一端和电容C5另一端，变压器T2线圈L7分别连接电容C6、电感L8、电容C8、电感L10和电阻R3，变压器T2线圈L7另一端分别连接电容C6另一端、电感L8另一端和电容C7，电容C7另一端连接电感L9，电感L9另一端分别连接电容C8另一端、电感L10另一端、电容C9、电容C10、电阻R4、运放IC1引脚11、电阻R7、电阻R9、电阻R10和运放IC2引脚11并接地，所述电阻R3另一端分别连接电阻R6和电容C9另一端，所述电阻R6另一端分别连接电容C10另一端和运放IC1引脚3，运放IC1引脚2分别连接电阻R4另一端和电阻R5，运放IC1引脚1分别连接电阻R5另一端和电容C11，运放IC1引脚4分别连接运放IC2引脚4和电源VCC，所述电容C11另一端分别连接电阻R9另一端和电容C12，电容C12另一端分别连接电阻R10另一端和运放IC2引脚3，运放IC2引脚2分别连接电阻R7另一端和电阻R8，电阻R8另一端分别连接输出端U2和运放IC2引脚1；所述AC/DC转换器包括变压器T、开关S、电容C13、电阻R12、单向可控硅VS1和单向可控硅VS2，所述开关S一端连接交流电U1一端，开关S另一端分别连接变压器T线圈L11和电容C13，电容C13另一端分别连接交流电U1另一端和变压器T线圈L12，变压器T线圈L12另一端分别连接电阻R121、电容C14、二极管D40正极、接地电容C18和电容C17，电容C14另一端分别连接变压器T线圈L11、电阻R121另一端和电阻R12，电阻R12另一端分别连接电阻R13、二极管D10正极、单向可控硅VS1的K极、电阻R14、单向可控硅VS2的K极、电阻R15、电阻R5和电容C15，电容C15另一端分别连接电阻R5、二极管D30负极和电阻R17，电阻R17另一端连接二极管D40负极，所述二极管D30正极分别连接电阻R15另一端和单向可控硅VS2的G极，单向可控硅VS2的A极分别连接二极管D20正极和电阻R18，电阻R18另一端分别连接电容C16、二极管D10负极、单向可控硅VS1的A极、接地二极管D5负极和二极管D6正极，单向可控硅VS1的G极分别连接电阻R14另一端和二极管D20负极，所述二极管D6负极分别连接电容C17另一端和直流输出端U2。

作为本发明进一步的方案：所述运放IC1和运放IC2型号均为4156。

作为本发明进一步的方案：所述带通滤波器电路1用于连接网络交换机和变压器T1线圈L4，其通频带为25KHZ~1104KHZ，既隔离电力线上的噪声信号，防止其进入通信线路，又降低耦合进入电力线网络交换机输出的数据信号中存在的噪声，使耦合得到的信号纯净。

作为本发明进一步的方案：所述电阻R1、电容C4、变压器T1和电阻R2、电容C5、变压器T2参数相同，所述带通滤波器电路1和带通滤波器电路2参数相同。

作为本发明进一步的方案：所述输出端U1和输出端U2分别对应一种网络供电电气控制系统的电源线和网线，电源线和网线采用超五类双绞线。

作为本发明再进一步的方案：所述AC/DC转换器将220V交流电转换为60V/2A输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将计算机网络、笔记本电脑电力两个不同的系统，通过一根网线实现将电力和网络同时供应给笔记本电脑，不仅实现了大功率局域网供电，将PoE的功率由25W提高至120W，完全可以为笔记本电脑等大功率设备提供稳定的直流电源，还实现了更宽阔的电压范围，将0-48V的电压范围提高到0-60V，应用范围可以更广。本发明可以广泛适用于办公室、酒店宾馆和临时搭建的办公环境中，在建筑物机房的网络入口安装本装置，即可在办公位上使用笔记本电脑，无需另外接入笔记本电源，大大方便了对特殊环境下的使用；本发明为每台网络设备同时提供数据和电源，因此可以经济地部署网络设备，而不需额外的电源电缆或供电装置、降低人力和电源线的安装成本，这在桌面上提供了许多好处，终端设备可以迅速简便地挪动和迁移，使导致的影响达到最小。

