CN212064031U - 一种插件式以太网poe供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种插件式以太网POE供电装置，所述装置包括第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路，所述控制电路连接于所述第一电压转换电路以及所述第二电压转换电路之间，所述第一电压转换电路的输入端连接于直流电源，所述第一电压转换电路用于将所述直流电源电压进行高低压转换，所述第一电压转换电路的输出端连接于所述控制电路，所述第二电压转换电路的输入端连接于背板并将从背板获取的电压转换为控制电路所需的低压，所述控制电路用于接收控制指令并根据控制指令控制所述第一电压转换电路转换后的电流开启和关闭。本实用新型能够应用于多种不同的场景，大幅提升POE供电时PD设备的可控性。

Description

一种插件式以太网POE供电装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种插件式以太网POE供电装置。

背景技术

目前，随着信息化程度的不断提升，智能布线管理技术不断发展，POE供电设备嵌入到智能布线管理系统中，实现远程集中式管理。如今在数字安防领域，越来越多的网络电子设备设计成采用POE(Power Over Ethernet，以太网供电技术)供电的受电设备，例如监视摄像机等。POE是在不改变现有网络架构的情况下，通过以太网，对连接的网络终端设备进行远程供电的方法，使得施工人员不必要为每台终端设备单独部署供电系统；另外，POE技术还可以为基于IP的通信终端提供数据传输通道，广泛地用于各设备中。

轨道交通列车提供通信网络，现有方案一般是在PD(PD,Power Device，受电端设备)设备和车载设备之间加装POE设备，这样增加车载设备会增加设备装车难度和成本。另外，在列车的使用场景下可控性不高，即PD设备和PSE(PSE，Power Sourcing Equipment，供电设备)设备连接即会供电，如此在整列车上电的时候PD设备就要运行，在不需要的时候会增加多余的功耗，长时间运行降低部分PD设备的使用寿命。如果出现列车上电后不久就断电，如此往复次数多也将影响PD设备的寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种插件式以太网POE供电装置，以解决车载监控设备、通信设备供电无法智能控制、上电断电往复以及供电安全性较低的问题。

基于上述目的，本实用新型提供了一种插件式以太网POE供电装置，其方案包括：所述装置包括第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路，所述控制电路连接于所述第一电压转换电路以及所述第二电压转换电路之间，所述第一电压转换电路的输入端连接于直流电源，所述第一电压转换电路用于将所述直流电源电压进行高低压转换，所述第一电压转换电路的输出端连接于所述控制电路，所述第二电压转换电路的输入端连接于背板并将从背板获取的电压转换为控制电路所需的低压，所述控制电路用于接收控制指令并根据控制指令控制所述第一电压转换电路转换后的电流开启和关闭。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述控制电路包括LTC4291芯片、LTC4292芯片及主控芯片，其中，LTC4291芯片和所述主控芯片均电连接于所述第二电压转换电路的输出端，所述LTC4291芯片电连接于所述主控芯片及所述LTC4292芯片，所述LTC4292芯片电连接于所述第一电压转换电路，所述LTC4292芯片接收所述LTC4291芯片的控制信号并根据所述控制信号控制所述第一电压转换电路转换后的电流的开启和关闭。

结合上述说明，在本实用新型实施例另一种可能的实施方式中，所述控制电路的输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口，其中每一所2.5GE端口及所述2.5GEPOE++端口为一组，以用于向供电设备供电。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

所述控制电路的输出端电连接于隔离变压电路，所述控制电路的输出电压经过隔离变压后输出。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

所述控制电路与所述输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口之间电连接有隔离变压电路，所述隔离变压电路用于将接入的电流的输出电压经过隔离变压后输出。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述装置还包括指示灯，所述指示灯电连接于所述控制电路，以用于根据所述控制电路的指令控制指示灯显示不同的颜色。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述主控芯片通过RS485与所述背板电连接。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述第二电压转换电路为5V转3.3V第二电压转换电路，所述第二电压转换电路的输入端电连接于背板，所述第二电压转换电路的输出端连接于所述主控芯片以及所述LTC4291芯片。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路集成于主板。

