CN117118766A - 一种电流均衡电路和双路以太网供电系统 - Google Patents

一种电流均衡电路和双路以太网供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及以太网供电技术领域，公开了一种电流均衡电路和双路以太网供电系统，电流均衡电路包括共基极放大单元、第一电流复杂单元至第六电流复制单元，在实际使用时，通过电流均衡电路生成检测电流IBN1和检测电流IBN2，其中检测电流IBN1和检测电流IBN2用于流过驱动电阻，进而向双路以太网供电系统的整流桥的PMOS管的栅极提供控制电压，从而改变PMOS管的导通电阻大小，以此对两路不均衡的电流进行调节，使两通道均衡的进行功率传输，从而增加最大可用功率。

Description

一种电流均衡电路和双路以太网供电系统
技术领域
本发明涉及以太网供电技术领域，具体涉及一种电流均衡电路和双路以太网供电系统。
背景技术
以太网供电是一种利用以太网电缆实现电力和数据双重传输的先进技术。这种供电方式不需要额外铺设光纤或者线缆，具有较高的可靠性和安全性。由于其兼容现有的以太网布线基础架构，从而实现了在现有基础上的正常运行，降低了设备安装和维护所需的成本。
相比于传统的供电方式，POE(Power Over Ethernet，以太网供电)技术在布线网络上进行了极大地简化，不再需要额外的适配器和电源线，通过应用 POE 系统，实现了灵活的配置和简单的能源管理。由于POE系统在全球各地应用统一的供电标准，使其在全球的市场上获得了极大的认可。
对于POE供电技术，IEEE 802.3af标准仅能给受电设备输入端RJ45插座提供12.95W的最大可用功率，限制了POE技术仅可以给类似IP电话等功率较小的设备供电。在POE技术的第一阶段部署取得了实质性的收益后，为了满足更大的市场需求，在兼容IEEE 802.3af的基础上，IEEE于2009年颁布了IEEE 802.3at标准，将最大可用功率12.95 W提升到25.5W，拓宽了POE技术的应用市场。
随着时代的发展，25.5 W的最大可用功率已经不能满足市场的需求，需要更高的功率来支持市场中的大功率产品。为了满足更大的功率需求，市场上出现了一些可能的方法，例如：提高供电电压、提升电流容量、降低电缆电阻等，这些技术可以单独或者组合使用。为了保证现有设备的兼容性，最大的供电电压不能改变，增加工作电流会导致网线升温，损耗过大，输出电压降低。综合考虑，采用两路以太网供电是目前提高功率最可靠方法。
在理想情况下，双路以太网供电系统中两个电力传输路径阻抗相同，利用四对双绞线供电可以使最大功率翻一倍，那么两路电流均衡是不必要的。但是在实际使用中，两条功率传导路径的电缆、连接器和组件之间的不匹配，会使一个回路携带的电荷比另一个回路多，甚至出现电流从一路反向流向另一路的情况，最大可用功率将会缩减。并且这种不平衡是电路的拓扑结构引起的。因此，如何将两路电流均衡是目前双路以太网供电所需解决的问题。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种电流均衡电路和双路以太网供电系统，用来均衡双路以太网供电系统中的电流。
为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了一种电流均衡电路，包括
共基极放大单元，用于对输入的第一检测电压VS1和第二检测电压VS2进行放大，并输出第一放大电流和第二放大电流；
第一电流复制单元，与所述共基极放大单元电连接，复制所述第一放大电流，并形成复制电流I10和复制电流I11；
第二电流复制单元，与所述共基极放大单元电连接，复制所述第二放大电流，并形成复制电流I20和复制电流I21；
第三电流复制单元和第四电流复制单元，所述第三电流复制单元包括第一主支路和第一从支路，所述第一从支路用于复制流过所述第一主支路的电流；所述第四电流复制单元包括第二主支路和第二从支路，所述第二从支路用于复制流过所述第二主支路的电流；所述第一主支路与所述第一电流复制单元电连接，用于流过所述复制电流I10，所述第一从支路与所述第二电流复制单元电连接，用于流过所述复制电流I21，所述第二主支路与所述第一电流复制单元电连接，用于流过部分复制电流I11，所述第二从支路与所述第二电流复制单元电连接，用于流过部分复制电流I20；
