CN211183977U - 非标准PoE供电设备、受电设备及级联供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了非标准PoE供电设备、受电设备及级联供电电路，属于PoE技术领域。百兆和十兆PoE设备：网口第45和78引脚连接在一起后接电源正极；变压器第一和第二初级绕组的中间抽头同时接同一电源负极；千兆PoE设备：第三初级绕组中间抽头和第四初级绕组中间抽头同时或连接在一起后接电源正极；变压器第一和第二初级绕组的中间抽头同时或连接在一起后接负极；PoE级联供电电路，包括一个非标PSE设备和多个非标PD设备；第一级PD设备与PSE设备通过其各自一个空闲网口进行供电，前、后级PD设备通过其各自的空闲网口进行级联。可降低供电线损，电路简单实用，千兆非标PoE设备供电时几乎没有损耗，能够实现级联。

Description

非标准PoE供电设备、受电设备及级联供电电路

技术领域

本实用新型属于PoE供电技术领域，具体涉及非标准PoE供电设备、受电设备及级联供电电路。

背景技术

在以太网通信系统中，通常采用PoE(Power over Ethernet，基于网络的电源传输)供电技术来实现对于基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机、网络门禁、巡更读卡器等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电。根据传统技术中PoE设备的供电原理，PoE设备包括两类：PSE设备(Power Sourcing Equipment，供电设备)和PD设备(Powered Device，受电设备)，PSE设备通过以太网实现对PD设备进行数据传输以及提供直流电。PSE设备(如以太网交换机、路由器、集线器或者其他网络交换设备)和PD设备中均具有一一对应连接的若干网口和若干网络变压器：每个网口均具有8个引脚1-8，通常按照应用分为4对：12(1、2引脚)、36(3、6引脚)、45(4、5引脚)、78(7、8引脚)；百兆和十兆PoE设备中的网络变压器均具有两个初级绕组，千兆PoE设备中的网络变压器均具有四个初级绕组，该两种PoE设备中的第一初级绕组的两个端点分别连接网口的1、2引脚，第二初级绕组的两个端点分别连接网口的3、6引脚，千兆PoE设备中网络变压器的第三初级绕组的两个端点分别连接网口的4、5引脚，第四初级绕组的两个端点分别连接网口的7、8引脚。

现有POE供电技术中存在两种供电模式：标准协议POE供电和非标准协议的强制POE供电模式。标准协议POE供电通常是利用百兆及以下设备网口的12、36数据线对以及千兆设备网口的4对：12、36、45、78数据线对实现同时对PD设备传递数据以及供电；而现有强制POE供电一般利用百兆非标PoE设备中网口的空闲脚45、78线对供电。

如图1和图2所示，标准协议POE供电工作过程是先由PSE设备输出很小的电压，直到检测到其终端连接的是一个支持IEEE 802.3AF标准或IEEE802.3AT标准的PD设备后，PSE设备开始从低电压逐渐升压开始向PD设备供电，直至为PD设备提供稳定可靠的直流电压，满足PD设备的功率消耗，但最大输出功率受标准限定，不能太大。标准协议POE供电工作过程的中PSE设备和PD设备应是具有兼容IEEE802.3AF/AT标准的POE协议模块的标准PoE设备，即标准PSE设备和标准PD设备；而不具有POE协议模块的PoE设备通常称为非标PoE设备，包括非标PSE设备和非标PD设备。百兆和十兆的标准PoE设备在供电时，只占用12，36两对引脚，45，78两对引脚空闲，即4芯供电，传输时线损大，输出功率受限(单口最大供电功率30W)，又因具有POE协议模块，电路复杂，成本高，故障风险高。虽然千兆的标准PoE设备在供电时是8芯供电，比4芯供电线电阻小1/2，但是千兆标准POE设备仍然无法实现PSE设备对多级PD设备供电，因为千兆标准POE设备在经过每一级PD设备时，不能直接为下一级PD设备供电，必须先经过本级PD设备内部PD电源模块处理后再为下一级PD设备供电，在这个处理过程中损耗非常大，再加上线路输电过程中的线损，PoE级联供电是不可能实现的了。

