CN215072745U - 一种信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备技术领域，公开了一种信号传输装置。该信号传输装置的信号输入接口支持POE协议，第一协议电路支持POE协议，第二协议电路支持USB‑PD协议。其中，第一协议电路电连接第二协议电路，用于使得自信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB‑PD协议的电能信号。通过上述方式，本实用新型能够提高负载设备充电过程的安全性，并且布线简易、成本较低。

Description

一种信号传输装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种信号传输装置。

背景技术

目前，支持USB-PD(USB Power Delivery，功率传输协议)的电源适配器通常以交流输入为主，其输出功率最高可达60W至100W，用于给手机、电脑等存在快充接口的消费类电子产品充电。但是，此类适配器的输入电压高，容易存在安全隐患(尤其对于安全要求较高的应用场景)。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型主要解决的技术问题是提供一种信号传输装置，能够提高负载设备充电过程的安全性，并且布线简易、成本较低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种信号传输装置。该信号传输装置包括信号输入接口，信号输入接口用于连接信号源设备，且信号输入接口支持POE协议。该信号传输装置还包括第一协议电路，第一协议电路支持POE协议，且第一协议电路电连接信号输入接口。该信号传输装置还包括第二协议电路，第二协议电路支持USB-PD协议，第二协议电路分别电连接信号输入接口和第一协议电路，用于使得自信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。该信号传输装置还包括信号输出接口，信号输出接口分别电连接信号输入接口和第二协议电路，用于向负载设备输出符合USB-PD协议的电能信号。

在本实用新型的一实施例中，根据信号源设备所能提供电能信号的功率大小，划分有若干输入功率等级，第一协议电路能够识别目标输入功率等级，目标输入功率等级为信号输入接口当前连接的信号源设备的输入功率等级；信号传输装置还包括协议交互电路，协议交互电路电连接于第一协议电路和第二协议电路之间，以通过协议交互电路的不同状态交互携带目标输入功率等级的信息，其中信号输出接口输出的电能信号的功率匹配目标输入功率等级。

在本实用新型的一实施例中，协议交互电路包括若干第一隔离电路，各第一隔离电路分别电连接第一协议电路和第二协议电路，第一隔离电路用于将第一协议电路所输出信号的电平转换为对应的电平并传输至第二协议电路；各第一隔离电路所交互信号的电平信息的组合定义协议交互电路的状态。

在本实用新型的一实施例中，第一隔离电路包括发光二极管和光敏三极管，发光二极管的一端连接第一协议电路，另一端接地，光敏三极管的第一端分别连接第二协议电路和供电端，第二端接地，控制端对应发光二极管设置。

在本实用新型的一实施例中，信号输入接口和第二协议电路之间通过第二隔离电路电连接，各第一隔离电路所交互信号的电平信息以及第二隔离电路所交互信号的电平信息的组合定义协议交互电路的状态。

在本实用新型的一实施例中，根据信号输出接口所能输出电能信号的功率大小，划分有若干输出功率等级，各输入功率等级分别对应有若干输出功率等级；第二协议电路用于控制信号输出接口广播目标输入功率等级对应的若干输出功率等级，且控制信号输出接口根据匹配负载设备的输出功率等级输出对应功率的电能信号。

在本实用新型的一实施例中，信号传输装置还包括第一电压转换电路，第一电压转换电路电连接于信号输入接口和信号输出接口之间，且还电连接第二协议电路，用于将自信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。

在本实用新型的一实施例中，信号传输装置还包括第二电压转换电路，第二电压转换电路电连接于信号输入接口和第一电压转换电路之间。

在本实用新型的一实施例中，信号传输装置还包括整流电路，整流电路分别电连接信号输入接口、信号输出接口以及第一协议电路。

在本实用新型的一实施例中，信号传输装置还包括信号转换电路，信号转换电路电连接于信号输入接口和信号输出接口之间，用于将自信号输入接口输入的数据信号转换为符合信号输出接口所支持协议的数据信号。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术，本实用新型提供一种信号传输装置。该信号传输装置的信号输入接口支持POE(Power Over Ethernet，有源以太网)协议，第一协议电路支持POE协议，第二协议电路支持USB-PD协议。其中，第一协议电路电连接第二协议电路，用于使得自信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。

