CN212277921U - 一种多端口共享的pse接口雷击防护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1‑D4，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；本实用新型通过两个快恢复二极管D1、D2代替压敏电阻把共模雷击导向有保护的1&2线对和3&6线对，减少电源的共模防护压敏电阻，使多个端口共享1个压敏，1个TVS,每个网口用4个低价的快恢复二极管，总体防护成本大大降低，还有利于节省PCB布线面积。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路。
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,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(实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。两者基于IEEE802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。
在POE应用中，PSE是由48V电源供电的。
通常，PSE会有一些与大地接地相连的共模电容。这些电容可以是离散电容，也可以是PCB板的层间电容，或两类电容的结合。由于PSE实际上并不是浮动的，因此如果没有合适的保护，加于数据连接器上的任何电压瞬态都能造成PSE组件的电压击穿。对于PSE端口电源开关晶体管来说，尤其如此。因此，PSE端口的雷击浪涌保护是必不可少的。但是，在具有多个端口的PSE以太网交换机上对每个端口都实施保护在成本上和PCB布线面积上是不可接受的。
在POE+(Power over Ethernet Plus的缩写，简称增强型以太网供电，是POE的升级版，标准号为IEEE802.3at)中，PSE可选1&2，3&6或4&5，7&8供电，极性自定义，但PD必须支持1&2，3&6或4&5，7&8两种方式取电，极性自适应。
在POE++(标准号为IEEE802.3bt)中，1&2，3&6；4&5，7&8同时供电，4&5，7&8如同1&2，3&6一样处理。
如图1所示，在POE+中，假如1&2，3&6供电，通常的做法是4&5，7&8中心抽头对地加压敏电阻。其共模防护采用两个压敏电阻，成本高，PCB布线面积大，且布线不方便。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，在实施必要保护的同时，可以降低保护成本，节约PCB布线面积。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D4，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能，所述该网口隔离变压器4&5线对的中心抽头与7&8线对的中心抽头连接后连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端。
优选的，所述二极管D1-D4为快恢复二极管。
进一步的，所述二极管D1-D4的额定电压为200V，额定电流为1A。
优选的，所述压敏电阻的最大冲击电流为1.2/50us波形6kV防护选择1000A以上，10/700us波形6kV防护选择4000A以上，并且钳位电压最低的型号。
一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D6，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能，所述该网口隔离变压器4&5线对的中心抽头连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端，该网口隔离变压器7&8线对的中心抽头经二极管D5连接3&6线对中心抽头并经反向二极管D6连接电源负端。
优选的，所述二极管D1-D6为快恢复二极管。
进一步的，所述二极管D1-D6的额定电压为200V，额定电流为1A。
优选的，所述压敏电阻的最大冲击电流为1.2/50us波形6kV防护选择1000A以上，10/700us波形6kV防护选择4000A以上，并且钳位电压最低的型号。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本实用新型通过两个快恢复二极管D1、D2代替压敏电阻把共模雷击导向有保护的1&2线对和3&6线对，减少电源的共模防护压敏电阻，使多个端口共享1个压敏，1个TVS,每个网口用4个低价的快恢复二极管，总体防护成本大大降低，还有利于节省PCB布线面积。
附图说明
图1是常用多端口PSE接口雷击防护电路；
图2是本实用新型电路原理图；
图3是本实用新型正向共模浪涌电流通路示意图；
图4是本实用新型负向共模浪涌电流通路示意图；
图5是本实用新型差模浪涌电流通路1示意图；
图6是本实用新型差模浪涌电流通路2示意图；
图7是本实用新型连接非标PSE设备时防雷击保护电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型做进一步详细描述：
PSE端口的雷击保护包含供电部分和数据部分的差共模雷击保护，本实用新型聚焦于供电部分的雷击防护。
通常的PSE端口供电部分的雷击防护包含针对每个端口各自独立的差共模防护，这样的防护，可靠性最高，但无疑成本也是最高的，有鉴于此，本实用新型提出一种多端口共享的雷击浪涌保护方案，可以在兼顾可靠性的前提下，大大降低防护成本。
如图2所示，本实用新型包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D4，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能。
如图2所示，为了降低非供电管脚共模防护成本，本实用新型用两个快恢复二极管D1、D2代替压敏电阻MOV3(图1所示)把共模雷击导向有保护的1&2线对和3&6线对，即网口隔离变压器4&5线对的中心抽头与7&8线对的中心抽头连接后连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端。也就是将4&5线对和7&8线对中心抽头合并后对3&6线对(电源正端)中心抽头加正向二极管D2，对1&2线对中心抽头(电源负端)加反向二极管D1，所述二极管D1-D2采用快恢复二极管，快恢复二极管的额定电压为200V，额定电流为1A，其前向恢复时间大概在30ns左右，当然也可以采用肖特基二极管，效果会更好，但是价格贵。
