CN110445622B - 一种支持低压有线联网的通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种支持低压有线联网的通信设备，包括LVWN电源单元和网络接口，所述设备一端为一接口，另一端为至少两接口，所述LVWN电源单元包括变压单元、整流单元、前级滤波单元、稳压单元、电源单元和后级滤波输出单元。本申请所述的支持低压有线联网的通信设备可作合路器或分离器，支持将直流低电压和网络信号合路处理或分离处理。

Description

一种支持低压有线联网的通信设备
技术领域
本发明涉及供电通信产品技术领域，尤其涉及一种支持低压有线联网的合路器或分离器通信供电设备。
背景技术
合路器是将网络信号和电源信号合二为一，然后通过传输路径输送到终端设备上的设备。分离器与合路器功能相反，是将合路后的信号再次分离为网络信号和电源信号的设备。
现有的合路器或分离器多为适配传统POE规范的合路器或分离器。然而传统的POE合路器或分离器所使用条件下的规范电压是48V，对于一些低压设备的使用电压，如酒店、家庭用智能门锁等应用场景，电压比较高，不能直接应用，作为供电设备也存在一定的安全风险。另外，POE则必须要DC-DC变压然后才能稳压设计，设计相对复杂，而且POE作为标准规范需要PD检测，内部做了PSE芯片控制电源开关，上下电过程很复杂，成本相对比较高。因此，需要一种支持低压有线联网的通信供电设备。
发明内容
LVWN是指Low Voltage Wired Network，LVWN是基于POE提出的一种支持低压有线联网的通信设备，解决上述现有技术存在的问题。
本发明提供了一种支持低压有线联网的通信设备，包括LVWN电源单元和网络接口，所述设备一端为一接口，另一端为至少两接口，所述LVWN电池单元包括变压单元、整流单元、前级滤波单元、稳压单元、电源单元和后级滤波输出单元。所述通信设备通过应用空闲脚供电或应用数据脚供电或4线序对供电的方式连接。所述支持低压有线联网的通信设备可用作合路器或分离器进行通信和供电。
所述变压单元可以为低频变压整流单元或高频变压整流单元。
所述低频变压整流单元包括第一变压单元、第一桥式整流单元，所述第一变压单元包括变压器T1，所述变压器T1的初级线圈和所述外部输入交流电源相连接，所述变压器T1的次级线圈和第一桥式整流单元交流电输入端相连接，所述第一桥式整流电路的输出端连接所述前级滤波单元。
所述高频变压整流单元包括第二变压单元、第二桥式整流单元，第二桥式整流单元交流电输入端和所述外部输入交流电源相连接，所述第二变压单元包括变压器T2，第二桥式整流单元输出端通过连接一个高频开关和所述变压器T2的初级线圈相连接，所述变压器T2的次级线圈和所述前级滤波单元相连接。所述变压器T2的次级线圈和所述前级滤波单元之间还连接有一个整流二极管，所述整流二极管的正极与所述变压器T2的次级线圈相连接，所述整流二极管的负极与所述前级滤波单元正向输入端向连接。
在一些实施方式中，所述前级滤波单元包括相互并联连接的滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，所述电容C3的一端和所述稳压单元相连接，所述电容C3的另一端分别与接地端和所述稳压单元相连接。
在一些实施方式中，所述稳压单元包括双向TVS管，所述双向TVS管的一端连接所述电源单元的输入端，所述双向TVS管的另一端连接所述后级滤波输出单元。
在一些实施方式中，所述电源单元包括电源芯片和分压电阻R1,所述分压电阻的一端连接到所述电源芯片的输入端，另一端连接到所述电源芯片的使能端EN，所述电源芯片的输入端连接所述双向TVS管的一端，所述电源芯片的输出端连接所述后级滤波输出单元。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种支持低压有线联网的通信设备LVWN直接在前级变压到LVWN低压系统(一般为6V)，后级直接采用LDO电源进行稳压设计，无需DC-DC变压，LVWN低压供电直接上下电，也不需要复杂PD检测，可以直接与低压使用场景的设备进行配置，同时也避免了触电引发的人身安全问题。
附图说明
图1A-1B是本发明所述支持低压有线联网的通信设备第一实施方式的电路图；
图2A-2B是本发明所述支持低压有线联网的通信设备第二实施方式的电路图；
图3A-3B是本发明所述支持低压有线联网的通信设备第三实施方式的电路图；
图4A-4B是本发明所述支持低压有线联网的通信设备第四实施方式的电路图；
图5是本发明所述LVWN电源单元第一实施方式的电路图；
图6是本发明所述LVWN电源单元第二实施方式的电路图。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本发明作进一步详细说明。
如图1A所示，本发明所述支持低压有线联网的合路器与终端设备连接的第一种实施方式，应用空闲脚供电，所述合路器通过网线RJ45的双绞线4/5、7/8线供电，其中一对双绞线为正极连接6vDC电源，另一对双绞线为负极接地。图1B为该设备作为分离器用时的连接和传输方式。
如图2A所示，本发明所述支持低压有线联网的合路器与终端设备连接的第二种实施方式，应用数据脚供电时,将DC电源加在传输变压器的中点，在这种方式双绞线1/2和双绞线3/6可以为任意极性。通过网线RJ45的双绞线1/2、3/6线供电，6VDC电源加上传输变压器的中点，其中一对双绞线为电源正极，另一对双绞线为电源负极接地。图2B为该设备作为分离器用时的连接和传输方式。