通过上述方式，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议的架构以及USB-PD协议的架构，能够避免传统支持USB-PD协议的电源适配器中电压较高的交流输入，进而能够避免相应的安全隐患，意味着本实用新型的信号传输装置用于对负载设备进行充电，能够提高负载设备充电过程的安全性，尤其适用于安全要求较高的应用场景。并且，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议适用于长距离供电的优势，具有布线简易、成本较低的优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。此外，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

图1是本实用新型信号传输装置一实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型第二协议电路和信号输出接口一实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型协议交互电路一实施例的电路结构示意图；

图4是图1所示信号传输装置的工作流程一实施例的示意图；

图5是本实用新型第一电压转换电路一实施例的电路结构示意图；

图6是本实用新型第二电压转换电路一实施例的电路结构示意图。

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，下面将结合本实用新型的实施例，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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

USB-PD协议是由USB-IF(USB Implementers Forum)制定的一种快速充电协议。传统支持USB-PD的电源适配器通常以交流输入为主，其输出功率最高可达60W至100W，用于给手机、电脑等存在快充接口的消费类电子产品充电。但是，此类适配器的输入电压高，容易存在安全隐患(尤其对于安全要求较高的应用场景)，并且不适用于长距离供电的场景，在长距离供电时布线繁琐、成本较高。

POE协议指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构下，为基于IP的终端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协议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。POE协议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。并且，POE协议能够适用于长距离供电，具有布线简易、成本较低的优点。

为解决现有技术中负载设备充电过程的安全性较低以及在长距离供电时布线繁琐、成本较高的技术问题，本实用新型的一实施例提供一种信号传输装置。该信号传输装置包括信号输入接口，信号输入接口用于连接信号源设备，且信号输入接口支持POE协议。该信号传输装置还包括第一协议电路，第一协议电路支持POE协议，且第一协议电路电连接信号输入接口。该信号传输装置还包括第二协议电路，第二协议电路支持USB-PD协议，第二协议电路分别电连接信号输入接口和第一协议电路，用于使得自信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。该信号传输装置还包括信号输出接口，信号输出接口分别电连接信号输入接口和第二协议电路，用于向负载设备输出符合USB-PD协议的电能信号。以下进行详细阐述。

请参阅图1，图1是本实用新型信号传输装置一实施例的电路结构示意图。

在一实施例中，信号传输装置用于连接信号源设备，以传输信号源设备输入信号传输装置的信号。信号传输装置还可以连接负载设备，信号源设备可以提供电能信号，以将信号源设备提供的电能信号传输至负载设备，进而对负载设备进行充电。当然，信号源设备也可以提供数据信号，信号传输装置将信号源设备提供的数据信号传输至负载设备，以实现数据信号的交互。

信号传输装置包括信号输入接口10，信号输入接口10用于连接信号源设备，且信号输入接口10支持POE协议。也就是说，自信号输入接口10输入的信号符合POE协议，可以包括上述的电能信号以及数据信号等。信号输入接口10所连接的信号源设备在应用POE协议的技术中提供电能，因此信号源设备也称为PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)，当然信号源设备也可以提供需要交互的数据信号。

可选地，信号输入接口10可以是RJ45(Registered Jack 45)等，其作为电能信号以及数据信号进入信号传输装置的媒介。RJ45是布线系统中信息插座连接器的一种，通常由插头(或称接头、水晶头)和插座(或称模块)组成，其属于本领域技术人员的理解范畴，在此就不再赘述。

并且，自信号输入接口10输入的电能信号符合POE协议，自信号输入接口10输入的数据信号符合IEEE 802.3标准。其中，IEEE802.3标准是电气和电子工程师协会(Instituteof Electrical and Electronics Engineers，IEEE)标准的集合，其属于本领域技术人员的理解范畴，在此就不再赘述。

信号传输装置还包括第一协议电路20，第一协议电路20电连接信号输入接口10。第一协议电路20支持POE协议，用于完成与信号源设备的协议沟通，主要包括检测、设备分类、供电控制以及供电管理等。可选地，第一协议电路20可以采用集成芯片等。

具体地，第一协议电路20能够识别检测信号输入接口10所连接信号源设备是否符合IEEE802.3af、IEEE802.3at、IEEE802.3bt等标准，还能够根据信号源设备的供电能力进行分类并进行指示(将在下文详细阐述)。此外，第一协议电路20还能够对信号源设备进行供电控制以及供电管理，例如第一协议电路20可以控制信号源设备开始供电；或当第一协议电路20识别到信号传输装置的输出功率为零时可以控制信号源设备停止供电；或当信号传输装置内部发生短路时第一协议电路20可以控制信号源设备停止供电，以保护信号传输装置内部的电路结构等。

