CN213484517U - 用于poe设备供电的全桥极性校正电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于POE设备供电的全桥极性校正电路，该包括：用于提供控制电源电压的电源电路部分；被构造为输出侧的极性能够根据其输入侧的极性动作的输入与极性校正电路部分；具有互锁电路的极性检测与控制电路部分，其在输入电压的极性发生转换时锁定输入与极性校正电路部分的动作；具有输出功率MOS管的输出电路部分，其用于控制经由输出电路部分的输出侧提供的输出电压。根据本实用新型的用于POE设备供电的全桥极性校正电路，具有可靠性高、成本低、电路保护功能完善的特点，并能够满足多种直流供电设备尤其是网络供电设备的应用需求，具备较高的实用性和较好的经济性。

Description

用于POE设备供电的全桥极性校正电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于POE设备供电的全桥极性校正电路。

背景技术

POE全称为Power Over Ethernet，通常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，在为一些基于网络的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机，等等)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。因此，POE也可称为基于局域网的供电系统(POL,Power over LAN)或有源以太网(ActiveEthernet)，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。

PoE供电技术标准自诞生以来，历经三次升级，传输功率从最初的15.4W(2003年)提升至90W(2018年)，在网络摄像机、瘦客户机、4G和5G小基站、物联网、智能LED照明等众多领域展示了广泛的应用前景，通常在受电设备的输入端增加二极管全桥整流电路进行输入极性校正；但随着受电设备功率或功耗的增加，二极管整流桥的压降、功耗和发热弊端越来越难以被接受。

因此，亟需设计一种新的用于POE设备供电的全桥极性校正电路。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有的POE供电技术在诸如压降、功耗和发热等性能方面存在不足，难以满足多种直流供电设备尤其是网络供电设备的应用需求的缺陷，提出一种新的用于POE设备供电的全桥极性校正电路。

本实用新型是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供了一种用于POE设备供电的全桥极性校正电路，其特点在于，所述全桥极性校正电路包括电源电路部分、输入与极性校正电路部分、极性检测与控制电路部分和输出电路部分；其中，

所述电源电路部分的输入侧连接至第一直流输入端和第二直流输入端，输出侧则连接至控制电源电压端和接地端，并用于提供控制电源电压；

所述输入与极性校正电路部分的输入侧连接至所述第一直流输入端和所述第二直流输入端，输出侧则连接至输出电压端，并且所述输入与极性校正电路部分被构造为，其输出侧的极性能够根据其输入侧的极性动作；

所述极性检测与控制电路部分具有互锁电路，所述互锁电路接入所述控制电源电压端、所述第一直流输入端和所述第二直流输入端，所述互锁电路被构造为能够检测所述第一直流输入端和所述第二直流输入端的输入电压，并在所述输入电压的极性发生转换时锁定所述输入与极性校正电路部分的动作；

所述输出电路部分具有输出功率MOS管，所述输出电路部分的输入侧连接至所述控制电源电压端和所述接地端，输出侧则连接至所述输出电压端，所述输出功率MOS管用于控制经由所述输出电路部分的输出侧提供的输出电压。

根据本实用新型的一些实施方式，所述互锁电路包括彼此关联的第一互锁回路和第二互锁回路；

所述第一互锁回路接入所述控制电源电压端和所述第一直流输入端，并被构造为能够检测所述第一直流输入端的输入电压，并根据所述第一直流输入端的输入电压选择性地禁用所述第二互锁回路对所述第二直流输入端的输入电压的检测；

所述第二互锁回路接入所述控制电源电压端和所述第二直流输入端，并被构造为能够检测所述第二直流输入端的输入电压，并根据所述第二直流输入端的输入电压选择性地禁用所述第一互锁回路对所述第一直流输入端的输入电压的检测。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一互锁回路和所述第二互锁回路分别具有用于锁定所述输入与极性校正电路部分的动作的开关器件的MOS管。

