CN209860927U - 一种基于集成运放的poe电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于集成运放的POE电路，包括输入电源以及受电设备，其中，还包括运算放大器以及保护单元，电路内设有第一参考电压V1、检测电压V2以及第二参考电压V3，检测电压V2是受电设备接入至电路内产生的电压，第一参考电压V1与检测电压V2组成第一对比电路，检测电压V2与第二参考电压V3组成第二对比电路，运算放大器分析第一对比电路与第二对比电路，控制保护单元工作；本实用新型电路稳定、容易区分是PD设备/PC设备接入等特点。

Description

一种基于集成运放的POE电路

技术领域

本实用新型涉及一种POE供电电路，具体是一种基于集成运放的POE电路。

背景技术

POE(Power OVer Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。 POE也被称为基于局域网的供电系统(POL, Power oVer LAN )或有源以太网( ActiVe Ethernet)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。

而现有的POE供电可以用于PD设备，PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑( PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备。由于POE供电的端口为普通的RJ45接口，而用户在不知情的情况下，如发生误操作，将此种带POE供电的端口插入至PC设备（电脑），很容易烧毁PC设备。原因在于，PC设备的电阻相对于PD设备的电阻阻值较小，如直接通过POE供电，故急需一款可以用于PD设备或PC设备的POE供电电路。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于集成运放的POE电路。

本实用新型所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于集成运放的POE电路，包括输入电源以及受电设备，其中，还包括运算放大器以及保护单元，电路内设有第一参考电压V1、检测电压V2以及第二参考电压V3，检测电压V2是受电设备接入至电路内产生的电压，第一参考电压V1与检测电压V2组成第一对比电路，检测电压V2与第二参考电压V3组成第二对比电路，运算放大器分析第一对比电路与第二对比电路，控制保护单元工作。

采用此种电路设置，通过运算放大器进行电压对比，分辨受电设备具体为PD/PC接入，使得更为精准。具体原理为，当PC设备接入时，由于PC设备的阻值较小（通常为150Ω，最大为300Ω）；当PD设备接入时，刚接入的时候PD未工作，由于PD设备为电容特性，故需要至少充电3V以上，才能使得电路导通，此时进入到检测电路的电压需要减去3V，故不同状态下的检测电压V2的数值不同，通过运算放大器进行对比判断，从而控制保护单元工作，起到保护效果。

其中，运算放大器包括第一输出端以及第二输出端，运算放大器分析第一对比电路通过第一输出端输出，运算放大器分析第二对比电路通过第二输出端输出，当第一输出端输出高电平，第二输出端输出低电平，则控制保护单元工作。

通过输出电平的控制，从而实现保护单元是否正常工作，使得控制更加精准。

其中，还包括与门单元以及控制单元，第一输出端与第二输出端均与与门单元连接，与门单元的输出端与控制单元连接，当第一输出端与第二输出端均输出高电平时，控制单元工作。

控制单元的设置，便于指示作用，提醒用户目前是什么受电设备接入。

其中，还包括电阻R22、电阻R7以及电阻R8，电阻R22、电阻R7与电阻R8三者并联且公共端与受电设备的一端连接，电阻R22与电阻R7阻值相同且小于1Ω，电阻R22与电阻R7并联的另一端与控制单元连接，电阻R8的阻值大于5KΩ，电阻R8的另一端与第一参考电压V1连接。

当PC设备接入时，由于PC设备的阻值较小（通常为150Ω，最大为300Ω），此时300Ω相对于5KΩ电阻可以忽略不计，故此时的检测电压V2应该为输入电压的一半，例如输入电压为12V,则此时检测电压V2为6V；当PD设备接入时，刚接入的时候PD未工作，由于PD设备为电容特性，故需要至少充电3V以上，才能使得电路导通，此时进入到检测电路的电压需要减去3V，例如输入电压为12V,则此时检测电压V2为4.5V。