附图说明

图1为一种网络供电电气控制系统的电路原理图；

图2为多端口一种网络供电电气控制系统结构原理图；

图3为多端口一种网络供电电气控制系统中AC/DC转换器的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种网络供电电气控制系统，包括发送端耦合电路和接收端耦合电路，所述发送端耦合电路包括带通滤波电路1和变压器电路1，所述带通滤波电路1包括电容C1、电容C2和电感L1，所述变压器电路1包括变压器T1、电阻R1和电容C4；所述接收端耦合电路包括带通滤波电路2、变压器电路2和晶体管放大电路，所述带通滤波电路2包括电容C6、电容C7和电感L8，所述变压器电路2包括变压器T2、电阻R2和电容C5，所述晶体管放大电路包括运放IC1和运放IC2；

所述电容C1分别连接网络上行A端、电感L1和电容C2，电容C1另一端分别连接网络上行B端、电感L1另一端、电容C3、电感L3和变压器T1线圈L4并接地，变压器T1线圈L4另一端分别连接电感L2另一端、电容C3另一端和电感L3另一端，所述变压器T1线圈L5分别连接电容C4和电阻R1，电阻R1另一端分别连接双向二极管D1、AC/DC转换器输出A端、双向二极管D2、电阻R2、电容C5和输出端U2，所述变压器T1线圈L5另一端分别连接双向二极管D1另一端、双向二极管D2另一端、AC/DC转换器输出B端和变压器T2线圈L6并接地，所述AC/DC转换器输入端接220V交流电，所述变压器T2线圈L6另一端分别连接电阻R2另一端和电容C5另一端，变压器T2线圈L7分别连接电容C6、电感L8、电容C8、电感L10和电阻R3，变压器T2线圈L7另一端分别连接电容C6另一端、电感L8另一端和电容C7，电容C7另一端连接电感L9，电感L9另一端分别连接电容C8另一端、电感L10另一端、电容C9、电容C10、电阻R4、运放IC1引脚11、电阻R7、电阻R9、电阻R10和运放IC2引脚11并接地，所述电阻R3另一端分别连接电阻R6和电容C9另一端，所述电阻R6另一端分别连接电容C10另一端和运放IC1引脚3，运放IC1引脚2分别连接电阻R4另一端和电阻R5，运放IC1引脚1分别连接电阻R5另一端和电容C11，运放IC1引脚4分别连接运放IC2引脚4和电源VCC，所述电容C11另一端分别连接电阻R9另一端和电容C12，电容C12另一端分别连接电阻R10另一端和运放IC2引脚3，运放IC2引脚2分别连接电阻R7另一端和电阻R8，电阻R8另一端分别连接输出端U2和运放IC2引脚1；所述AC/DC转换器包括变压器T、开关S、电容C13、电阻R12、单向可控硅VS1和单向可控硅VS2，所述开关S一端连接交流电U1一端，开关S另一端分别连接变压器T线圈L11和电容C13，电容C13另一端分别连接交流电U1另一端和变压器T线圈L12，变压器T线圈L12另一端分别连接电阻R121、电容C14、二极管D40正极、接地电容C18和电容C17，电容C14另一端分别连接变压器T线圈L11、电阻R121另一端和电阻R12，电阻R12另一端分别连接电阻R13、二极管D10正极、单向可控硅VS1的K极、电阻R14、单向可控硅VS2的K极、电阻R15、电阻R5和电容C15，电容C15另一端分别连接电阻R5、二极管D30负极和电阻R17，电阻R17另一端连接二极管D40负极，所述二极管D30正极分别连接电阻R15另一端和单向可控硅VS2的G极，单向可控硅VS2的A极分别连接二极管D20正极和电阻R18，电阻R18另一端分别连接电容C16、二极管D10负极、单向可控硅VS1的A极、接地二极管D5负极和二极管D6正极，单向可控硅VS1的G极分别连接电阻R14另一端和二极管D20负极，所述二极管D6负极分别连接电容C17另一端和直流输出端U2。