为了在降低成本的同时，满足设计和标准的要求，所述选型如下：TVS:在选型时尽量选单向TVS(瞬态电压抑制二极管)，TVS启动电压在58V左右，功率可选1500W以上，如需更高差模浪涌防护3000W以上。压敏电阻：共模浪涌防护主器件，选型时以防护等级而定，1.2/50us波形6kV防护选1000A以上压敏；10/700us波形6kV防护选4000A以上压敏；压敏电阻钳位电压越低越好(同等参数，选择最低电压)。如网口要满足电力线搭接防护，压敏启动电压最好选360V以上。
上面对于本实用新型的说明和所列举的实施例是针对标准PSE设备的情况，如果在某些情况下，连接了非标的PSE设备，即非标的PSE设备误接入本PSE设备的4&5线对和7&8线对的中心抽头，由于本PSE设备上4&5线对和7&8线对的中心抽头是合并的，这样会导致非标PSE正负极短路造成故障，会对本PSE设备造成损坏。为了防止不必要的损伤，需要在不供电的4&5线对以及7&8线对中心抽头的smith电路中分别串入用于直流隔离的低压电容C5和C4，这样就可以防止非标的PSE设备误操作连接本PSE设备的非供电4&5线对和7&8线对中心抽头时，导致非标PSE设备直流短路的故障。这样改进电路后，为满足防雷的需求，同样相对应的需要增加两个二极管D5、D6并对相应电路连接进行改进。
如图7所示为本实用新型连接非标PSE设备时防雷击保护电路原理图，包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D6，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能，所述该网口隔离变压器4&5线对的中心抽头连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端，该网口隔离变压器7&8线对的中心抽头经二极管D5连接3&6线对中心抽头并经反向二极管D6连接电源负端。
Claims (8)
1.一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D4，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能，该网口隔离变压器4&5线对的中心抽头与7&8线对的中心抽头连接后连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端。
2.根据权利要求1所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述二极管D1-D4为快恢复二极管。
3.根据权利要求2所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述二极管D1-D4的额定电压为200V，额定电流为1A。
4.根据权利要求1所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述压敏电阻的最大冲击电流为1.2/50us波形6kV防护选择1000A以上，10/700us波形6kV防护选择4000A以上，并且钳位电压最低的型号。
5.一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：包括电源、具有多路输出的PSE芯片、TVS、压敏电阻MOV以及多个网口隔离变压器，其中TVS为电源差模浪涌防护器件，并联在电源正、负端，电源正、负端连接PSE芯片电源输入端，为PSE芯片提供电源输入；压敏电阻MOV一端连接电源负端，压敏电阻MOV另一端接大地，为共模浪涌提供泄放通路；PSE芯片的输出对应多个网口隔离变压器，每个网口隔离变压器对应连接一组二极管D1-D6，构成多路输出电路结构相同的多端口共享PSE电路；其中任意一路的输出电路结构为：PSE芯片的输出经电阻R4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头并经二极管D3连接网口隔离变压器3&6线对中心抽头以及电源正端，电源负端经二极管D4连接网口隔离变压器1&2线对中心抽头，为网口隔离变压器1&2线对、3&6线对提供电能，该网口隔离变压器4&5线对的中心抽头连接二极管D1负极以及二极管D2正极，二极管D1正极连接电源负端，二极管D2负极连接电源正端，该网口隔离变压器7&8线对的中心抽头经二极管D5连接3&6线对中心抽头并经反向二极管D6连接电源负端。
6.根据权利要求5所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述二极管D1-D6为快恢复二极管。
7.根据权利要求6所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述二极管D1-D6的额定电压为200V，额定电流为1A。
8.根据权利要求5所述的一种多端口共享的PSE接口雷击防护电路，其特征在于：所述压敏电阻的最大冲击电流为1.2/50us波形6kV防护选择1000A以上，10/700us波形6kV防护选择4000A以上，并且钳位电压最低的型号。
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| CN202021395327.0U CN212277921U (zh) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | 一种多端口共享的pse接口雷击防护电路 |
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| CN (1) | CN212277921U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11682965B2 (en) | 2021-06-21 | 2023-06-20 | Chicony Power Technology Co., Ltd | Power supply with lightning protection |
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2020
- 2020-07-15 CN CN202021395327.0U patent/CN212277921U/zh active Active
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