根据本实用新型的一些实施方式，所述电源电路部分还包括由多个二极管组成的全桥整流电路。

根据本实用新型的一些实施方式，所述电源电路部分还包括串联稳压电路，所述串联稳压电路由一个电容、一个三极管和一个稳压二极管组成。

根据本实用新型的一些实施方式，所述电源电路部分还包括欠压保护电路。

根据本实用新型的一些实施方式，所述输入与极性校正电路部分包括由多个MOS管组成的全桥电路。

根据本实用新型的一些实施方式，所述输出电路部分还具有软启动电路，所述软启动电路由恒流源和定时电容组成。

根据本实用新型的一些实施方式，所述输出电路部分还具有输入过压保护电路，所述输入过压保护电路被构造为，能够在所述输出电路部分的输入侧接入的电压超出预设的第一电压阈值时，关闭所述输出功率MOS管。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

根据本实用新型的用于POE设备供电的全桥极性校正电路，具有可靠性高、成本低、电路保护功能完善的特点，并能够满足多种直流供电设备尤其是网络供电设备的应用需求，具备较高的实用性和较好的经济性。

附图说明

图1为根据本实用新型优选实施例的用于POE设备供电的全桥极性校正电路的整体电路示意图。

图2为如图1所示的全桥极性校正电路中的输入与极性校正电路部分的电路示意图。

图3为如图1所示的全桥极性校正电路中的电源电路部分的电路示意图。

图4为如图1所示的全桥极性校正电路中的输出电路部分的电路示意图。

图5为如图1所示的全桥极性校正电路中的极性检测与控制电路部分连同输入与极性校正电路部分的电路示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本实用新型的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本实用新型的限制，任何的其他类似情形也都将落入本实用新型的保护范围之中。

在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本实用新型各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

参考图1-5所示，根据本实用新型优选实施方式的用于POE设备供电的全桥极性校正电路，包括电源电路部分1、输入与极性校正电路部分2、极性检测与控制电路部分3和输出电路部分4。

其中，电源电路部分1的输入侧连接至第一直流输入端和第二直流输入端，输出侧则连接至控制电源电压端和接地端，并用于提供控制电源电压。

输入与极性校正电路部分2的输入侧连接至第一直流输入端和第二直流输入端，输出侧则连接至输出电压端，并且输入与极性校正电路部分2被构造为，其输出侧的极性能够根据其输入侧的极性动作。

极性检测与控制电路部分3具有互锁电路，互锁电路接入控制电源电压端、第一直流输入端和第二直流输入端，互锁电路被构造为能够检测第一直流输入端和第二直流输入端的输入电压，并在输入电压的极性发生转换时锁定输入与极性校正电路部分2的动作。

输出电路部分4具有输出功率MOS管(例如附图中示出的MOS管Q17)，输出电路部分4的输入侧连接至控制电源电压端和接地端，输出侧则连接至输出电压端，输出功率MOS管用于控制经由输出电路部分4的输出侧提供的输出电压。

根据本实用新型的一些优选实施方式，尤其参照图5所示，极性检测与控制电路部分3中的互锁电路包括彼此关联的第一互锁回路和第二互锁回路。

其中，第一互锁回路接入控制电源电压端和第一直流输入端，并被构造为能够检测第一直流输入端的输入电压，并根据第一直流输入端的输入电压选择性地禁用第二互锁回路对第二直流输入端的输入电压的检测。第二互锁回路接入控制电源电压端和第二直流输入端，并被构造为能够检测第二直流输入端的输入电压，并根据第二直流输入端的输入电压选择性地禁用第一互锁回路对第一直流输入端的输入电压的检测。

