CN107453881A - 一种旁路电路及pse设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旁路电路及PSE设备，属于通信设备技术领域。所述旁路电路包括：PSE供电电源、采样电路、MOS管、控制信号输入接口、采样信号监测接口；PSE供电电源通过采样电路与采样信号监测接口连接；PSE供电电源和采样电路之间具有第一连接节点，第一连接节点与所述MOS管的源极连接；采样电路和采样信号监测接口之间具有第二连接节点，第二连接节点与MOS管的漏极连接；MOS管的栅极与控制信号输入接口连接。本发明旁路电路及PSE设备消耗功耗低，减少热量累积，可以支持更大功耗输出，可不必采用较小阻值的电路，降低对采样电路设计精度的要求，易于实现。

Description

一种旁路电路及PSE设备
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，特别涉及一种旁路电路及PSE设备。
背景技术
通常，PSE(供电设备，Power Sourcing Equipment)给PD(受电设备，PoweredDevice)供电需要经过侦测、分级、开始供电(Startup)和供电(Operation)四个过程，采样电阻一直串连在PSE供电线路上，特别地，在整个正常供电阶段，采样电阻一直消耗着功耗。
目前，PoE(有源以太网，Power Over Ethernet)的标准主要有IEEE 802.3af和IEEE802.3at，支持PD功耗高达25.5w。另外，还有业界使用较为广泛的Linear公司提出的非标LTPoE++，支持高达90w的PD功耗。PSE采样电阻串联于PSE和PD的供电电路中，功耗为P(W)＝n*[PPD(W)/U(V)]2*R(Ω)，其中n为PSE芯片可提供的输出端口数量，随着PD功耗的增加，PSE电源效率越低，发热量越大。有些芯片方案，如Broadcom公司的BCM59111，采样电阻内置于芯片中，每一路输出串接一个0.35Ω的采样电阻，热量将集中在芯片内部。而有些芯片方案，如Linear公司的LTC4266，采样电阻在芯片外，支持4端口输出，每一路输出串接一个0.25Ω的采样电阻，单端口输出90W/48V时，这颗采样电阻功耗最大将达到P(W)＝n*[PPD(W)/U(V)]2*R(Ω)＝1*(90W/48V)2*0.25Ω＝0.88W，虽然热量不集中与芯片内部，但是采样电阻功耗增加，影响电源效率，且无法提供更大功耗的PD。
综上所述，在现有技术中，在包含PSE和PD的电路中，无论是将采样电阻内置还是外设，在整个供电阶段，采样电阻将会一直消耗着功耗，因此，存在采样电阻消耗功耗高的问题。
发明内容
本发明提供一种旁路电路及PSE设备，解决了或部分解决了现有技术中在包含PSE和PD的电路中，无论是将采样电阻内置还是外设，在整个供电阶段，采样电阻将会一直消耗着功耗的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种旁路电路包括：PSE供电电源、采样电路、MOS管、控制信号输入接口、采样信号监测接口；所述PSE供电电源通过所述采样电路与所述采样信号监测接口连接；所述PSE供电电源和所述采样电路之间具有第一连接节点，所述第一连接节点与所述MOS管的源极连接；所述采样电路和所述采样信号监测接口之间具有第二连接节点，所述第二连接节点与所述MOS管的漏极连接；所述MOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接；其中，所述控制信号输入接口接入用于控制所述MOS管导通或截止的脉冲信号。
进一步地，所述采样电路包含采样电阻。
进一步地，所述MOS管包括：NMOS管；所述NMOS的源极与所述PSE供电电源的负极连接，所述NMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述NMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
进一步地，所述MOS管包括：PMOS管；所述PMOS的源极与所述PSE供电电源的正极连接，所述PMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述PMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
进一步地，所述脉冲信号为周期性信号。
进一步地，所述脉冲信号的占空比为10-90％。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种PSE设备，所述PSE设备包括旁路电路。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