而非标准协议的POE强制供电模式不作检测，如图3所示，直接强制提供满足PD设备的电压，即PSE设备的4,5引脚接正极，第7,8引脚接负极。12、36数据线对只传网络信号，如果12，36数据线对同时供电，即PSE设备的1,2引脚接正极，第3,6引脚接负极，会导致非标PoE设备烧毁，因为在非标PoE设备中，网络变压器的2个中心抽头是被短接或通过阻值较小的电阻短接的。虽然非标准协议的PoE强制供电模式对标准与非标兼容的PD设备和非标PD设备均可供电，但是百兆和十兆的非标PoE设备在供电时，也只是利用45，78数据线对供电，没有将8条数据线全部用于供电，传输时线损也大，从而传输功率也受限，若进行级联供电，级联级数少，很难达到实用效果。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种非标准PoE供电设备、受电设备及级联供电电路。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型第一方面提供一种非标准PoE供电设备，即非标PSE设备，包括PSE设备主电路、POE供电模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口分别通过一个对应的网络变压器连接PSE设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；

百兆和十兆所述非标PSE设备：所有所述网口的第4、5引脚和第7、8引脚分别连接在一起后同时接PoE供电模块的正极端，或者，所有网口的第4、5、7、8引脚均连接在一起后接PoE供电模块的正极端；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端和第二初级绕组的中间抽头端同时接PoE供电模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

千兆所述非标PSE设备：每一所述变压器的第三初级绕组的中间抽头端及第四初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的正极端，或者，每一所述变压器的第三初级绕组与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的正极端；每一所述网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

所述非标PSE设备为不具有POE协议模块的PSE设备；所述POE协议模块兼容IEEE802.3AF/AT标准；所述POE供电模块，用于为PSE设备本身和PD设备供电；所述标准PD设备为具有POE协议模块的PD设备；所述非标PD设备为不具有POE协议模块的PD设备。

本实用新型第二方面提供一种基于前述非标准PoE供电设备的受电设备，即非标PD设备，包括PD设备主电路、PD电源模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口均通过一个网络变压器连接PD设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；

百兆和十兆所述非标PD设备：所有所述网口的第4、5引脚和第7、8引脚分别连接在一起后同时接PD电源模块的正极端，或者，所有网口的第4、5、7、8引脚均连接在一起后接PD电源模块的正极端；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端及第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接PD电源模块的负极端；

千兆所述非标PD设备：每一所述变压器的第三初级绕组的中间抽头端及第四初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的正极端，或者，每一所述变压器的第三初级绕组的中间抽头端与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，接PD电源模块的正极端；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，接PD电源模块的负极端。

本实用新型第三方面提供一种基于所述非标PSE设备和所述非标PD设备的PoE级联供电电路，包括一个非标PSE设备和多个级联在一起的非标PD设备；所述非标PD设备具有至少两个网口及与两个网口分别连接的两个网络变压器；其中第一级非标PD设备通过其一个空闲网口连接非标PSE设备的一个空闲网口获得其所需电压；第一级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第二级非标PD设备的一个空闲网口与第二级非标PD设备级联；第二级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第三级非标PD设备的一个空闲网口与第三级非标PD设备级联；依此类推，前级非标PD设备和后级非标PD设备通过其各自的一个空闲网口进行级联。

本实用新型的有益效果：本实用新型的非标PSE设备网口的8个引脚全部供电：45脚接正，78脚接正，12和36通过连接到网络变压器的各自绕组的中心抽头，同时接正，构成网口的8个引脚全部供电，可为千兆标准PD设备、百兆标准与非标兼容的PD设备、本实用新型提供的非标PD设备正常供电，且对现有百兆非POE网络设备不会造成任何损伤，同时又能大大降低供电线损，比4线(45，78)供电的非标PSE设备的总供电网线电阻降低1/2，且供电电路非常简单实用，故障隐患最低。本实用新型基于同一思路的千兆非标PSE设备用于为本实用新型的千兆非标PD设备供电时，可以实现百兆及千兆POE设备的级联供电：PSE设备与PD设备之间、PD设备与下一级PD设备之间、网口一一对应连接，直接供电，几乎没有电压损耗，完全能够实现级联。