第五电流复制单元和第六电流复制单元，所述第五电流复制单元与所述第一电流复制单元电连接，基于所述复制电流I11输出检测电流IBN1，所述第六电流复制单元与所述第二电流复制单元电连接，基于所述复制电流I21输出检测电流IBN2。
在第一方面的某种实施方式中，所述共基极放大单元包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RG1、电阻RG2、电阻RG3、MOS管MN13和电阻R13；
电阻RG1一端和电阻RG2一端电连接，用于输入第一检测电压VS1，电阻RG1另一端与三极管Q1的发射极电连接，电阻RG2另一端与三极管Q2的发射极电连接，三极管Q1的基极分别与三极管Q2的基极、三极管Q3的基极、三极管Q2的集电极和MOS管MN13的漏极电连接，三极管Q1的集电极与所述第一电流复制单元电连接，向所述第一电流复制单元提供第一放大电流；MOS管MN13的栅极用于输入基准电压，MOS管MN13的源极通过电阻R13接地；电阻RG3一端用于输入第二检测电压VS2，电阻RG3另一端与三极管Q3的集电极电连接，三极管Q3的发射极与第二电流复制单元电连接，向所述第二电流复制单元提供第二放大电流。
在第一方面的某种实施方式中，所述第一电流复制单元包括MOS管MN14A、MOS管MN14B、MOS管MN14C、电阻R14A、电阻R14B和电阻R14C；
所述MOS管MN14A的漏极分别与MOS管MN14A的栅极、MOS管MN14B的栅极、MOS管MN14C的栅极和三极管Q1的发射极电连接，用于输入所述第一放大电流，MOS管MN14A的源极通过电阻R14A接地，MOS管MN14B的源极通过电阻R14B接地，MOS管MN14C的源极通过电阻R14C接地。
在第一方面的某种实施方式中，所述第二电流复制单元包括MOS管MN17A、MOS管MN17B、MOS管MN17C、电阻R17A、电阻R17B和电阻R17C；
所述MOS管MN17A的漏极分别与MOS管MN17A的栅极、MOS管MN17B的栅极、MOS管MN17C的栅极和三极管Q3的发射极电连接，用于输入所述第二放大电流，MOS管MN17A的源极通过电阻R17A接地，MOS管MN17B的源极通过电阻R17B接地，MOS管MN17C的源极通过电阻R17C接地。
在第一方面的某种实施方式中，所述第一主支路包括MOS管MP7A和电阻R11A，所述第一从支路包括MOS管MP7B和电阻R11B，所述第二主支路包括MOS管MP8A和电阻R8A，所述第二从支路包括MOS管MP8B和电阻R8B；
MOS管MP7A的漏极与MOS管MN14B的漏极电连接，MOS管MP7A的栅极与MOS管MP7B的栅极电连接，MOS管MP7B的漏极与MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP7A的源极与电阻R11A一端电连接，MOS管MP7B的源极与电阻R11B一端电连接，电阻R11A另一端和电阻R11B另一端用于输入电源；
MOS管MP8A的漏极与MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP8A的栅极与MOS管MP8B的栅极电连接，MOS管MP8B的漏极与MOS管MN17B的漏极电连接，MOS管MP8A的源极与电阻R8A一端电连接，MOS管MP8B的源极与电阻R8B一端电连接，电阻R8A另一端和电阻R8B另一端用于输入电源。
在第一方面的某种实施方式中，所述第五电流复制单元包括MOS管MP9A、MOS管MP9B、电阻R9B和电阻R9A，MOS管MP9A的漏极分别与MOS管MP9A的栅极、MOS管MP9B的栅极和MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP9A的源极与电阻R9A一端电连接，电阻R9A另一端用于接入电源，MOS管MP9B的源极与电阻R9B一端电连接，电阻R9B另一端用于接入电源，MOS管MP9B的漏极输出所述检测电流IBN1。
在第一方面的某种实施方式中，MOS管MP9A的漏极还与MOS管MN15的漏极电连接，MOS管MN15的栅极用于输入基准电压，MOS管MN15的源极通过阻值可调的电阻R15接地。
在第一方面的某种实施方式中，所述第六电流复制单元包括MOS管MP10A、MOS管MP10B、电阻R10B和电阻R10A；
