CN210123980U - 一种基于poe供电方式的充放电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于POE供电方式的充放电电路，其输出端连接负载，输入端连接DCDC电路的输出端，DCDC电路的输入端连接POE供电电路的输出端，充放电电路包括对负载供电的主供电电路和与主供电电路连接的备用供电电路，备用供电电路包括法拉电容，第一二极管和限流电阻串联组成的充电电路，第二二极管组成的放电电路；充电电路一端连接DCDC电路输出端，另一端连接法拉电容；放电电路一端连接DCDC电路的输出端，另一端连接法拉电容；在POE电源断电的情况下，通过法拉电容为负载设备提供后备电源，使负载设备能及时启动数据保存和设备功能化切换；合理设置限流电阻，保证法拉电容能在正常充电情况下而不影响POE供电电路的正常供电。
Description
技术领域：本实用新型涉及一种电源电路，尤其涉及的是一种基于POE供电方式的充放电电路。
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技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD,Powered Device)两部分，PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者，而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备；随着信息技术的发展，POE供电的设备越来越多应用于其他网络设备，由于POE电源供电特殊性即POE供电工作过程存在检测、PD端设备分类、开始供电、供电、断电，导致POE应用有很多局限性，而需要在设备端断电的情况下，仍能进行异常情况处理(如即时数据保存、功能化切换等)，必然要涉及到选用针对POE供电系统的备用电源方案，由此选用的可进行充放电的备用电源方案在POE电源应用中存在相当大的挑战和应用。
实用新型内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本实用新型提供一种基于POE供电方式的充放电电路，本实用新型采取如下技术方案：
一种基于POE供电方式的充放电电路，其输出端连接负载，输入端连接DCDC电路的输出端，所述DCDC电路的输入端连接POE供电电路的输出端，其特征在于：所述充放电电路包括对负载供电的主供电电路和与主供电电路连接的备用供电电路，所述备用供电电路包括法拉电容，第一二极管和限流电阻串联组成的充电电路，第二二极管组成的放电电路；所述充电电路一端连接DCDC电路输出端，另一端连接法拉电容，DCDC电路输出端经充电电路对法拉电容进行充电；所述放电电路一端连接DCDC电路的输出端，另一端连接法拉电容，用于在POE供电电路断电后为负载供电。
优选的，所述主供电电路由第三二极管组成，所述第三二极管的正极连接DCDC电路的输出端，负极连接负载，DCDC电路的输出端经主供电路对负载供电
优选的，所述法拉电容的负极接地，正极连接限流电阻的一端，限流电阻另一端与第一二极管负极连接，第一二极管的正极与DCDC电路的输出端连接；所述放电电路的第二二极管的正极连接法拉电容的正极，负极连接负载。
优选的，所述限流电阻由第一限流电阻和第二限流电阻串联组成。
优选的，所述第一限流电阻和第二限流电阻阻值分别为250Ω。
优选的，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管为肖特基二极管。
优选的，所述法拉电容取值12V/0.33F。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在POE电源断电的情况下，通过法拉电容为负载设备提供后备电源，使负载设备能及时启动数据保存和设备功能化切换；合理设置限流电阻，保证法拉电容能在正常充电情况下而不影响POE供电电路的正常供电。
附图说明：
图1本实用新型中的充放电电路的电路图；
图2本实用新型中的POE供电电路和DCDC电路的电路图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
如图2所示，POE供电电路先经过网络变压器进行电信号和通信信号分离，PD芯片U1(型号为MP8001)会采集到一个脉冲，进行内部三级处理，然后电信号经过整流桥进行整流，输出电压值为52V左右；再经过DCDC电路中的芯片U2(型号为MP24943)进行降压处理，输出12V电压为负载供电；为了得到不同的功率或电流，通过与PD芯片U1连接的R6电阻进行取值来对应不同的功率等级，本实施例取值对应15W输出功率；其次为了保证电流稳定持续工作，需要对L1进行选型处理，选择铁氧体，低阻抗，大电流的电感，具体参数为最大阻抗小于85MΩ，输出电流能力大于5A，这样保证在大电流的情况下，电感不至于因为电流过大，温升过高，导致POE供电电路工作异常。
如图1所示，充放电电路包括对负载供电的主供电电路和与主供电电路连接的备用供电电路，备用供电电路包括法拉电容E01，第一二极管D3和限流电阻串联组成的充电电路，第二二极管D4组成的放电电路；充电电路一端连接DCDC电路输出端VCC12V，另一端连接法拉电容E01正极，DCDC电路输出端VCC12V经充电电路后对法拉电容E01进行充电；放电电路一端连接DCDC电路的输出端VCC12V，另一端连接法拉电容E01正极；正常工作情况下，DCDC电路的输出端VCC12V为主要供电，VCC12V电流一路经充电电路流向法拉电容E01，为其充电，另一路流向负载VCC12；在POE供电电路断电情况下，VCC12V点电压为0V，法拉电容E01经第二二极管D4供电到VCC12，保证负载端能工作10s以上，在这段时间内设备能立即启动数据保存，进行功能化切换，在门禁系统中还可以对特定的门锁(如不带断电开门的电机锁)进行开门动作，使保持开门状态。