附图说明

图1为现有百兆和十兆标准协议POE供电系统电路示意图；

图2为现有千兆标准协议POE供电系统电路示意图；

图3为现有非标准协议的强制POE供电系统电路示意图；

图4为本实用新型百兆和十兆非标PSE设备和PD设备结构示意图；

图5为本实用新型千兆非标PSE设备和PD设备结构示意图；

图6为本实用新型百兆和十兆PoE级联供电电路示意图；

图7本实用新型千兆PoE级联供电电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

一种非标PSE设备，如图4和图5所示，包括PSE设备主电路、POE供电模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口分别通过一个对应的网络变压器连接PSE设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；

百兆和十兆所述非标PSE设备：如图4所示，所有所述网口的第4、5引脚均连接在一起后接POE供电模块的正极端，所有网口的第7、8引脚连接后接POE供电模块的正极端，或者，第4、5、7、8引脚均连接在一起，连接端接POE供电模块的正极端；每一所述网络变压器具有第一初级绕组和第二初级绕组；所述第一初级绕组的两个端点A、B分别连接对应网口的第1、2引脚；所述第二初级绕组的两个端点C、D分别连接对应网口的第3、6引脚；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

千兆所述非标PSE设备：如图5所示，每一所述网络变压器具有第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组和第四初级绕组；所述第一初级绕组的两个端点A、B分别连接对应网口的第1、2引脚；所述第二初级绕组的两个端点C、D分别连接对应网口的第3、6引脚；所述第三初级绕组的两个端点E、F分别连接对应网口的第4、5引脚；所述第四初级绕组的两个端点G、H分别连接对应网口的第7、8引脚；所述第三初级绕组的中间抽头端E+F接POE供电模块的正极端；所述第四初级绕组的中间抽头端G+H接POE供电模块的正极端，或者，每一所述变压器的第三初级绕组的中间抽头端与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，接POE供电模块的正极端；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

本实施例提供的PSE设备通过其空闲网口为PD设备提供所需电压，所述PD设备包括标准PD设备和非标PD设备；所述非标PSE设备为不具有POE协议模块的PSE设备；所述POE协议模块兼容IEEE802.3AF/AT标准；所述POE供电模块，用于为PSE设备本身和PD设备供电；所述标准PD设备为具有POE协议模块的PD设备；所述非标PD设备为不具有POE协议模块的PD设备。

本实施例提供的非标PSE设备网口的45数据线和78数据线对均送正电压，再通过非标PSE设备中与网口对应连接的网络变压器的中心抽头同时送负电压，或者中心抽头连接在一起后的连接端连接负电压。

现以45数据线对和78数据线对送正电压，2个中心抽头同时送负电压的过程为例，说明本实用新型中百兆和十兆PoE设备的供电过程如下：由本实施例PSE设备中POE供电模块经PSE设备网口的4、5、7、8脚将正电压送出，经由8芯网线及对应的PD设备网口的第4、5、7、8引脚，送到PD电源模块的正极端；PD电源模块的负极端与PD设备中网络变压器第一原边绕组的中间抽头端a+b和网络变压器第二原边绕组的中间抽头端c+d连接，将负电压回传，负电压经由中间抽头端a+b和c+d传输到网络变压器原边的4个端点a、b、c、d，再由网络变压器原边的这4个端点，分别传输到与它们一一对应连接的网口引脚1、2、3、6脚，负电压就由这4个引脚同时回传，经过8芯网线，到达本实用新型提供的非标PSE设备的网口的1、2、3、6脚；再经该非标PSE设备的4个网络变压器原边的4个端点A、B、C、D，传输到AB绕组的中心抽头A+B，CD绕组的中心抽头C+D，再通过这2个中心抽头送回到PSE设备中POE供电模块的负极端。到此，整个供电过程完成。