信号传输装置还包括第二协议电路30，第二协议电路30分别电连接信号输入接口10和第一协议电路20。第二协议电路30支持USB-PD协议，通过第一协议电路20和第二协议电路30之间的协议沟通，用于使得自信号输入接口10输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号，进而能够基于USB-PD技术对负载设备进行快速充电。可选地，第二协议电路30可以采用集成芯片等。

信号传输装置还包括信号输出接口40，信号输出接口40分别电连接信号输入接口10和第二协议电路30，用于输出上述转换而得的符合USB-PD协议的电能信号，以对信号输出接口40所连接的负载设备进行快速充电。第二协议电路30能够与信号输出接口40所连接的负载设备进行充电协议协商以及供电管理，以向负载设备提供其充电所需的电能信号。图2展示了第二协议电路30和信号输出接口40的实际电路设计，仅为举例而言，并非因此对第二协议电路30和信号输出接口40的具体电路设计造成限定。

当然，信号输出接口40也可以输出自信号输入接口10输入的数据信号。

可选地，信号输出接口40可以是USB Type-C等类型的接口。信号输出接口40输出的电能信号符合USB-PD协议，信号输出接口40输出的数据信号符合USB标准，例如USB3.0标准等。

以上可以看出，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议的架构以及USB-PD协议的架构，能够避免传统支持USB-PD协议的电源适配器中电压较高的交流输入，进而能够避免相应的安全隐患，意味着本实用新型的信号传输装置用于对负载设备进行充电，能够提高负载设备充电过程的安全性，尤其适用于安全要求较高的应用场景。并且，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议适用于长距离供电的优势，具有布线简易、成本较低的优点。

此外，本实用新型的信号传输装置相较于传统应用POE协议的技术而言，由于USB-PD协议支持握手的交互方式，能够实现多个负载设备之间电能分配的交互，因而能够在POE协议的基础上利用USB-PD协议的架构，实现同时对多个负载设备进行充电。本实用新型实施例以一路信号输入接口10以及一路信号输出接口40为例进行阐述，仅为举例而言，至于多路信号输入接口10、多路信号输出接口40的情况可以由本实用新型实施例所展示的电路结构拓扑而得，在此就不再赘述。

在一示例性实施例中，信号传输装置还包括壳体(图未示)，上述包括信号输入接口10、第一协议电路20、第二协议电路30以及信号输出接口40等电路结构均设于壳体，壳体对信号传输装置的电路结构起到承载以及保护的作用。

请继续参阅图1。在一实施例中，POE协议中根据信号源设备的功率大小，划分有若干输入功率等级，输入功率等级用于衡量信号源设备的供电能力。例如输入功率等级可以包括Class3(15W)、Class4(25.5W)、Class5-6(40W)以及Class7-8(71W)等。

当信号源设备接入信号输入接口10时，第一协议电路20即可检测到线路上的信号源设备的情况，能够对信号源设备的供电能力进行分类，即识别出信号源设备对应的输入功率等级，并指示信号源设备对应的输入功率等级。具体地，第一协议电路20能够识别目标输入功率等级，其中目标输入功率等级为信号输入接口10当前连接的信号源设备的输入功率等级。可以理解的是，信号输入接口10当前连接的信号源设备不同，目标输入功率等级则可能存在不同。

请一并参阅图3，图3是本实用新型协议交互电路一实施例的电路结构示意图。

信号传输装置还包括协议交互电路50，协议交互电路50电连接于第一协议电路20和第二协议电路30之间，以通过协议交互电路50的不同状态交互携带目标输入功率等级的信息，其中信号输出接口40输出的电能信号的功率匹配目标输入功率等级。

也就是说，当第一协议电路20识别出信号输入接口10当前连接的信号源设备的输入功率等级时，即第一协议电路20识别出目标输入功率等级，能够通过协议交互电路50的不同状态交互携带目标输入功率等级的信息，以向第二协议电路30指示目标输入功率等级，而后第二协议电路30调整信号输出接口40输出的电能信号的功率，以使其匹配目标输入功率等级。

通过上述方式，第一协议电路20和第二协议电路30之间通过协议交互电路50进行协议沟通，以交互携带目标输入功率等级的信息，使得符合POE协议的电能信号能够转换为符合USB-PD协议的电能信号进行输出，即实现了POE协议架构与USB-PD协议架构的整合。