所述运放IC1和运放IC2型号均为4156。

带通滤波器电路1用于连接网络交换机和变压器T1线圈L4，其通频带为25KHZ~1104KHZ，既隔离电力线上的噪声信号，防止其进入通信线路，又降低耦合进入电力线网络交换机输出的数据信号中存在的噪声，使耦合得到的信号纯净。

电阻R1、电容C4、变压器T1和电阻R2、电容C5、变压器T2参数相同，带通滤波器电路1和带通滤波器电路2参数相同。

输出端U1和输出端U2分别对应一种网络供电电气控制系统的电源线和网线，电源线和网线采用超五类双绞线。

AC/DC转换器将220V交流电转换为60V/2A输出。

本发明的工作原理是：本发明从如何隔绝220V/50HZ高压工频信号，如何最大限度地降低信号衰减以及滤除诸多噪声三个方面着手，将电容耦合技术、带通滤波电路技术和运算放大器相结合，较好地解决了“依附”载体问题，并最大限度地保证ADSL信号传输的准确性和完整性。电力用户在电力线上连接的各种容性和感性设备，加上电力线上负载的不确定性和突变性，以及线路的高衰减，使得电力线拥有一个非常复杂、混乱的数据传输环境。低压电力线上传输的是220V交流电，220V电压对传输几伏电压的通信电路来说已经超出了其承受范围，因此，利用互感耦合技术在将网络交换机输出的数据信号耦合到电力线上的同时，为防止220V/50HZ工频信号进入通信线路，造成线路损坏，采用互感耦合的方式，在电力线上设置AC/DC转换器后串联电容形成高通滤波器电路1，将网络交换机输出的数据信号耦合到经AC/DC转换器转换后的电力信号上，有效阻隔工频信号进入通信线路，以此将网络交换机输出的数据信号发送出去，再在接收端利用相同的耦合方式从电力信号上分离出包含通信频带的信号。所谓的耦合电路就是电力信号线路与载波信号发送、载波信号接收电路之间信号连接方式的电路，通过耦合电路来实现信号的交链。载波发送端耦合电路由于耦合得到的信号带宽远远大于载波信号带宽，在接收端利用带通滤波器电路2将25KHZ～1104KHZ的信号滤出，最后经过运算放大器使其在线路中被衰减的网络交换机输出的数据信号放大，还原为最初网络交换机上输出的形式。

将多个图1的电路模块集成到一起形成了图2的多端口一种网络供电电气控制系统，图2所示的多端口一种网络供电电气控制系统只是本发明的一种实施例，形成的端口数随图1的电路模块的增加而增加。

请参阅图3，输入交流电压为110~170V时，电容C15的充电电压低于稳压二极管D30的稳定电压，单向可控硅VS2关断，单向可控硅VS1通过二极管D20和电阻R14触发导通，另外，与单向可控硅VS1反向并联有二极管D10，所以后级的倍压整流电路正常工作，输入电压为170~240V时，电容C15的充电电压高于稳压二极管D30的稳定电压，单向可控硅VS2触发导通，结果，单向可控硅VS1的门极无电流流通，保持关断状态。后级倍压电路变成半波整流电路。这样负载开路时，输入交流110~170V电压时输出直流约280V，输入交流220V的输出直流电压约290V，这两种情况下，加到后级稳压电路的直流电压均为280V左右，即自动完成电压的切换。

Claims (6)

1.一种网络供电电气控制系统，包括发送端耦合电路和接收端耦合电路，其特征在于，所述发送端耦合电路包括带通滤波电路1和变压器电路1，所述带通滤波电路1包括电容C1、电容C2和电感L1，所述变压器电路1包括变压器T1、电阻R1和电容C4；所述接收端耦合电路包括带通滤波电路2、变压器电路2和晶体管放大电路，所述带通滤波电路2包括电容C6、电容C7和电感L8，所述变压器电路2包括变压器T2、电阻R2和电容C5，所述晶体管放大电路包括运放IC1和运放IC2；