MOS管MP10A的漏极分别与MOS管MP10A的栅极、MOS管MP10B的栅极和MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP10A的源极与电阻R10A一端电连接，电阻R10A另一端用于接入电源，MOS管MP10B的源极与电阻R10B一端电连接，电阻R10B另一端用于接入电源，MOS管MP10B的漏极输出所述检测电流IBN2。
在第一方面的某种实施方式中，MOS管MP10A的漏极还与MOS管MN16的漏极电连接，MOS管MN16的栅极用于输入基准电压，MOS管MN16的源极通过阻值可调的电阻R16接地。
第二方面，本发明提供了一种双路以太网供电系统，包括MOSFET整流桥，所述MOSFET整流桥包括两个整流支路，还包括上述的电流均衡电路、电流采样单元和整流桥控制单元，所述电流采样单元与所述两个整流支路的输出端电连接，用于分别采集流过两个整流支路的电流大小，并向所述电流均衡电路提供第一检测电压VS1和第二检测电压VS2；所述电流均衡电路与所述整流桥控制单元电连接，向所述整流桥控制单元输入检测电流IBN1和检测电流IBN2，所述整流桥控制单元依据所述检测电流IBN1和检测电流IBN2来控制两个整流支路中的电流大的整流支路中的导通电阻大小。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在实际使用时，第一检测电压VS1和第二检测电压VS2可以由两个检测电阻产生，双路以太网供电系统的两路电流分别流过两个检测电阻来产生第一检测电压VS1和第二检测电压VS2，通过共基极放大单元可以依据第一检测电压VS1和第二检测电压VS2的压差来产生第一放大电流和第二放大电流，然后通过第一电流复制单元来检测第一放大电流的变化趋势和通过第二电流复制单元来检测第二放大电流的变化趋势，以及让第三电流复制单元至第六电流复制单元依据第一放大电流和第二放大电流的变化趋势来生成检测电流IBN1和检测电流IBN2，其中检测电流IBN1和检测电流IBN2用于流过驱动电阻，进而向双路以太网供电系统的整流桥的PMOS管的栅极提供控制电压，从而改变PMOS管的导通电阻大小，以此对两路不均衡的电流进行调节，使两通道均衡的进行功率传输，从而增加最大可用功率。
附图说明
图1为实施例中的电流均衡电路的电路图；
图2为实施例中的双路以太网供电系统的结构图；
图3为实施例中的双路以太网供电系统的简化示意图；
图4为对本发明系统进行环路仿真的示意图；
图5为对不同电压差对两路电流的影响仿真图；
图6为没有电流均衡电路时现有以太网供电系统的两路电流仿真图；
图7为本发明系统的仿真时的两路电流仿真图；
图8为通道2电压大于通道1电压时的两路电流仿真示意图；
图9 为有电流均衡电路时改变输入共模电压和负载电流变化时的仿真图；
图10为无电流均衡电路时改变输入共模电压和负载电流变化时的仿真图；
图11为不同负载电流时两路电流的仿真图；
图12为电路输出功率及功率损耗分析仿真图。
图中：1、MOSFET整流桥，2、电流采样单元，3、电流均衡电路，4、整流桥控制单元，5、签名与分级单元，6、DC-DC转换器，7、负载，10、第一整流支路，11、第二整流支路，30、共基极放大单元，31、第一电流复制单元，32、第二电流复制单元，33、第三电流复制单元，34、第四电流复制单元，35、第五电流复制单元，36、第六电流复制单元。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种电流均衡电路，包括
共基极放大单元30，用于对输入的第一检测电压VS1和第二检测电压VS2进行放大，并输出第一放大电流和第二放大电流；
第一电流复制单元31，与共基极放大单元30电连接，复制第一放大电流，并形成复制电流I10和复制电流I11；
第二电流复制单元32，与共基极放大单元30电连接，复制第二放大电流，并形成复制电流I20和复制电流I21；
第三电流复制单元33和第四电流复制单元34，第三电流复制单元包括第一主支路和第一从支路，第一从支路用于复制流过第一主支路的电流；第四电流复制单元包括第二主支路和第二从支路，第二从支路用于复制流过第二主支路的电流；
第一主支路与第一电流复制单元31电连接，用于流过复制电流I10，第一从支路与第二电流复制单元32电连接，用于流过复制电流I21，第二主支路与第一电流复制单元32电连接，用于流过部分复制电流I11，第二从支路与第二电流复制单元32电连接，用于流过部分复制电流I20；