在一实施例中，协议交互电路50包括若干第一隔离电路51，各第一隔离电路51分别电连接第一协议电路20和第二协议电路30，第一隔离电路51用于将第一协议电路20所输出信号的电平转换为对应的电平并传输至第二协议电路30。

换言之，第一协议电路20所输出的低电平信号能够经第一隔离电路51转换为对应的低电平信号或高电平信号，并传输至第二协议电路30。第一协议电路20所输出的高电平信号能够经第一隔离电路51转换为对应的低电平信号或高电平信号，并传输至第二协议电路30。

第一协议电路20所输出信号的电平与第二协议电路30所接收信号的电平的对应关系即为第一隔离电路51所交互信号的电平信息。例如，第一协议电路20输出低电平信号，经第一隔离电路51转换后，形成高电平信号传输至第二协议电路30，第一协议电路20输出的低电平信号与第二协议电路30接收的高电平信号的对应关系即为该第一隔离电路51所交互信号的电平信息。

各第一隔离电路51所交互信号的电平信息的组合定义协议交互电路50的状态。也就是说，不同状态下的协议交互电路50，其所包括的各第一隔离电路51中至少部分第一隔离电路51所交互信号的电平信息不同，以通过协议交互电路50的不同状态来描述不同的目标输入功率等级。

在一实施例中，第一隔离电路51采用隔离电路，能够避免第一协议电路20和第二协议电路30之间电信号的相互干扰，并且能够避免第一协议电路20和第二协议电路30共地，进而避免下文所述的第一电压转换电路和第二电压转换电路等无法正常工作。

具体地，第一隔离电路51包括发光二极管52和光敏三极管53。发光二极管52的一端连接第一协议电路20，另一端接地。光敏三极管53的第一端531分别连接第二协议电路30和供电端54，第二端532接地，控制端533对应发光二极管52设置，如图3所示。

当第一协议电路20输出高电平信号时，会驱使发光二极管52发光，使得光敏三极管53的控制端接受发光二极管52的光照，以使得光敏三极管53的第一端531和第二端532导通，此时第二协议电路30接收到低电平信号；而当第一协议电路20输出低电平信号时，不会使发光二极管52发光，光敏三极管53的第一端531和第二端532不导通，此时第二协议电路30接收到供电端输出的高电平信号。

可以理解的是，供电端54向第一隔离电路51提供高电平信号，供电端54可以连接至信号输入接口10，以当信号输入接口10接入信号源设备时向第一隔离电路51提供高电平信号。当然，信号传输装置可以额外设置电源，供电端54连接至该电源，以向第一隔离电路51提供高电平信号。

显然，在本实用新型的其它实施例中，第一隔离电路51可以采用其它形式的隔离电路，例如磁耦隔离电路等，在此不做限定。

信号输入接口10和第二协议电路30之间通过第二隔离电路55电连接，各第一隔离电路51所交互信号的电平信息以及第二隔离电路55所交互信号的电平信息的组合定义协议交互电路50的状态。也就是说，本实施例中第二隔离电路55参与定义协议交互电路50的状态。第二隔离电路55所交互信号的电平信息为信号输入接口10输出信号的电平与第二协议电路30接收信号的电平的对应关系。

第二隔离电路55可以与第一隔离电路51具有类似的电路结构，区别仅在于第二隔离电路55中发光二极管52未接地的一端连接信号输入接口10。当信号输入接口10接入信号源设备时，信号输入接口10输出高电平信号，第二协议电路30接收到低电平信号；而当信号输入接口10未接入信号源设备时，信号输入接口10输出低电平信号，第二协议电路30接收到高电平信号。可见，第二隔离电路55所交互信号的电平信息用于描述信号输入接口10是否接入信号源设备。

在一实施例中，USB-PD协议中根据信号输出接口40所能输出电能信号的功率大小，划分有若干输出功率等级。输出功率等级表征信号输出接口40的供电能力。

可选地，本实施例可以利用信号输出接口40输出的电能信号的电压以及电流描述输出功率等级，例如输出功率等级可以包括5V/3A(15W)、9V/2A(18W)、12V/2A(24W)、15V/3A(45W)、20V/3A(60W)等，符合USB-PD协议。