可以理解的是，上述描述中的第一互锁回路和第二互锁回路可以例如是图5所示的包含三极管Q12的回路和包含另一三极管Q8的回路。

进一步优选地，第一互锁回路和第二互锁回路分别具有用于锁定输入与极性校正电路部分2的动作的开关器件的MOS管。

以下将结合图1和图5所示，对极性检测与控制电路部分3做更具体的举例说明。

如图1和图5所示，该极性检测与控制电路部分3可以由极性检测电路、驱动控制电路和互锁电路组成。

其中，如图5所示的示例性电路中，INA输入端的极性检测电路由图示元器件(即，二极管D9、电阻R5、R6、R7、电容C4、和三极管Q5)组成。

控制电路动作原理如下：当检测电阻R6的电压大于Q5的Vbe阈值电压(约0.7V)时，Q5导通

可以理解的是，INB输入端的极性检测电路的组成以及控制电路动作原理与上述针对INA输入端的描述是基本相同的。

图示的MOS管Q1的驱动控制电路由元器件Q11、R17、R18、R19组成，其控制电路动作原理如下：当Q3G为高电平，Q11导通，Q1G输出低电平，MOS管Q1导通。MOS管Q2、Q3、Q4的控制电路动作原理与之类似，可由图5看出。

如图1和图5所示，互锁电路由元器件Q8、Q12、R13、R20组成，该互锁电路有助于提升电路抗干扰能力。

在此对互锁电路的动作原理结合图示说明如下。

如检测到INB端极性为正，Q3G为高电平，Q8导通，INA端检测被禁止；

如检测到INA端极性为正，Q4G为高电平，Q12导通，INB端检测被禁止；

如输入电压INA端、INB端发生极性转换，则在INA端为正期间，锁定电路动作使INB端检测失效，假设此时如INA端电压由正转负，随INA端电压下降使R6分压低于Q5的Vbe导通电压，Q5、Q6、Q7、Q12截止，同时INB端检测锁定解除，场效应管Q2、Q4关闭，伴随INB端由负转正，当R27的分压使Q9、Q10、Q11、Q8导通后，场效应管Q1、Q3开启，即Q1、Q3开启时间是在Q2、Q4关闭之后发生。

由此，在使用过程中即使出现输入端电压发生极性转换的场合，全桥场效应管的关闭和开启过程仍是受控和安全的。

反之，INB端极性从正切换至负的过程也是受控和安全的；

根据本实用新型的一些优选实施方式，如图3所示，电源电路部分1还包括由多个二极管(例如图示二极管D1-D4)组成的全桥整流电路。并且，电源电路部分1还可包括串联稳压电路，串联稳压电路由一个电容、一个三极管和一个稳压二极管(例如图示稳压二极管ZD2、三极管Q18和三极管C1)组成。优选地，电源电路部分1还可包括欠压保护电路，用于设置开启电压。

根据本实用新型的一些优选实施方式，输入与极性校正电路部分2包括由多个MOS管组成的全桥电路。

根据本实用新型的一些优选实施方式，如图4所示，输出电路部分4还具有软启动电路，软启动电路由恒流源(包括图示的三极管Q13、Q14和电阻R21、R22)和定时电容(例如图示电流C6)组成。

根据本实用新型的一些优选实施方式，输出电路部分4还具有输入过压保护电路，输入过压保护电路被构造为，能够在输出电路部分4的输入侧接入的电压超出预设的第一电压阈值时，关闭输出功率MOS管。

在如图4所示的示例中，电路的输出端为OUTP(正)和OUTN(负)的电压输出，由功率场效应管Q17控制。在软启动电路中，由恒流源(包括Q13、Q14、R21、R22)和定时电容C6组成，通过改变或设置R21和C6的参数，可适配场效应管Q17的开关特性，使得Q17缓慢导通，实现输出端电压缓慢增加，从而实现软启动的功能。其中，恒流源电流的设定值可以为：Vbe/R21。

优选地，其中的短路保护电路可以由图示的器件Q15、R25组成，当R25两端的电压超过Q15的Vbe阈值(例如约0.7V)时，Q15导通，Q17关闭，从而由功率场效应管Q17控制的电压输出被关闭。