第五电流复制单元35和第六电流复制单元36，第五电流复制单元35与第一电流复制单元31电连接，基于复制电流I11输出检测电流IBN1，第六电流复制单元36与第二电流复制单元32电连接，基于复制电流I21输出检测电流IBN2。
具体地，本实施例中，共基极放大单元30包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RG1、电阻RG2、电阻RG3、MOS管MN13和电阻R13；
电阻RG1一端和电阻RG2一端电连接，用于输入第一检测电压VS1，电阻RG1另一端与三极管Q1的发射极电连接，电阻RG2另一端与三极管Q2的发射极电连接，三极管Q1的基极分别与三极管Q2的基极、三极管Q3的基极、三极管Q2的集电极和MOS管MN13的漏极电连接，三极管Q1的集电极与第一电流复制单元31电连接，向第一电流复制单元31提供第一放大电流；MOS管MN13的栅极用于输入基准电压，MOS管MN13的源极通过电阻R13接地；电阻RG3一端用于输入第二检测电压VS2，电阻RG3另一端与三极管Q3的集电极电连接，三极管Q3的发射极与第二电流复制单元32电连接，向第二电流复制单元32提供第二放大电流。
具体地，本实施例中，第一电流复制单元31包括MOS管MN14A、MOS管MN14B、MOS管MN14C、电阻R14A、电阻R14B和电阻R14C；
MOS管MN14A的漏极分别与MOS管MN14A的栅极、MOS管MN14B的栅极、MOS管MN14C的栅极和三极管Q1的发射极电连接，用于输入第一放大电流，MOS管MN14A的源极通过电阻R14A接地，MOS管MN14B的源极通过电阻R14B接地，MOS管MN14C的源极通过电阻R14C接地。
具体地，本实施例中，第二电流复制单元包括MOS管MN17A、MOS管MN17B、MOS管MN17C、电阻R17A、电阻R17B和电阻R17C；
MOS管MN17A的漏极分别与MOS管MN17A的栅极、MOS管MN17B的栅极、MOS管MN17C的栅极和三极管Q3的发射极电连接，用于输入第二放大电流，MOS管MN17A的源极通过电阻R17A接地，MOS管MN17B的源极通过电阻R17B接地，MOS管MN17C的源极通过电阻R17C接地。
具体地，本实施例中，第一主支路包括MOS管MP7A和电阻R11A，第一从支路包括MOS管MP7B和电阻R11B，第二主支路包括MOS管MP8A和电阻R8A，第二从支路包括MOS管MP8B和电阻R8B；
MOS管MP7A的漏极与MOS管MN14B的漏极电连接，MOS管MP7A的栅极与MOS管MP7B的栅极电连接，MOS管MP7B的漏极与MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP7A的源极与电阻R11A一端电连接，MOS管MP7B的源极与电阻R11B一端电连接，电阻R11A另一端和电阻R11B另一端用于输入电源；
MOS管MP8A的漏极与MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP8A的栅极与MOS管MP8B的栅极电连接，MOS管MP8B的漏极与MOS管MN17B的漏极电连接，MOS管MP8A的源极与电阻R8A一端电连接，MOS管MP8B的源极与电阻R8B一端电连接，电阻R8A另一端和电阻R8B另一端用于输入电源。
具体地，本实施例中，第五电流复制单元35包括MOS管MP9A、MOS管MP9B、电阻R9B和电阻R9A，MOS管MP9A的漏极分别与MOS管MP9A的栅极、MOS管MP9B的栅极和MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP9A的源极与电阻R9A一端电连接，电阻R9A另一端用于接入电源，MOS管MP9B的源极与电阻R9B一端电连接，电阻R9B另一端用于接入电源，MOS管MP9B的漏极输出检测电流IBN1。
另外，MOS管MP9A的漏极还与MOS管MN15的漏极电连接，MOS管MN15的栅极用于输入基准电压，MOS管MN15的源极通过阻值可调的电阻R15接地。
具体地，本实施例中，第六电流复制单元36包括MOS管MP10A、MOS管MP10B、电阻R10B和电阻R10A；
MOS管MP10A的漏极分别与MOS管MP10A的栅极、MOS管MP10B的栅极和MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP10A的源极与电阻R10A一端电连接，电阻R10A另一端用于接入电源，MOS管MP10B的源极与电阻R10B一端电连接，电阻R10B另一端用于接入电源，MOS管MP10B的漏极输出检测电流IBN2。