各输入功率等级分别对应若干输出功率等级。第二协议电路30用于控制信号输出接口40广播目标输入功率等级对应的该若干输出功率等级，即信号输出接口40广播目标输入功率等级对应的全部输出功率等级，以指示信号输出接口40所能提供的供电能力。第二协议电路30通过信号输出接口40与负载设备交互，以确定信号输出接口40所广播的输出功率等级中匹配负载设备的输出功率等级，第二协议电路30控制信号输出接口40根据匹配负载设备的输出功率等级输出对应功率的电能信号，即输出对应电压和电流的电能信号。例如信号输出接口40所广播的输出功率等级中15V/3A是负载设备充电所需的，因此信号输出接口40输出15V/3A的电能信号，以对负载设备进行充电。

输入功率等级与输出功率等级的对应关系如下表(1)所示：

以下对基于第一协议电路20和第二协议电路30之间的协议沟通，实现电能信号转换的过程进行阐述。

举例而言，第一协议电路20具有通道CH1、通道CH2以及通道CH3，信号输入接口10具有通道CH4，第二协议电路30具有通道CH5、通道CH6、通道CH7以及通道CH8。通道CH1和通道CH5之间、通道CH2和通道CH6之间以及通道CH3和通道CH7之间分别通过第一隔离电路51电连接，通道CH4和通道CH8之间通过第二隔离电路55电连接。

如下表(2)所示：

可见，表(2)展示了当第一协议电路20和第二协议电路30之间交互携带不同的输入功率等级的信息时，通道CH1至通道CH8的电信号的电平情况，其中“0”表示低电平信号，“1”表示高电平信号。

请参阅图1、图3和图4，图4是图1所示信号传输装置的工作流程一实施例的示意图。

S101：判断信号输入接口是否接入信号源设备；

在本实施例中，若信号输入接口10已接入信号源设备，则执行步骤S102；若信号输入接口10未接入信号源设备，则继续执行步骤S101。

第一协议电路20能够识别出信号输入接口10是否接入信号源设备。当信号输入接口10接入信号源设备时，信号输入接口10的通道CH4会输出高电平信号，第二协议电路30的通道CH8会接收到低电平信号；而当信号输入接口10未接入信号源设备时，信号输入接口10的通道CH4会输出低电平信号，第二协议电路30的通道CH8会接收到高电平信号。

S102：第一协议电路确定目标输入功率等级；

在本实施例中，在信号输入接口10接入信号源设备后，第一协议电路20检测线路上的信号源设备，以对信号源设备的供电能力进行分类，进而确定信号输入接口10当前连接的信号源设备的输入功率等级，即确定目标输入功率等级。

S103：第一协议电路和第二协议电路交互携带目标输入功率等级的信息；

在本实施例中，在第一协议电路20确定目标输入功率等级后，第一协议电路20需要向第二协议电路30交互携带目标输入功率等级的信息，以使得第二协议电路30能够控制信号输出接口40输出的电能信号的功率匹配目标输入功率等级，这就需要第二协议电路30能够确定目标输入功率等级对应的各个输出功率等级。

基于上述的表(1)以及表(2)，当目标输入功率等级是Class7-8时，第一协议电路20的通道CH1、通道CH2以及通道CH3的电信号的电平情况依次为0、0、0，则第二协议电路30的通道CH5、通道CH6、通道CH7的电信号的电平情况依次为1、1、1。第二协议电路30获知当前信号源设备的输出功率最小为71W，因此确定目标输入功率等级对应的各个输出功率等级分别为20V/3A(60W)、15V/3A(45W)、12V/3A(36W)、9V/3A(27W)、5V/3A(15W)，并通过信号输出接口40进行广播，指示信号输出接口40能够提供20V/3A(60W)、15V/3A(45W)、12V/3A(36W)、9V/3A(27W)、5V/3A(15W)的供电。

当目标输入功率等级是Class5-6时，第一协议电路20的通道CH1、通道CH2以及通道CH3的电信号的电平情况依次为0、1、0，则第二协议电路30的通道CH5、通道CH6、通道CH7的电信号的电平情况依次为1、0、1。第二协议电路30获知当前信号源设备的输出功率最小为40W，因此确定目标输入功率等级对应的各个输出功率等级分别为20V/1A(20W)、15V/2A(30W)、12V/3A(36W)、9V/3A(27W)、5V/3A(15W)，并通过信号输出接口40进行广播，指示信号输出接口40能够提供20V/1A(20W)、15V/2A(30W)、12V/3A(36W)、9V/3A(27W)、5V/3A(15W)的供电。