结合上述说明，在本发明实施例另一种可能的实施方式中，所述主控电路还包括外围感知电路，所述2.5GE端口接收的信号经过向所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路及外置感知电路后输出所述信号和电信号。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的插件式以太网POE供电装置，分别对装置的各电路结构与POE电路的供电进行供电，实现了供电隔离的同时，还使每一个PD设备变为传输链路中的一个节点，能够实现对整个以太网供电传输链路的控制，尤其应用于轨道交通时车载机箱中的主处理器通过控制板载微控制器来控制整条POE链路的输出状态，大幅提升设备的可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例插件式以太网POE供电装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实用新型的插件式以太网POE供电装置，能够应用于机车城轨地铁等铁路运行车辆，也可应用于常规的IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等的POE供电，本实用新型以列车车载供电为例。

本实用新型示例性实施例中，POE设备在轨道交通领域使用中的控制，一般通过一根cat5e或者更高级别的线缆同时完成数据传输和电源供给，其中以太网速率可以支持千兆，受电设备最大功率为71.3W/个。本实用新型的供电装置能够同时满足两路车载PD设备的供电，可以接受主处理器设备的指令，根据指令规定的状态来决定供电链路的通断，以此提高了POE设备在次行业的应用场景下的可控制性。

结合图1所示，为插件式以太网POE供电装置的结构示意图，本实用新型一种插件式以太网POE供电装置，采用两路电源输入，一路电源为接入的110V直流电源，经过110V转56电源模块将电压转换为IEEE802.3BT协议规定的56V电源，另一路电源取自机箱中的背板，或可通过电池等提供，通过获取5V电源后经转化为3.3V供给控制器使用，具体地，所述装置包括第一电压转换电路1、第二电压转换电路2及控制电路3，所述控制电路连接于所述第一电压转换电路以及所述第二电压转换电路之间，所述第一电压转换电路的输入端连接于直流电源，所述第一电压转换电路用于将所述直流电源电压进行高低压转换，所述第一电压转换电路的输出端连接于所述控制电路，所述第二电压转换电路的输入端连接于背板并将从背板获取的电压转换为控制电路所需的低压，所述控制电路用于接收控制指令并根据控制指令控制所述第一电压转换电路转换后的电流开启和关闭。

以本实用新型的装置应用于列车车载为例，列车蓄电池可提供电压为110V的直流电源，列车背板(用于提供安装各式电力设备的接口，如提供5V电压)。

所述控制电路3包括LTC4291芯片(根据版本的不同，其可能是LTC4291－1芯片)、LTC4292芯片及主控芯片，其中，LTC4291芯片和所述主控芯片均电连接于所述第二电压转换电路的输出端，所述LTC4291芯片电连接于所述主控芯片及所述LTC4292芯片，所述LTC4292芯片电连接于所述第一电压转换电路，所述LTC4292芯片接收所述LTC4291芯片的控制信号并根据所述控制信号控制所述第一电压转换电路转换后的电流的开启和关闭，所述LTC4291芯片、LTC4292芯片为ADI(Analog Devices,Inc.)公司生产的芯片，所述控制电路可为K60芯片控制器可为基于32位ARM Crotex-M内核的集成控制模块，一般指MK60FX512VLQ15单片机，也可根据实际情形替换为型号的各种形式单片机。

所述LTC4291芯片、LTC4292芯片可以根据需要替换为其它类型的芯片，例如Si3471、Si3459和Si3454、TPS23861、TPS2388、TPS2372、MAX5969B和MAX5971B，能够直接替换的芯片包括LTC4266、PD69101ILQ、LTC4290/LTC4271及NCP109x，其一个芯片如LTC4266即可替代LTC4291芯片、LTC4292芯片一起实现的功能，或由上述两个芯片分别对LTC4291芯片、LTC4292芯片进行替换，上述各芯片至少还包括其最小运行电路，上述各芯片对应的接口均可以为POE++或POE接口。

所述控制电路3的输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口，其中每一所2.5GE端口及所述2.5GE POE++端口为一组，以用于向供电设备供电，这一过程包括：以太网接口的2.5GE端口，经过第一电压转换电路1、第二电压转换电路2及控制电路3的转换过后，通过具备POE功能的2.5GE POE++端口输出既包括数据信号和电信号，以实现向供电设备PD供电和通讯传输。

本实用新型示例性实施例中，所述装置还包括：所述控制电路3的输出端电连接于隔离变压电路，所述控制电路的输出电压经过隔离变压后输出，本实用新型示例性实施例的一种更具体的实施方式中，所述控制电路与所述输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口之间电连接有隔离变压电路，所述隔离变压电路用于将接入的电流的输出电压经过隔离变压后输出，所述隔离变压电路为通过1：1作为变压器两侧的电压，其电流相同，能够实现电气隔离，消除部分谐波，还可消除浪涌现象等。