另外，MOS管MP10A的漏极还与MOS管MN16的漏极电连接，MOS管MN16的栅极用于输入基准电压，MOS管MN16的源极通过阻值可调的电阻R16接地。
对图1所示电路进行分析，具体如下：
共基极放大单元30中的三极管Q1和三极管Q3相对MOSFET来说具有输入阻抗小的优点，可以将信号很好的传入到电路中，三极管Q2用于为三极管Q1和三极管Q3提供相同的偏置点，并且能隔离三极管Q1和三极管Q3的信号，避免信号耦合影响电路的正常使用。用表示两传输路径中的电流差，那么Q1和Q3两路的电流差为：
其中，RS1,2指的是在VS1和VS2两个节点之间的电阻值；RG1,3指的是RG1与三极管Q1发射极连接节点和RG3与三极管Q3发射极连接节点之间的电阻值；
该电流差经过第一电流复制单元31和第二电流复制单元32复制后会在VN1节点和VN2节点做和或者做差，流过MOS管MP9A和MOS管MP10A的电流会根据电流差的极性增加或减少；
MOS管MN14A、MOS管MN14B、MOS管MN14C组成了第一电流镜， MOS管MN17A、MOS管MN17B、MOS管MN17C组成了第二电流镜，MOS管MP7A和MOS管MP7B组成了第三电流镜，MOS管MP8A和MOS管MP8B组成了第四电流镜，MOS管MP9A和MOS管MP9B组成了第五电流镜，MOS管MP10A和MOS管MP10B组成了第六电流镜；
其中第一电流镜用于镜像流过三极管Q1的电流变化趋势，第二电流镜用于镜像流过三极管Q3的电流变化趋势，第三电流镜用于镜像流过三极管Q3的电流变化趋势，第四电流镜用于镜像流过三极管Q1的电流变化趋势；
当外部电流变化造成第一检测电压VS1大于第二检测电压VS2时，相对于流过三极管Q1的电流和流过三极管Q2的电流平衡时，三极管Q1的集电极电流和三极管Q3的集电极电流分别增大和减小，这个电流变化趋势经过第一电流镜镜像到MOS管MN14B、MOS管MN14C上，从而分别在MOS管MN14B、MOS管MN14C上形成了复制电流I10和复制电流I11，并且使复制电流I10和复制电流I11增加，以及经过第二电流镜镜像到MOS管MN17B、MOS管MN17C上，从而分别在MOS管MN17B、MOS管MN17C上形成了复制电流I20和复制电流I21，并且使复制电流I20和复制电流I21减小；
复制电流I10和复制电流I20的电话趋势经过第三电流镜和第四电流镜的镜像后使流过MOS管MP8A的电流减小和流过MOS管MP7A的电流增大，进而使流过MOS管MP9A的电流增加和流过MOS管MP10A的电流减小，经过第五电流镜和第六电流镜按照复制比例复制后输出检测电流IBN1和检测电流IBN2。
在实际使用时，检测电流IBN1和检测电流IBN2输入到整流桥控制单元中，用于控制MOSFET整流桥中的PMOS管的栅极电压大小，从而改变PMOS管的导通电阻大小，以此改变两路电流不均衡。
另外，如图2和3所示，本发明还提供了一种双路以太网供电系统，包括MOSFET整流桥1，MOSFET整流桥包括两个整流支路，两个整流支路分别是第一整流支路10和第二整流支路11，还包括上述的电流均衡电路3、电流采样单元2和整流桥控制单元4，电流采样单元2与两个整流支路的输出端电连接，分别用于采集流过两个整流支路的电流大小，电流采样单元2与电流均衡电路3电连接，向电流均衡电路3提供第一检测电压VS1和第二检测电压VS2，电流均衡电路3与整流桥控制单元4电连接，向整流桥控制单元4输入检测电流IBN1和检测电流IBN2，整流桥控制单元依据检测电流IBN1和检测电流IBN2来控制两个整流支路中的电流大的整流支路中的PMOS管的栅极电压大小，其中通过控制两个整流支路中的电流大的整流支路中的PMOS管的栅极电压大小可以控制两个整流支路中的电流大的整流支路的导通电阻大小。
另外，在图2中，双路以太网供电系统还包括RJ45接口、签名与分级单元5和DC-DC转换器6，签名与分级单元5是根据IEEE 802.3at 标准构建的，将RJ45接口的1、2、3和6号端子构成通道1，将RJ45接口的4、5、7和8号端子构成了通道2，通道1和通道2为两条传输路径，DC-DC转换器6用于进行直流电压转换，与负载7连接。