当目标输入功率等级是Class4时，第一协议电路20的通道CH1、通道CH2以及通道CH3的电信号的电平情况依次为1、0、0，则第二协议电路30的通道CH5、通道CH6、通道CH7的电信号的电平情况依次为0、1、1。第二协议电路30获知当前信号源设备的输出功率最小为25.5W，因此确定目标输入功率等级对应的各个输出功率等级分别为20V/1A(20W)、15V/1A(15W)、12V/2A(24W)、9V/2A(18W)、5V/3A(15W)，并通过信号输出接口40进行广播，指示信号输出接口40能够提供(20W)、15V/1A(15W)、12V/2A(24W)、9V/2A(18W)、5V/3A(15W)的供电。

当目标输入功率等级是Class3时，第一协议电路20的通道CH1、通道CH2以及通道CH3的电信号的电平情况依次为1、1、0，则第二协议电路30的通道CH5、通道CH6、通道CH7的电信号的电平情况依次为0、0、1。第二协议电路30获知当前信号源设备的输出功率最小为15W，因此确定目标输入功率等级对应的输出功率等级为5V/2A(10W)，并通过信号输出接口40进行广播，指示信号输出接口40能够提供5V/2A(10W)的供电。

S104：第二协议电路控制信号输出接口广播目标输入功率等级对应的全部输出功率等级；

在本实施例中，在第二协议电路30确定目标输出功率等级对应的各个输出功率等级后，第二协议电路30控制信号输出接口40广播目标输入功率等级对应的各个输出功率等级，且控制信号输出接口40根据匹配负载设备的输出功率等级输出对应功率的电能信号，如上文所述。

请参阅图1和图5，图5是本实用新型第一电压转换电路一实施例的电路结构示意图。

在一实施例中，信号传输装置还包括第一电压转换电路60，第一电压转换电路60电连接于信号输入接口10和信号输出接口40之间，且还电连接第二协议电路30，用于将自信号输入接口10输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。

具体地，在第一协议电路20和第二协议电路30之间交互携带目标输入功率等级的信息后，第二协议电路30确定目标输出功率等级，第一电压转换电路60以自信号输入接口10输入的电能信号为输入，第二协议电路30控制第一电压转换电路60输出目标输出功率等级所对应电压和电流的电能信号。

可选地，第一电压转换电路60可以是Buck电路(即降压式变换电路)等。Buck电路是一种DC-DC(直流转直流)转换电路，其通过震荡电路将输入的直流电压转变为高频脉冲，然后通过脉冲变压器、整流滤波回路输出需要的直流电压，其属于本领域技术人员的理解范畴，在此就不再赘述。第一电压转换电路60可以选用高占空比的芯片，在此不做限定。

进一步地，请一并参阅图6，信号传输装置还包括第二电压转换电路70，第二电压转换电路70电连接于信号输入接口10和第一电压转换电路60之间。也就是说，第一电压转换电路60和第二电压转换电路70共同参与电能信号的转换工作，二者协同工作，使得本实施例信号传输装置具有更高的效率以及良好的可靠性。

举例而言，信号源设备接入信号输入接口10后，第一协议电路20确定目标输入功率等级，第二协议电路30确定目标输出功率等级。之后，信号输入接口10输入40V-58V(例如40V-58V/2A)的直流电，经过第二电压转换电路70后转换成21V-25V(例如21V/3.5A)的直流电，而后再经过第一电压转换电路60，输出5V-20V/3A的电能信号，即转换成符合USB-PD协议的电能信号，例如5V/3A、9V/2A、12V/2A、15V/3A、20V/3A等电能信号，同时也支持PPS(Programmable Power Supply)协议，最终从信号输出接口40输出。

可选地，第二电压转换电路70可以是隔离型的DC-DC转换电路，第二电压转换电路70采用钳位有源正激电路，第二电压转换电路70中变压器的初级绕组和次级绕组之间采用隔离的方式，具有效率高、变压器尺寸小等优势。

请继续参阅图1。在一实施例中，信号传输装置还包括整流电路80。整流电路80分别电连接信号输入接口10、信号输出接口40以及第一协议电路20。整流电路80用于对自信号输入接口10输入的电能信号进行整流。