其中，控制单元包括电阻R5以及LED灯，与门单元的输出端通过电阻R5以及LED灯接地。

控制单元的具体设置，使得指示更加稳定。

其中，控制单元还包括电阻R6以及场效应管U3，与门单元的输出端通过电阻R5与场效应管U3的栅极连接。

场效应管U3为开关效果，通过输出端控制场效应管U3工作，使得控制单元工作。

其中，0＜V1≤20mV。

参考电压参数的设置，保证在实际过程中，起到对比效果，当检测电压V2为0V时，可以清楚的实现对比，且不会干扰其余对比电路。

其中，还包括第三参考电压V4，第三参考电压V4通过分压电阻与第二参考电压V3连接。

第三参考电压V4的设置，保证在初始状态下，第二参考电压V3会有电压产生，起到对比的效果。

其中，保护单元上设有二极管D2，保护单元通过二极管D2与第二参考电压V3连接。

二极管D2的设置，起到正向降低的效果，拉低电压，使得第二参考电压V3的电压不会与电路中的其他位置的电压相同，干扰对比效果。

其中，还包括稳压器，稳压器的输出电压给运算放大器供电。

采用稳压器的设置，使得运算放大器供电更加稳定。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的原理图。

具体实施方式

实施例1：

参照附图1所示，一种基于集成运放的POE电路，包括输入电源、运算放大器以及受电设备，输入电源的电压为V5，5V≤V5≤24V，优选为12V,具体为直流电压，故本实施例1仅以直流12V为输入电源描述具体电路，即附图中的VCC。

VCC通过稳压器输出，使得输出的电压给运算放大器供电，稳压器的接地端接地。VCC通过电阻R1、R2接地。此处R1与R2的连接处的电压即为第一参考电压V1，此处0＜V1≤20mV，优选为12mV，即此处R1与R2的比值为1000。参考电压参数的设置，保证在实际过程中，起到对比效果，当检测电压V2为0V时，可以清楚的实现对比，且不会干扰其余对比电路。R1与R2的连接处还连接电容C1，电容C1的另一端接地。

VCC通过电阻R12以及正向二极管D1接地，电阻R12与二极管D1的连接处的电压为第三参考电压V4，此处第三参考电压V4优选为0.6V，电阻R12与二极管D1的连接处上连接电容C2，电容C2的另一端接地。

受电设备一端与VCC连接，电阻R22、电阻R7与电阻R8三者并联且公共端与受电设备的另一端连接，电阻R22与电阻R7阻值相同且小于1Ω，优选为0.6Ω。电阻R22与电阻R7并联的另一端与控制单元连接，具体为场效应管U3的漏级连接。电阻R8另一端通过电阻R9接地，此处电阻R8与电阻R9的阻值相同，形成分压，且阻值大于5KΩ，此处优选为10KΩ。电阻R8与电阻R9的连接处的电压为检测电压V2。连接处上还连接电容C4，电容C4的另一端接地。

控制单元包括电阻R3、电阻R4、LED、电阻R5、电阻R6、电容C3以及场效应管U3，VCC通过电阻R4、电容C3接地。电阻R4与电容C3的连接处与与门单元的输出端、电阻R5的一端以及电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与场效应管U3的栅极以及电阻R3的一端连接，R3的另一端接地。电阻R5的另一端与LED的正极连接，LED的负极接地。

运算放大器U2包括IN1+端、IN1-端、第一输出端OUT1、IN2+端、IN2-端以及第二输出端OUT2，IN1+端与IN2-端均与第一参考电压V1连接，IN1-端与第一参考电压V1连接，IN2+端与第二参考电压V3连接，OUT1端与电阻R17连接接地，OUT1端与与门单元DD1输入端连接，与门单元DD1的另一个输入端与OUT2端连接。

OUT2端通过电阻R11与三极管U1的基级连接，电阻R11与三极管U1的基级的连接处连接有电阻R20，电阻R20另一端接地。三极管U1的发射极接地。三极管U1的集电极分别与电阻R14与电阻R15、二极管D2的正极连接，电阻R15的另一端与VCC连接，电阻R14的另一端接地。此处电阻R14、R15以及二极管D2组成保护单元。此处电阻R14与电阻R15的连接处的电压为V5，当三极管U1关闭时，此时V5的电压为VCC通过电阻R14与电阻R15的分压，即V5的电压为VCC的一半。当三极管U1开启时，V5的电压为0V。

第三参考电压V4通过电阻R13、电阻R21与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极分别与IN2+端、电阻R13与电阻R21的连接处、电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地。此处电阻R13与电阻R21的阻值相同，优选为100KΩ，且电阻R21还有检测电流的作用。