本实用新型示例性实施例中，所述装置还包括指示灯4，所述指示灯电连接于所述控制电路3，以用于根据所述控制电路的指令控制指示灯显示不同的颜色，例如通讯和供电正常时指示灯显示绿色，通讯或供电异常时显示红色等，以方便通过更直观的现象进行调试。

本实用新型示例性实施例中，所述主控芯片通过RS485与所述背板电连接，本实用新型示例性实施例的另一种实施方式中，所述RS485可替换为可替换为RS232,I2C等各种通信方式，以实现车载的主控制器(系统控制器)与所述主控电路K60之间的通讯。

本实用新型的示例性实施例中，所述第二电压转换电路为5V转3.3V第二电压转换电路，所述第二电压转换电路的输入端电连接于背板，所述第二电压转换电路的输出端连接于所述主控芯片以及所述LTC4291芯片，进一步地，所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路集成于主板，所述主控电路还包括外围感知电路，所述2.5GE端口接收的信号经过向所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路及外置感知电路后输出所述信号和电信号。

本实用新型示例性实施例的一种可行实施方式中，所述控制电路LTC4291和LTC4292芯片、大功率MOSFET、高精度感测电阻以及隔离变压器等电路组成。LTC4291芯片控制LTC4292芯片及外围感测电路执行IEEE802.3bt的握手协议，实现对每个以太网接入端口进行设备接入检测、发现接入PD设备后对接入设备进行功率等级评判；达到开启要求时，通过LTC4292的输出口控制外围MOSFET的通断控制以太网变压器从而实现以太网供电链路的通断。本实用新型中采用的POE++控制电路方案为采用标准IEEE802.3BT的方案，可采用ADI的经典电路实现，本实用新型的主控电路为K60主控制器电路以实现对POE链路输出状态进行控制，通过背板连接器与主处理器RS485通信接收主处理器控制指令，通过GPIO引脚或I2C通信控制LTC4291处理器的状态从而控制POE++电路从而控制供电输出，同时K60可通过GPIO控制LED引脚显示电路状态。

本实用新型提供的插件式以太网POE供电装置，分别对装置的各电路结构与POE电路的供电进行供电，实现了供电隔离的同时，还使每一个PD设备变为传输链路中的一个节点，能够实现对整个以太网供电传输链路的控制，尤其应用于轨道交通时车载机箱中的主处理器通过控制板载微控制器来控制整条POE链路的输出状态，大幅提升设备的可控性。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插件式以太网POE供电装置，其特征在于，所述装置包括第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路，所述控制电路连接于所述第一电压转换电路以及所述第二电压转换电路之间，所述第一电压转换电路的输入端连接于直流电源，所述第一电压转换电路用于将所述直流电源电压进行高低压转换，所述第一电压转换电路的输出端连接于所述控制电路，所述第二电压转换电路的输入端连接于背板并将从背板获取的电压转换为控制电路所需的低压，所述控制电路用于接收控制指令并根据控制指令控制所述第一电压转换电路转换后的电流开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括LTC4291芯片、LTC4292芯片及主控芯片，其中，LTC4291芯片和所述主控芯片均电连接于所述第二电压转换电路的输出端，所述LTC4291芯片电连接于所述主控芯片及所述LTC4292芯片，所述LTC4292芯片电连接于所述第一电压转换电路，所述LTC4292芯片接收所述LTC4291芯片的控制信号并根据所述控制信号控制所述第一电压转换电路转换后的电流的开启和关闭。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路的输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口，其中每一所2.5GE端口及所述2.5GE POE++端口为一组，以用于向供电设备供电。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述控制电路的输出端电连接于隔离变压电路，所述控制电路的输出电压经过隔离变压后输出。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述控制电路与所述输出端包括两个2.5GE端口以及两个2.5GE POE++端口之间电连接有隔离变压电路，所述隔离变压电路用于将接入的电流的输出电压经过隔离变压后输出。

6.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括指示灯，所述指示灯电连接于所述控制电路，以用于根据所述控制电路的指令控制指示灯显示不同的颜色。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控芯片通过RS485与所述背板电连接。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二电压转换电路为5V转3.3V第二电压转换电路，所述第二电压转换电路的输入端电连接于背板，所述第二电压转换电路的输出端连接于所述主控芯片以及所述LTC4291芯片。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路集成于主板。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主控电路还包括外围感知电路，所述2.5GE端口接收的信号经过向所述第一电压转换电路、第二电压转换电路及控制电路及外置感知电路后输出所述信号和电信号。

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