主供电电路由第三二极管D5组成，第三二极管D5的正极连接DCDC电路的输出端VCC12V，负极连接负载VCC12，DCDC电路的输出端经主供电路对负载供电；法拉电容E01的负极接地，正极连接限流电阻的一端，限流电阻另一端与第一二极管D3负极连接，第一二极管D3的正极与DCDC电路的输出端VCC12V连接；所述放电电路的第二二极管D4的正极连接法拉电容E01的正极，负极连接负载VCC12。
POE供电电路工作过程，1.检测：一开始,PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备；2.PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗；3.开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源；4.供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过15.4W的功率消耗；5.断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。
由于法拉电容的内阻很小，只有几百毫欧，其充电时如果没有进行限流，会向POE供电电源吸收瞬间大电流，对POE供电电源产生一个大的冲击电流，导致上述POE供电电路工作过程中的第三步骤(开始供电)过程不正常，即无法在配置时间内使PSE设备从低电压向PD设备供电至48V，从而导致POE供电出现不能正常供电的故障，所以必须对法拉电容的充电电流加以限制，在充电电路中增加限流电阻来缓解法拉电容充电时对电源的冲击；载电流很大时，功率限流电阻上会有很大压降，使其发热，并使送到后级电路上的电源电压变低，限流电阻越大，损失的电压越多，但限流电阻阻值小又不能起到限流作用，限流电阻取值一方面需要考虑法拉电容的充电时间，另一方面需要考虑限流电阻自身功耗，这里对限流电阻的取值保证电阻自身功耗不会超过电阻能承受的功率，另一方面可以保证电流充电时间在15s左右，同时保证POE供电电路工作正常，限流电阻由第一限流电阻R001和第二限流电阻R002串联组成，第一限流电阻R001和第二限流电阻R002阻值分别为250Ω。
第一二极管D3、第二二极管D4、第三二极管D5为肖特基二极管,肖特基二极管进行电流方向控制，肖特基二极管最大电流能力为5A,耐压为16V，以满足实际电路使用的需要。
法拉电容E01取值12V/0.33F，综合考虑体积与成本，使用单个法拉电容作为备用电源；并且电压端采用12V大电压，使之满足12V主流工作电路，0.33F电容容量保证在10S内能提供1.1A、12V的电流输出能力。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种基于POE供电方式的充放电电路，其输出端连接负载，输入端连接DCDC电路的输出端，所述DCDC电路的输入端连接POE供电电路的输出端，其特征在于：所述充放电电路包括对负载供电的主供电电路和与主供电电路连接的备用供电电路，所述备用供电电路包括法拉电容，第一二极管和限流电阻串联组成的充电电路，第二二极管组成的放电电路；所述充电电路一端连接DCDC电路输出端，另一端连接法拉电容，DCDC电路输出端经充电电路对法拉电容进行充电；所述放电电路一端连接DCDC电路的输出端，另一端连接法拉电容，用于在POE供电电路断电后为负载供电。
2.如权利要求1所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述主供电电路由第三二极管组成，所述第三二极管的正极连接DCDC电路的输出端，负极连接负载，DCDC电路的输出端经主供电路对负载供电。
3.如权利要求1所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述法拉电容的负极接地，正极连接限流电阻的一端，限流电阻另一端与第一二极管负极连接，第一二极管的正极与DCDC电路的输出端连接；所述放电电路的第二二极管的正极连接法拉电容的正极，负极连接负载。
4.如权利要求1或3所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述限流电阻由第一限流电阻和第二限流电阻串联组成。
5.如权利要求4所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述第一限流电阻和第二限流电阻的阻值分别为250Ω。
6.如权利要求2所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管为肖特基二极管。
7.如权利要求1所述的一种基于POE供电方式的充放电电路，其特征在于，所述法拉电容取值12V/0.33F。
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Denomination of utility model: Charging and discharging circuit based on POE power supply mode Effective date of registration: 20200703 Granted publication date: 20200303 Pledgee: Bank of China Limited Zhejiang Branch Pledgor: HANGZHOU GOGENIUS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000432 |