PSE供电电源通过采样电路与采样信号监测接口连接，PSE供电电源和采样电路之间具有第一连接节点，第一连接节点与MOS管的源极连接，采样电路和采样信号监测接口之间具有第二连接节点，第二连接节点与MOS管的漏极连接，MOS管的栅极与控制信号输入接口连接，控制信号输入接口接入用于控制MOS管导通或截止的脉冲信号，在正常供电阶段，采用MOS管将采样电路旁路，周期性关闭MOS管，可以通过采样信号监测接口周期性采样，在短时间内有电流通过采样电路，消耗功耗低，减少热量累积，可以支持更大功耗输出，可不必采用较小阻值的电路，降低对采样电路设计精度的要求，易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的旁路电路的NMOS管的连接示意图；
图2为本发明实施例提供的旁路电路的PMOS管的连接示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种旁路电路包括：PSE供电电源、采样电路、MOS管、控制信号输入接口、采样信号监测接口。
所述PSE供电电源通过所述采样电路与所述采样信号监测接口连接。
所述PSE供电电源和所述采样电路之间具有第一连接节点，所述第一连接节点与所述MOS管的源极连接。
所述采样电路和所述采样信号监测接口之间具有第二连接节点，所述第二连接节点与所述MOS管的漏极连接。
所述MOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
其中，所述控制信号输入接口接入用于控制所述MOS管导通或截止的脉冲信号。
本申请具体实施例的PSE供电电源通过采样电路与采样信号监测接口连接，其中，采样信号监测接口也即SENSE接口，PSE供电电源和采样电路之间具有第一连接节点，第一连接节点与MOS管的源极连接，采样电路和采样信号监测接口之间具有第二连接节点，第二连接节点与MOS管的漏极连接，MOS管的栅极与控制信号输入接口连接，控制信号输入接口接入用于控制MOS管导通或截止的脉冲信号，其中，控制信号输入接口也即SEN_CTRL接口，在正常供电阶段，采用MOS管将采样电路旁路，周期性关闭MOS管，可以通过采样信号监测接口周期性采样，在短时间内有电流通过采样电路，消耗功耗低，减少热量累积，可以支持更大功耗输出，可不必采用较小阻值的电路，降低对采样电路设计精度的要求，易于实现。
详细介绍采样电路的结构。
所述采样电路包含采样电阻。所述采样电阻和所述PSE供电电源之间具有第一连接节点。所述采样电阻和所述采样信号监测接口之间具有第二连接节点。
参见图1，所述MOS管包括：NMOS(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N沟道金属-氧化物-半导体)管。
所述NMOS的源极与所述PSE供电电源的负极(PSE_N)连接，所述NMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述NMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
参见图2，所述MOS管包括：PMOS(positive channel Metal Oxide Semiconducto，P沟道金属氧化物半导体)管。
所述PMOS的源极与所述PSE供电电源的正极(PSE_P)连接，所述PMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述PMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
详细介绍脉冲信号。
所述脉冲信号为周期性信号。所述脉冲信号的占空比为10-90％。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种PSE设备，所述PSE设备包括旁路电路。
将含有本旁路电路的PSE连接48V电源适配器，并进入正常工作状态；将含有本旁路电路的PSE与90W PD对接，PD正常启动。控制信号输入接口将MOS管Q1工作于截止状态，用万用表测量采样电阻两端的直流电压0.47V左右，表明此时采样电阻串联于供电线路中，产生功耗0.88W左右；控制控制信号输入接口恢复到周期性脉冲触发状态，用示波器测量采样电阻两端的电压在0与0.47V之间变化，表明MOS管Q1周期性将采样电阻旁路。
为了更清楚本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。
当MOS管为NMOS管时。
PSE供电电源的负极通过采样电阻与采样信号监测接口连接，PSE供电电源的负极和采样电阻之间具有第一连接节点，第一连接节点与NMOS管的源极连接，采样电阻和采样信号监测接口之间具有第二连接节点，第二连接节点与NMOS管的漏极连接，NMOS管的栅极与控制信号输入接口连接。