具体地，整流桥控制单元4在检测电流IBN1增加和检测电流IBN2减小时使电流IP1增大，使电流IP3减小，电流IP1流过电阻RP1，流过电阻RP1的电流减小使MOS管MP1的栅极电压上升，导通电阻增加，VDS增加来改变两路电流不均衡，增大的电流IP3使MOS管MP3的VGS增加而继续工作在深三极管区域，减少电路的功率损耗。
对图3进行分析，根据MOSFET的I-V 特性，MOS管MP1的栅源变化电压和漏源变化电压之间的关系为：
(2)
在式2中，表示由栅源电压引起的跨导，/>表示由体源电压引起的跨导，/>和/>分别为MP1导通电阻和体电阻的倒数。
在对两路电流进行均衡时，MOS管MP1会根据电流差异工作在三极管区或饱和区，体二极管被导通电阻短路，所以相比于其他项小很多，在计算时候可以忽略。式2中跨导比例项虽然和 漏源、栅源电压之间没有直接的线性关系，其值在0.15-0.5之间。
在实际应用中，每个器件都会有不可避免的误差，电流均衡模块工作电流在量级，很微小的误差都会对电路造成很大的影响，所以电路必须有消除误差的能力。基于此，在图1中，在节点VN1和及节点VN2上分别放置MOS管 MN15和MOS管MN16两条下拉电流通路，以抵消电阻RS1、电阻RS2、电阻RG13、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和多个电流镜像的之间因为器件本身因素引起的误差。通过调节可调电阻 R15和 R16的阻值来调节两个下拉微调电流。MOS管MP9A和 MOS管MP10A以二极管形式连接，所以节点VN1和节点VN2上的阻抗相对较小，由于MOS管MN15和MOS管MN16两条下拉电流通路相对节点VN1和节点VN2阻抗较高，所以原有的电流平衡回路的频率响应不会受到误差调节电路的太大影响。
其中，误差调节是将第一检测电VS1和第二检测电压VS2一同接为45 V，调整电阻R15和电阻R16的阻值直到检测电流IBN1和检测电路IBN2都为1 µA。1µA流过4.8 MΩ（RP1-4）可以引起 VGS的变化为4.8 V，在式2中跨导比例项取最小值0.15的情况下，可以引起VDS的变化为0.72 V，刚好和体二极管0.7 V的导通电压相匹配，所以1µA有足够的能力来改变两路电流不平衡的能力。
MOS管MP1变化的VDS在两个回路中引起的电流差为：
(3)
其中，RCH1表示通道1的电阻，RCH2表示通道2的电阻；
由式1-3可以计算出电流均衡电路回路增益为：
(4)
电流均衡后两条路径的电流差为：
(5)
式5中，表示PSE端输出给两路径的电压差值，/>为电缆电阻差，/>为整流桥中导通MOS管的漏源电压差。在经过电流均衡电路的调节后，两路电流不匹配降低到原来的/>分之一。
对本发明进行仿真，不同情况下的仿真结果如下：
参照图4，图4是在RCH1和RCH2为0.5 Ω且两路电压差为0.4 V的最坏情况下的仿真结果。电路的低频增益为52 dB，放大倍数约为400倍，相位裕度约为90°，可以保证电流均衡电路在工作时的整体稳定性。
参照图5，图5在两路径输入共模电压为45 V，供电电流为1 A的测试条件下，对电流均衡电路功能进行测试。图5展示了在无电流均衡电路的情况下，两路电流在电压差从0V增加到40 mV条件下的变化情况，ICH1和ICH2分别为两路的电流。在电压差为400 mV的情况下，两路电流差为321 mA，这在实际应用中会导致大电流一路被以太网供电系统中的限流电路关闭，影响整个系统的正常供电。
参照图6和图7，图6和图7分别展示了无电流均衡电路和有电流均衡电路后的仿真结果，将两种仿真结果进行对比。分别在0.4 s和0.7 s时加入200 mV和400 mV的电压差（假设路径1的电压大于路径2），在没有电流均衡模块时压差分别造成161 mA和321 mA的电流差。在引入电流均衡模块后，在0.2 s和0.4 s时两路电流差在采样电阻上产生电压差，输入电流均衡电路，提高大电流一路的导通PMOS，对双路电流进行均衡。在200 mV和400 mV的情况下分别将电流差缩小到0.65 mA和0.91 mA，在电路电压差高达400 mV的情况下将电流不匹配缩小到无均衡时的0.2%。
参照图8，图8展示了在路径二的电压高于路径一时的仿真情况，电流均衡效果和图7分析一致，所设计的双路以太网供电系统电流均衡电路可在PSE输入不同电力极性情况下使用。
在以太网供电的实际应用中，PSE端输出的电压和输入负载电流是能够根据不同功率的负载而变化的，根据负载功率的大小而分级。为了进一步检验本设计双路以太网供电电流均衡电路的可靠性，对电路在输入共模电压变化及负载电流变化的情况下进行仿真。