如图3A所示，本发明所述支持低压有线联网的合路器与终端设备连接的第一种实施方式，8根线全部用来传输信号(一般是1000M网络)，4对双绞线均传输数据，故无空闲对，需要利用变压器中心分离电压，如利用双绞线1/2,3/6来供电，通过网络变压器进行电压、信号的分频、分离出来的电压经过稳压，滤波后供给后级使用。所述外部管理系统和所述智能锁通过网线RJ45双绞线1/2、3/6线进行线序供电，6vDC电源加上传输变压器的中点，其中一对双绞线为电源正极，另一对双绞线为电源负极接地。图3B为该设备作为分离器用时的连接和传输方式。
如图4A所示，本发明所述支持低压有线联网的合路器与终端设备连接的第一种实施方式，8根线全部用来传输信号(一般是1000M网络)，利用双绞线4/5,7/8供电，用变压器中心分离电压。所述外部管理系统和所述智能锁通过网线RJ45的双绞线4/5、7/8供电，6vDC电源加上传输变压器的中点，其中一对双绞线为电源正极，另一对双绞线为电源负极接地。图4B为该设备作为分离器用时的连接和传输方式。
图5是本发明所述LVWN电源单元的第一实施方式，所述LVWN电池单元包括变压单元、整流单元、前级滤波单元、稳压单元、电源单元和后级滤波输出单元。所述变压单元采用合适的变压器进行AC变压，所述整流单元为桥式整流电路，将AC整流为DC，所述前级滤波单元滤除前级的纹波噪声，所述稳压单元防止瞬态的高压损坏后级芯片，采用双向TVS管进行防护，所述电源单元在低压情况下可以选择LDO输出，前级波动的时候保障后级输出是稳定的电压，所述后级滤波输出滤除高频和低频纹波噪声，保障电源稳定性。
图6是本发明所述LVWN电源单元的第二实施方式，区别于第一实施方式的LVWN电源单元结构，第二实施方式中还包括高频变压器，通过控制高频开关通断实现高频变压器能量传输到后级，采用先通过桥式整流电路整流后再进行变压的方式，变压后将高频芯片进行再次整流，利用高频PWM调整占空比，来控制后级输出电压值，具有转换效率高、体积重量小、损耗小发热低等优点。
以上所述仅是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：包括LVWN电源单元和网络接口，所述设备一端为一接口，另一端为至少两接口，所述LVWN电源单元包括变压单元、整流单元、前级滤波单元、稳压单元、电源单元和后级滤波输出单元，所述前级滤波单元包括相互并联连接的滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，所述电容C3的一端和所述稳压单元相连接，所述电容C3的另一端分别与接地端和所述稳压单元相连接，所述通信设备为合路器或分离器；所述通信设备用于智能锁和外部管理系统；所述通信设备与终端设备之间存在四种连接方式：网线RJ45内部的双绞线1/2、3/6来传输数据信号，将双绞线4/5、7/8作为电源；网线RJ45内部双绞线1/2、3/6同时传输数据信号和电源，利用变压器中点传输和分离电源，双绞线4/5、7/8空闲未使用；通过网线RJ45的8根双绞线同时传输数据信号，电源通过双绞线1/2、3/6或双绞线4/5、7/8传输，利用变压器中点传输和分离电源。
2.根据权利要求1所述的一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：所述变压单元为低频变压整流单元，所述低频变压整流单元包括第一变压单元、第一桥式整流单元，所述第一变压单元包括变压器T1，所述变压器T1的初级线圈和外部输入交流电源相连接，所述变压器T1的次级线圈和第一桥式整流单元交流电输入端相连接，所述第一桥式整流单元的输出端连接所述前级滤波单元。
3.根据权利要求1所述的一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：所述变压单元为高频变压整流单元，所述高频变压整流单元包括第二变压单元、第二桥式整流单元，第二桥式整流单元交流电输入端和外部输入交流电源相连接，所述第二变压单元包括变压器T2，第二桥式整流单元输出端通过连接一个高频开关和所述变压器T2的初级线圈相连接，所述变压器T2的次级线圈和所述前级滤波单元相连接。
4.根据权利要求3所述的一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：所述变压器T2的次级线圈和所述前级滤波单元之间还连接有一个整流二极管，所述整流二极管的正极与所述变压器T2的次级线圈相连接，所述整流二极管的负极与所述前级滤波单元正向输入端向连接。
5.根据权利要求1所述的一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：所述稳压单元包括双向TVS管，所述双向TVS管的一端连接所述电源单元的输入端，所述双向TVS管的另一端连接所述后级滤波输出单元。
6.根据权利要求5所述的一种支持低压有线联网的通信设备，其特征在于：所述电源单元包括电源芯片和分压电阻R1,所述分压电阻的一端连接到所述电源芯片的输入端，另一端连接到所述电源芯片的使能端EN，所述电源芯片的输入端连接所述双向TVS管的一端，所述电源芯片的输出端连接所述后级滤波输出单元。
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