正常供电时电流方向从采样信号监测接口到PSE供电电源的负极，控制信号输入接口用于控制NMOS管Q1的导通或截止，实现采样电阻的旁路或使用。当PSE设备处于正常供电阶段时，周期性的脉冲信号通过控制信号输入接口控制NMOS管Q1导通或者截止，脉冲占空比可以为50％，因有效脉冲占空比关系到采样电阻产生的功耗，所以有效脉冲宽度越小越好，但脉冲占空比的设置需考量PSE芯片对采样信号的响应时间。当控制信号输入接口是高电平时，NMOS管Q1工作于完全导通状态，此时NMOS管的源极和漏极间导通电阻极小，mΩ级，相当于采样电阻被NMOS管Q1短路，采样电阻R1不产生功耗。当控制信号输入接口是低电平时,NMOS管Q1工作于截止状态，此时NMOS管的源极和漏极间断开，采样电阻串接于供电线路中，PSE通过此时的采样信号判断负载的工作状态，监控线路电流的大小。通过设置合理的低电平NMOS管截止时间，周期性采样，在短时间内有电流通过采样电阻，功耗极低，没有热量积累，降低热噪声，支持更大的PD负载功耗，高效，输出功率越大，电源效率越高，可使用阻值稍大的采样电阻，降低对采样电路的精度要求。
当MOS管为PMOS管时。
PSE供电电源的正极通过采样电阻与采样信号监测接口连接，PSE供电电源的正极和采样电阻之间具有第一连接节点，第一连接节点与PMOS管的源极连接，采样电阻和采样信号监测接口之间具有第二连接节点，第二连接节点与PMOS管的漏极连接，PMOS管的栅极与控制信号输入接口连接。
正常供电时电流方向从PSE供电电源的正极到采样信号监测接口，控制信号输入接口用于控制PMOS管Q1的导通或截止，实现采样电阻的旁路或使用。当PSE设备处于正常供电阶段时，周期性的脉冲信号通过控制信号输入接口控制PMOS管Q1导通或者截止，脉冲占空比可以为50％，因有效脉冲占空比关系到采样电阻产生的功耗，所以有效脉冲宽度越小越好，但脉冲占空比的设置需考量PSE芯片对采样信号的响应时间。当控制信号输入接口是低电平时，PMOS管Q1工作于完全导通状态，此时PMOS管的源极和漏极间导通电阻极小，mΩ级，相当于采样电阻被PMOS管Q1短路，采样电阻R1不产生功耗。当控制信号输入接口是高电平时,PMOS管Q1工作于截止状态，此时PMOS管的源极和漏极间断开，采样电阻串接于供电线路中，PSE通过此时的采样信号判断负载的工作状态，监控线路电流的大小。通过设置合理的高电平PMOS管截止时间，周期性采样，在短时间内有电流通过采样电阻，功耗极低，没有热量积累，没有热量积累，降低热噪声，支持更大的PD负载功耗，高效，输出功率越大，电源效率越高，可使用阻值稍大的采样电阻，降低对采样电路的精度要求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种旁路电路，其特征在于，包括：PSE供电电源、采样电路、MOS管、控制信号输入接口、采样信号监测接口；
所述PSE供电电源通过所述采样电路与所述采样信号监测接口连接；
所述PSE供电电源和所述采样电路之间具有第一连接节点，所述第一连接节点与所述MOS管的源极连接；
所述采样电路和所述采样信号监测接口之间具有第二连接节点，所述第二连接节点与所述MOS管的漏极连接；
所述MOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接；
其中，所述控制信号输入接口接入用于控制所述MOS管导通或截止的脉冲信号。
2.如权利要求1所述的旁路电路，其特征在于，所述采样电路包含采样电阻。
3.根据权利要求1所述的降低采样电阻功耗的旁路电路，其特征在于，所述MOS管包括：NMOS管；
所述NMOS的源极与所述PSE供电电源的负极连接，所述NMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述NMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
4.根据权利要求1所述的降低采样电阻功耗的旁路电路，其特征在于，所述MOS管包括：PMOS管；
所述PMOS的源极与所述PSE供电电源的正极连接，所述PMOS管的漏极与所述第二连接节点连接，所述PMOS管的栅极与所述控制信号输入接口连接。
5.根据权利要求1所述的降低采样电阻功耗的旁路电路，其特征在于：
所述脉冲信号为周期性信号。
6.根据权利要求5所述的降低采样电阻功耗的旁路电路，其特征在于：
所述脉冲信号的占空比为10-90％。
7.一种PSE设备，其特征在于，所述PSE设备包括如权利要求1-6任意一项所述的旁路电路。
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