在输入共模电压变化且两路电压差为400 mV的条件下，图9和图10分别展示了有、无电流均衡电路时两路电流的情况。在无电流均衡电路情况时两路电流差为375.66 mA，在电流均衡电路的作用下将两路电流差缩小为0.75 mA。
参照图11，图11展示了电流均衡电路在输入负载电流变化的情况下对两路电流的均衡情况，测试条件为两路输入共模电压为45 V，电压差为400 mV的情况。
在0-500 ms时，负载电流为600 mA，路径1的电流为300.44 mA，路径2的电流为299.67 mA，两路径电流差为0.77 mA；在550 ms时，负载电流为900 mA，路径1的电流为450.49 mA，路径2的电流为449.62 mA，两路径电流差为0.87 mA。
为了验证电路的最大输出功率及功率损耗，在PSE端输入电压为50 V，两传输路径电压差为400 mV的情况下，对输出电流从0.6 A-2 A（以太网标准规定每条传输路径最大电流为1 A）的过程进行仿真。
由图12可以看出输出电流由0.6 A变化到2 A的过程，输出功率从29.3 W增加到96.5 W，最大输出功率在 DC-DC 转换效率为不理想的75%时，仍可为 PD 端提供约72 W的功率，满足最新标准 IEEE 802.3bt 中的71 W。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种电流均衡电路，其特征在于，包括
共基极放大单元，用于对输入的第一检测电压VS1和第二检测电压VS2进行放大，并输出第一放大电流和第二放大电流；
第一电流复制单元，与所述共基极放大单元电连接，复制所述第一放大电流，并形成复制电流I10和复制电流I11；
第二电流复制单元，与所述共基极放大单元电连接，复制所述第二放大电流，并形成复制电流I20和复制电流I21；
第三电流复制单元和第四电流复制单元，所述第三电流复制单元包括第一主支路和第一从支路，所述第一从支路用于复制流过所述第一主支路的电流；所述第四电流复制单元包括第二主支路和第二从支路，所述第二从支路用于复制流过所述第二主支路的电流；所述第一主支路与所述第一电流复制单元电连接，用于流过所述复制电流I10，所述第一从支路与所述第二电流复制单元电连接，用于流过所述复制电流I21，所述第二主支路与所述第一电流复制单元电连接，用于流过部分复制电流I11，所述第二从支路与所述第二电流复制单元电连接，用于流过部分复制电流I20；
第五电流复制单元和第六电流复制单元，所述第五电流复制单元与所述第一电流复制单元电连接，基于所述复制电流I11输出检测电流IBN1，所述第六电流复制单元与所述第二电流复制单元电连接，基于所述复制电流I21输出检测电流IBN2。
2.根据权利要求1所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述共基极放大单元包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻RG1、电阻RG2、电阻RG3、MOS管MN13和电阻R13；
电阻RG1一端和电阻RG2一端电连接，用于输入第一检测电压VS1，电阻RG1另一端与三极管Q1的发射极电连接，电阻RG2另一端与三极管Q2的发射极电连接，三极管Q1的基极分别与三极管Q2的基极、三极管Q3的基极、三极管Q2的集电极和MOS管MN13的漏极电连接，三极管Q1的集电极与所述第一电流复制单元电连接，向所述第一电流复制单元提供第一放大电流；MOS管MN13的栅极用于输入基准电压，MOS管MN13的源极通过电阻R13接地；电阻RG3一端用于输入第二检测电压VS2，电阻RG3另一端与三极管Q3的集电极电连接，三极管Q3的发射极与第二电流复制单元电连接，向所述第二电流复制单元提供第二放大电流。
3.根据权利要求2所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述第一电流复制单元包括MOS管MN14A、MOS管MN14B、MOS管MN14C、电阻R14A、电阻R14B和电阻R14C；
所述MOS管MN14A的漏极分别与MOS管MN14A的栅极、MOS管MN14B的栅极、MOS管MN14C的栅极和三极管Q1的发射极电连接，用于输入所述第一放大电流，MOS管MN14A的源极通过电阻R14A接地，MOS管MN14B的源极通过电阻R14B接地，MOS管MN14C的源极通过电阻R14C接地。