对于标准8芯网线，若将单芯网线电阻设为R，则该8芯网线的电阻分别是：R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8＝R；4芯网线供电时，网线传输总电阻：R4与R5并联＝R/2，R7与R8并联＝R/2，再串联，总网线电阻＝R。本实用新型的百兆及以下PSE设备对PD设备供电时，网线传输总电阻：R4与R5与R7与R8并联＝R/4，R1与R2与R3与R6共4条网线并联，电阻＝R/4，总电阻＝R/4+R/4＝R/2，比4芯网线供电电阻降低1/2。

实施例2：

基于实施例1的非标PSE设备的同一思路，本实用新型提供一种作为实施例1的非标PSE设备供电对象的非标PD设备，其包括PD设备主电路、PD电源模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口均通过一个网络变压器连接PD设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；

百兆及以下所述非标PD设备：如图4所示，所有所述网口的第4、5引脚均连接在一起后接PD电源模块的正极端，所有网口的第7、8引脚连接后接PD电源模块的正极端；每一所述网络变压器具有第一初级绕组和第二初级绕组；所述第一初级绕组的两个端点A、B分别连接对应网口的第1、2引脚；所述第二初级绕组的两个端点C、D分别连接对应网口的第3、6引脚；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接PD电源模块的负极端；

千兆所述非标PD设备：如图5所示，每一所述网络变压器具有第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组和第四初级绕组；所述第一初级绕组的两个端点A、B分别连接对应网口的第1、2引脚；所述第二初级绕组的两个端点C、D分别连接对应网口的第3、6引脚；所述第三初级绕组的两个端点E、F分别连接对应网口的第4、5引脚；所述第四初级绕组的两个端点G、H分别连接对应网口的第7、8引脚；所述第三初级绕组的中间抽头端E+F接PD电源模块的正极端；所述第四初级绕组的中间抽头端G+H接PD电源模块的正极端，或者，每一所述变压器的第三初级绕组的中间抽头端与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接PD电源模块的正极端；每一所述网口分别连接的变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接PD电源模块的负极端；所述PD电源模块用于为其所在的PD设备本身供电，其电能来自于为其供电的PSE设备中的POE供电模块。

实施例3：

基于实施例1的非标PSE设备和实施例2的非标PD设备，本实用新型提供一种PoE级联供电电路，如图6和图7所示，包括一个前述非标PSE设备和多个级联在一起的前述非标PD设备；所述非标PD设备具有至少两个网口及与两个网口分别连接的两个网络变压器；其中第一级非标PD设备通过其一个空闲网口连接非标PSE设备的一个空闲网口获得其所需电压；第一级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第二级非标PD设备的一个空闲网口与第二级非标PD设备级联；第二级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第三级非标PD设备的一个空闲网口与第三级非标PD设备级联；依此类推，前级非标PD设备和后级非标PD设备通过其各自的一个空闲网口进行级联。

利用本实施方式的PoE级联供电电路的PoE级联供电方法，包括如下步骤：

200：将非标PSE设备的一个网口通过网线连接第一级非标PD设备的一个空闲网口，为该第一级非标PD设备提供其所需电压；

201：将第一级非标PD设备中所有待用网口的第4、5引脚均连接在一起后连接PD电源模块的正极端，所有待用网口的第7、8引脚均连接在一起后连接PD电源模块的正极端，或所有待用网口的第4、5、7、8引脚连接到一起后连接PD模块的正极端；相应地，将所有与待用网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头连接在一起后，连接端连接PD电源模块的负极端，将所有与待用网口分别连接的网络变压器的第二初级绕组的中间抽头连接在一起后，连接端连接PD电源模块的负极端，为第一级非标PD设备中所有待用网口提供所需电压；或将所有与待用网口分别连接的变压器的第一初级绕组和第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起后，连接端连接PD电源模块的负极端，为第一级非标PD设备中所有待用网口提供所需电压；