其具体的工作原理，以最优的方案进行描述，参数调整也属于本申请的保护范围内，具体原理如下：

当PC设备接入时，由于PC设备的阻值较小（通常为150Ω，最大为300Ω），此时300Ω相对于电阻R8的10KΩ阻值可以忽略不计，故此时的检测电压V2应该为输入电压的一半，例如输入电压为12V,则此时检测电压V2为6V，V4的电压为0.6V，故V3的电压为0.3V，V1为12mV；此时，V2大于V1，OUT1为高电平输出，V2大于V3，OUT2为低电平输出，此时，与门单元DD1不工作，三极管U1同样也不工作，此时保护单元工作，VCC通过R15、二极管D2与IN2+端连接，由于二极管D2的0.6V压降作用，使得此时V3的电压为5.4V，V2还是大于V3，三极管U1还是不工作。

当PD设备接入时，刚接入的时候PD未工作，由于PD设备为电容特性，故需要至少充电3V以上，才能使得电路导通，此时进入到检测电路的电压需要减去3V，例如输入电压为12V,则此时检测电压V2为4.5V，V4的电压为0.6V，故V3的电压为0.3V，V1为12mV；此时，V2大于V1，OUT1为高电平输出，V2大于V3，OUT2为低电平输出，此时，与门单元DD1不工作，三极管U1同样也不工作，此时保护单元工作，VCC通过R15、二极管D2与IN2+端连接，由于二极管D2的0.6V压降作用，使得此时V3的电压为5.4V，V3＞V2，OUT2变为高电平输出，此时，与门单元DD1工作，使得场效应管U3工作，LED灯点亮，三极管U1工作，由于场效应管U3工作后，电路导通，V2的电压是电阻R7两端电压的一半，此时V2的电压根据实际电路中的电流变化，例如电流为1A时，V2的电压为0.15V，此时由于三极管U1工作，V3的电压为0.3V，故V3大于V2,三极管U1一直保持工作状态；当电流为超过2A时，即为过流状态，此时V3小于V2，三极管U1关闭。

当空载时，V2等于0V，V4的电压为0.6V，故V3的电压为0.3V，V1为12mV，V2小于V1，OUT1为低电平输出。

此外，当受电设备短路时，与接入设备为PC原理一致，故不多加赘述。

Claims (10)

1.一种基于集成运放的POE电路，包括输入电源以及受电设备，其特征在于：还包括运算放大器以及保护单元，电路内设有第一参考电压V1、检测电压V2以及第二参考电压V3，检测电压V2是受电设备接入至电路内产生的电压，第一参考电压V1与检测电压V2组成第一对比电路，检测电压V2与第二参考电压V3组成第二对比电路，运算放大器分析第一对比电路与第二对比电路，控制保护单元工作。

2.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：运算放大器包括第一输出端以及第二输出端，运算放大器分析第一对比电路通过第一输出端输出，运算放大器分析第二对比电路通过第二输出端输出，当第一输出端输出高电平，第二输出端输出低电平，则控制保护单元工作。

3.如权利要求2所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：还包括与门单元以及控制单元，第一输出端与第二输出端均与与门单元连接，与门单元的输出端与控制单元连接，当第一输出端与第二输出端均输出高电平时，控制单元工作。

4.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：还包括电阻R22、电阻R7以及电阻R8，电阻R22、电阻R7与电阻R8三者并联且公共端与受电设备的一端连接，电阻R22与电阻R7阻值相同且小于1Ω，电阻R22与电阻R7并联的另一端与控制单元连接，电阻R8的阻值大于5KΩ，电阻R8的另一端与第一参考电压V1连接。

5.如权利要求4所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：控制单元包括电阻R5以及LED灯，与门单元的输出端通过电阻R5以及LED灯接地。

6.如权利要求5所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：控制单元还包括电阻R6以及场效应管U3，与门单元的输出端通过电阻R5与场效应管U3的栅极连接。

7.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：0＜V1≤20mV。

8.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：还包括第三参考电压V4，第三参考电压V4通过分压电阻与第二参考电压V3连接。

9.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：保护单元上设有二极管D2，保护单元通过二极管D2与第二参考电压V3连接。

10.如权利要求1所述的一种基于集成运放的POE电路，其特征在于：还包括稳压器，稳压器的输出电压给运算放大器供电。