4.根据权利要求3所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述第二电流复制单元包括MOS管MN17A、MOS管MN17B、MOS管MN17C、电阻R17A、电阻R17B和电阻R17C；
所述MOS管MN17A的漏极分别与MOS管MN17A的栅极、MOS管MN17B的栅极、MOS管MN17C的栅极和三极管Q3的发射极电连接，用于输入所述第二放大电流，MOS管MN17A的源极通过电阻R17A接地，MOS管MN17B的源极通过电阻R17B接地，MOS管MN17C的源极通过电阻R17C接地。
5.根据权利要求4所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述第一主支路包括MOS管MP7A和电阻R11A，所述第一从支路包括MOS管MP7B和电阻R11B，所述第二主支路包括MOS管MP8A和电阻R8A，所述第二从支路包括MOS管MP8B和电阻R8B；
MOS管MP7A的漏极与MOS管MN14B的漏极电连接，MOS管MP7A的栅极与MOS管MP7B的栅极电连接，MOS管MP7B的漏极与MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP7A的源极与电阻R11A一端电连接，MOS管MP7B的源极与电阻R11B一端电连接，电阻R11A另一端和电阻R11B另一端用于输入电源；
MOS管MP8A的漏极与MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP8A的栅极与MOS管MP8B的栅极电连接，MOS管MP8B的漏极与MOS管MN17B的漏极电连接，MOS管MP8A的源极与电阻R8A一端电连接，MOS管MP8B的源极与电阻R8B一端电连接，电阻R8A另一端和电阻R8B另一端用于输入电源。
6.根据权利要求5所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述第五电流复制单元包括MOS管MP9A、MOS管MP9B、电阻R9B和电阻R9A，MOS管MP9A的漏极分别与MOS管MP9A的栅极、MOS管MP9B的栅极和MOS管MN14C的漏极电连接，MOS管MP9A的源极与电阻R9A一端电连接，电阻R9A另一端用于接入电源，MOS管MP9B的源极与电阻R9B一端电连接，电阻R9B另一端用于接入电源，MOS管MP9B的漏极输出所述检测电流IBN1。
7.根据权利要求6所述的一种电流均衡电路，其特征在于，MOS管MP9A的漏极还与MOS管MN15的漏极电连接，MOS管MN15的栅极用于输入基准电压，MOS管MN15的源极通过阻值可调的电阻R15接地。
8.根据权利要求5所述的一种电流均衡电路，其特征在于，所述第六电流复制单元包括MOS管MP10A、MOS管MP10B、电阻R10B和电阻R10A；
MOS管MP10A的漏极分别与MOS管MP10A的栅极、MOS管MP10B的栅极和MOS管MN17C的漏极电连接，MOS管MP10A的源极与电阻R10A一端电连接，电阻R10A另一端用于接入电源，MOS管MP10B的源极与电阻R10B一端电连接，电阻R10B另一端用于接入电源，MOS管MP10B的漏极输出所述检测电流IBN2。
9.根据权利要求8所述的一种电流均衡电路，其特征在于，MOS管MP10A的漏极还与MOS管MN16的漏极电连接，MOS管MN16的栅极用于输入基准电压，MOS管MN16的源极通过阻值可调的电阻R16接地。
10.一种双路以太网供电系统，包括MOSFET整流桥，所述MOSFET整流桥包括两个整流支路，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的电流均衡电路、电流采样单元和整流桥控制单元；所述电流采样单元与所述两个整流支路的输出端电连接，用于分别采集流过两个整流支路的电流大小，并向所述电流均衡电路提供第一检测电压VS1和第二检测电压VS2；所述电流均衡电路与所述整流桥控制单元电连接，向所述整流桥控制单元输入检测电流IBN1和检测电流IBN2，所述整流桥控制单元依据所述检测电流IBN1和检测电流IBN2来控制两个整流支路中的电流大的整流支路中的导通电阻大小。
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