202：根据应用需要，将第一级非标PD设备的另一个空闲网口通过网线连接第二级非标PD设备的一个空闲网口，为该第二级非标PD设备提供其所需电压；

203：确定第二级非标PD设备中的网口个数n，若n＝1，则执行步骤207；若n≥2，则执行步骤204；

204：根据应用需要，将第二级非标PD设备的另一个空闲网口通过网线连接第三级非标PD设备的一个空闲网口，为该第三级非标PD设备提供其所需电压；

205：确定第三级非标PD设备中的网口个数n，若n＝1，则执行步骤207；若n≥2，则执行步骤206；

206：按照步骤202至205的方法，逐级类推，前级非标PD设备跟后级非标PD设备通过其各自的一个空闲网口进行级联，为后级非标PD设备提供其所需电压，直至不能再为后级非标PD设备提供其所需电压时，执行步骤207；

207：级联结束。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种非标准PoE供电设备，即非标PSE设备，包括PSE设备主电路、POE供电模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口分别通过一个对应的网络变压器连接PSE设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；其特征在于：

百兆和十兆所述非标PSE设备：所有所述网口的第4、5引脚和第7、8引脚分别连接在一起后同时接PoE供电模块的正极端，或者，所有网口的第4、5、7、8引脚均连接在一起后接PoE供电模块的正极端；每一所述网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端和第二初级绕组的中间抽头端同时接PoE供电模块的负极端，或者，每一所述网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

千兆所述非标PSE设备：每一所述网络变压器的第三初级绕组的中间抽头端及第四初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的正极端，或者，每一所述网络变压器的第三初级绕组与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的正极端；每一所述网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端同时接POE供电模块的负极端，或者，每一所述网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接POE供电模块的负极端；

所述非标PSE设备为不具有POE协议模块的PSE设备；所述POE协议模块兼容IEEE802.3AF/AT标准；所述POE供电模块，用于为PSE设备本身和PD设备供电；所述标准PD设备为具有POE协议模块的PD设备；所述非标PD设备为不具有POE协议模块的PD设备。

2.一种采用权利要求1所述非标准PoE供电设备的受电设备，即非标PD设备，包括PD设备主电路、PD电源模块、一一对应连接的若干网络变压器和若干网口；每一所述网口均通过一个网络变压器连接PD设备主电路；每一所述网口均具有8个引脚1-8；其特征在于：

百兆和十兆所述非标PD设备：所有所述网口的第4、5引脚和第7、8引脚分别连接在一起后同时接PD电源模块的正极端，或者，所有网口的第4、5、7、8引脚均连接在一起后接PD电源模块的正极端；每一所述网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端及第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，连接端接PD电源模块的负极端；

千兆所述非标PD设备：每一所述网络变压器的第三初级绕组的中间抽头端及第四初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的正极端，或者，每一所述网络变压器的第三初级绕组的中间抽头端与第四初级绕组的中间抽头端均连接在一起，接PD电源模块的正极端；每一所述网口分别连接的网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端、第二初级绕组的中间抽头端同时接PD电源模块的负极端，或者，每一所述网络变压器的第一初级绕组的中间抽头端与第二初级绕组的中间抽头端均连接在一起，接PD电源模块的负极端。

3.一种PoE级联供电电路，其特征在于：包括一个如权利要求1所述的非标PSE设备和多个级联在一起的如权利要求2所述的非标PD设备；所述非标PD设备具有至少两个网口及与两个网口分别连接的两个网络变压器；其中第一级非标PD设备通过其一个空闲网口连接非标PSE设备的一个空闲网口获得其所需电压；第一级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第二级非标PD设备的一个空闲网口与第二级非标PD设备级联；第二级非标PD设备通过其另一个空闲网口及第三级非标PD设备的一个空闲网口与第三级非标PD设备级联；依此类推，前级非标PD设备和后级非标PD设备通过其各自的一个空闲网口进行级联。

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