所述电容C1分别连接网络上行A端、电感L1和电容C2，电容C1另一端分别连接网络上行B端、电感L1另一端、电容C3、电感L3和变压器T1线圈L4并接地，变压器T1线圈L4另一端分别连接电感L2另一端、电容C3另一端和电感L3另一端，所述变压器T1线圈L5分别连接电容C4和电阻R1，电阻R1另一端分别连接双向二极管D1、AC/DC转换器输出A端、双向二极管D2、电阻R2、电容C5和输出端U2，所述变压器T1线圈L5另一端分别连接双向二极管D1另一端、双向二极管D2另一端、AC/DC转换器输出B端和变压器T2线圈L6并接地，所述AC/DC转换器输入端接220V交流电，所述变压器T2线圈L6另一端分别连接电阻R2另一端和电容C5另一端，变压器T2线圈L7分别连接电容C6、电感L8、电容C8、电感L10和电阻R3，变压器T2线圈L7另一端分别连接电容C6另一端、电感L8另一端和电容C7，电容C7另一端连接电感L9，电感L9另一端分别连接电容C8另一端、电感L10另一端、电容C9、电容C10、电阻R4、运放IC1引脚11、电阻R7、电阻R9、电阻R10和运放IC2引脚11并接地，所述电阻R3另一端分别连接电阻R6和电容C9另一端，所述电阻R6另一端分别连接电容C10另一端和运放IC1引脚3，运放IC1引脚2分别连接电阻R4另一端和电阻R5，运放IC1引脚1分别连接电阻R5另一端和电容C11，运放IC1引脚4分别连接运放IC2引脚4和电源VCC，所述电容C11另一端分别连接电阻R9另一端和电容C12，电容C12另一端分别连接电阻R10另一端和运放IC2引脚3，运放IC2引脚2分别连接电阻R7另一端和电阻R8，电阻R8另一端分别连接输出端U2和运放IC2引脚1；所述AC/DC转换器包括变压器T、开关S、电容C13、电阻R12、单向可控硅VS1和单向可控硅VS2，所述开关S一端连接交流电U1一端，开关S另一端分别连接变压器T线圈L11和电容C13，电容C13另一端分别连接交流电U1另一端和变压器T线圈L12，变压器T线圈L12另一端分别连接电阻R121、电容C14、二极管D40正极、接地电容C18和电容C17，电容C14另一端分别连接变压器T线圈L11、电阻R121另一端和电阻R12，电阻R12另一端分别连接电阻R13、二极管D10正极、单向可控硅VS1的K极、电阻R14、单向可控硅VS2的K极、电阻R15、电阻R5和电容C15，电容C15另一端分别连接电阻R5、二极管D30负极和电阻R17，电阻R17另一端连接二极管D40负极，所述二极管D30正极分别连接电阻R15另一端和单向可控硅VS2的G极，单向可控硅VS2的A极分别连接二极管D20正极和电阻R18，电阻R18另一端分别连接电容C16、二极管D10负极、单向可控硅VS1的A极、接地二极管D5负极和二极管D6正极，单向可控硅VS1的G极分别连接电阻R14另一端和二极管D20负极，所述二极管D6负极分别连接电容C17另一端和直流输出端U2。

2.根据权利要求1所述的一种网络供电电气控制系统，其特征在于，所述运放IC1和运放IC2型号均为4156。

3.根据权利要求1所述的一种网络供电电气控制系统，其特征在于，所述带通滤波器电路1用于连接网络交换机和变压器T1线圈L4，其通频带为25KHZ~1104KHZ，既隔离电力线上的噪声信号，防止其进入通信线路，又降低耦合进入电力线网络交换机输出的数据信号中存在的噪声，使耦合得到的信号纯净。

4.根据权利要求1所述的一种网络供电电气控制系统，其特征在于，所述电阻R1、电容C4、变压器T1和电阻R2、电容C5、变压器T2参数相同，所述带通滤波器电路1和带通滤波器电路2参数相同。

5.根据权利要求1所述的一种网络供电电气控制系统，其特征在于，所述输出端U1和输出端U2分别对应一种网络供电电气控制系统的电源线和网线，电源线和网线采用超五类双绞线。

6.根据权利要求1所述的一种网络供电电气控制系统，其特征在于，所述AC/DC转换器将220V交流电转换为60V/2A输出。