综上，在如图1-5所示的示例性的优选实施方式中，整体电路的功能可以如下。

a)当输入电压(INA-INB)低于开启电压→供电单元的器件Q18关闭→Vcc电压为零→器件Q17关闭→输出电压(OUTP-OUTN)为零；

b)当输入电压大于开启电压→电源单元Vcc开始供电→检测与控制回路开始动作；

c)当INA为正、INB为负，且压差高于启动电压是→器件Q5、Q6、Q7、Q12导通→场效应管Q2、Q4导通→器件Q1、Q3截止→器件Q17导通→电压正常输出(OUTP-OUTN)；并且，在INA为正期间，INB的检测被禁止；

d)当INA为负、INB为正，且压差高于启动电压→Q9、Q10、Q11、Q8导通→场效应管Q1、Q3导通→Q2、Q4截止→Q17导通→电压正常输出(OUTP-OUTN)；并且，在INB为正期间，INA的检测被禁止；

e)当输入电压高于由R23、R24设定的过压保护值后→Q16导通→Q17关闭→输出(OUTP-OUTN)关闭；

f)当输出端负载电流大于R25设定的保护值后→Q15导通→Q17关闭→输出(OUTP-OUTN)关闭。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于POE设备供电的全桥极性校正电路，其特征在于，所述全桥极性校正电路包括电源电路部分、输入与极性校正电路部分、极性检测与控制电路部分和输出电路部分；其中，

所述电源电路部分的输入侧连接至第一直流输入端和第二直流输入端，输出侧则连接至控制电源电压端和接地端，并用于提供控制电源电压；

所述输入与极性校正电路部分的输入侧连接至所述第一直流输入端和所述第二直流输入端，输出侧则连接至输出电压端，并且所述输入与极性校正电路部分被构造为，其输出侧的极性能够根据其输入侧的极性动作；

所述极性检测与控制电路部分具有互锁电路，所述互锁电路接入所述控制电源电压端、所述第一直流输入端和所述第二直流输入端，所述互锁电路被构造为能够检测所述第一直流输入端和所述第二直流输入端的输入电压，并在所述输入电压的极性发生转换时锁定所述输入与极性校正电路部分的动作；

所述输出电路部分具有输出功率MOS管，所述输出电路部分的输入侧连接至所述控制电源电压端和所述接地端，输出侧则连接至所述输出电压端，所述输出功率MOS管用于控制经由所述输出电路部分的输出侧提供的输出电压。

2.如权利要求1所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述互锁电路包括彼此关联的第一互锁回路和第二互锁回路；

所述第一互锁回路接入所述控制电源电压端和所述第一直流输入端，并被构造为能够检测所述第一直流输入端的输入电压，并根据所述第一直流输入端的输入电压选择性地禁用所述第二互锁回路对所述第二直流输入端的输入电压的检测；

所述第二互锁回路接入所述控制电源电压端和所述第二直流输入端，并被构造为能够检测所述第二直流输入端的输入电压，并根据所述第二直流输入端的输入电压选择性地禁用所述第一互锁回路对所述第一直流输入端的输入电压的检测。

3.如权利要求2所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述第一互锁回路和所述第二互锁回路分别具有用于锁定所述输入与极性校正电路部分的动作的开关器件的MOS管。

4.如权利要求1所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述电源电路部分还包括由多个二极管组成的全桥整流电路。

5.如权利要求1所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述电源电路部分还包括串联稳压电路，所述串联稳压电路由一个电容、一个三极管和一个稳压二极管组成。

6.如权利要求5所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述电源电路部分还包括欠压保护电路。

7.如权利要求1所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述输入与极性校正电路部分包括由多个MOS管组成的全桥电路。

8.如权利要求1所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述输出电路部分还具有软启动电路，所述软启动电路由恒流源和定时电容组成。

9.如权利要求8所述的全桥极性校正电路，其特征在于，所述输出电路部分还具有输入过压保护电路，所述输入过压保护电路被构造为，能够在所述输出电路部分的输入侧接入的电压超出预设的第一电压阈值时，关闭所述输出功率MOS管。

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