可选地，整流电路80可以采用分离式电路或采用集成芯片等，实现其整流功能，在此不做限定。

请继续参阅图1。在一实施例中，信号传输装置还包括信号转换电路90。信号转换电路90电连接于信号输入接口10和信号输出接口40之间，具体是信号转换电路90与上述的第一电压转换电路60和第二电压转换电路70并联于信号输入接口10和信号输出接口40之间。信号转换电路90用于将自信号输入接口10输入的数据信号转换为符合信号输出接口40所支持协议的数据信号。

具体地，自信号输入接口10输入的数据信号为Ethernet(以太网)数据，经过信号转换电路90转换后形成的数据信号符合USB标准，例如USB3.0标准等，之后从信号输出接口40输出。至于信号转换电路90实现数据信号转换的具体原理，属于本领域技术人员的理解范畴，在此就不再赘述。

综上所述，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议的架构以及USB-PD协议的架构，能够避免传统支持USB-PD协议的电源适配器中电压较高的交流输入，进而能够避免相应的安全隐患，意味着本实用新型的信号传输装置用于对负载设备进行充电，能够提高负载设备充电过程的安全性，尤其适用于安全要求较高的应用场景。并且，本实用新型的信号传输装置整合了POE协议适用于长距离供电的优势，具有布线简易、成本较低的优点。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接(电连接)”、“层叠”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实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种信号传输装置，其特征在于，包括：

信号输入接口，用于连接信号源设备，且所述信号输入接口支持POE协议；

第一协议电路，支持POE协议，且电连接所述信号输入接口；

第二协议电路，支持USB-PD协议，所述第二协议电路分别电连接所述信号输入接口和所述第一协议电路，用于使得自所述信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号；

信号输出接口，分别电连接所述信号输入接口和所述第二协议电路，用于向负载设备输出所述符合USB-PD协议的电能信号。

2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于，

根据所述信号源设备所能提供电能信号的功率大小，划分有若干输入功率等级，所述第一协议电路能够识别目标输入功率等级，所述目标输入功率等级为所述信号输入接口当前连接的信号源设备的输入功率等级；

所述信号传输装置还包括协议交互电路，所述协议交互电路电连接于所述第一协议电路和所述第二协议电路之间，以通过所述协议交互电路的不同状态交互携带所述目标输入功率等级的信息，其中所述信号输出接口输出的电能信号的功率匹配所述目标输入功率等级。

3.根据权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，

所述协议交互电路包括若干第一隔离电路，各所述第一隔离电路分别电连接所述第一协议电路和所述第二协议电路，所述第一隔离电路用于将所述第一协议电路所输出信号的电平转换为对应的电平并传输至所述第二协议电路；

各所述第一隔离电路所交互信号的电平信息的组合定义所述协议交互电路的状态。

4.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述第一隔离电路包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的一端连接所述第一协议电路，另一端接地，所述光敏三极管的第一端分别连接所述第二协议电路和供电端，第二端接地，控制端对应所述发光二极管设置。

5.根据权利要求3所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号输入接口和所述第二协议电路之间通过第二隔离电路电连接，各所述第一隔离电路所交互信号的电平信息以及所述第二隔离电路所交互信号的电平信息的组合定义所述协议交互电路的状态。

6.根据权利要求2所述的信号传输装置，其特征在于，

根据所述信号输出接口所能输出电能信号的功率大小，划分有若干输出功率等级，各所述输入功率等级分别对应有若干所述输出功率等级；

所述第二协议电路用于控制所述信号输出接口广播所述目标输入功率等级对应的所述若干输出功率等级，且控制所述信号输出接口根据匹配负载设备的所述输出功率等级输出对应功率的电能信号。

7.根据权利要求1至6任一项所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置还包括第一电压转换电路，所述第一电压转换电路电连接于所述信号输入接口和所述信号输出接口之间，且还电连接所述第二协议电路，用于将自所述信号输入接口输入的电能信号转换为符合USB-PD协议的电能信号。

8.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置还包括第二电压转换电路，所述第二电压转换电路电连接于所述信号输入接口和所述第一电压转换电路之间。

9.根据权利要求1至6任一项所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置还包括整流电路，所述整流电路分别电连接所述信号输入接口、所述信号输出接口以及所述第一协议电路。

10.根据权利要求1至6任一项所述的信号传输装置，其特征在于，所述信号传输装置还包括信号转换电路，所述信号转换电路电连接于所述信号输入接口和所述信号输出接口之间，用于将自所述信号输入接口输入的数据信号转换为符合所述信号输出接口所支持协议的数据信号。

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