CN220234702U - 基于G.hn协议的供受电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于G.hn协议的供受电装置，包括：壳体，所述壳体内设置有G.hn双绞线连接器和供受电电路，所述G.hn双绞线连接器连接有第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述供受电电路包括控制电路、开关电路、切换电路、整流电路、PD控制芯片和PSE控制芯片；所述切换电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器和第二继电器分别连接第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述第一继电器的第一常闭端和第二常闭端和第二继电器的第一常闭端和第二常开端连接PSE控制芯片，该第一继电器和第二继电器还通过整流电路连接至PD控制芯片；所述开关电路连接切换电路，所述控制电路连接本地电源和开关电路，以控制开关电路的工作。

Description

基于G.hn协议的供受电装置

技术领域

本实用新型涉及通信供受电设备技术领域，更具体地涉及一种基于G.hn协议的供受电装置。

背景技术

随着用户对业务体验的追求持续提升，更高清晰度的视频、更大流量的传输数据需求都在不断增长，而旧有楼宇及家庭内网络布线困难，若要重新布线成本必然增加，在此背景下，G.hn二代技术标准应运而生，该标准可以把已布设的双绞线、同轴电缆以及电源线(电力线)进行资源整合，实现基于现有管线资源提供高带宽、多业务的联网技术。

目前，还采用POE(PowerOverEthernet，以太网供电)技术为G.hn家庭网络中一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)提供直流供电，而现有通信系统直流供电技术中，还需要PSE设备提供电源，PoE将电源通过以太网传输，PD设备接收电源，即只能使用不同的、分别支持PSE和PD功能的设备来实现供电和受电，供电部署和使用时较为麻烦。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于G.hn协议的供受电装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于G.hn协议的供受电装置，包括：壳体，所述壳体内设置有G.hn双绞线连接器和供受电电路，所述G.hn双绞线连接器连接有第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述供受电电路包括控制电路、开关电路、切换电路、整流电路、PD控制芯片和PSE控制芯片；其中，

所述切换电路包括第一继电器和第二继电器，所述整流电路包括第一整流桥和第二整流桥，所述第一继电器和第二继电器的公共端分别连接第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述第一继电器的第一常开端和第二常开端分别连接第一整流桥的第一交流输入端和第二交流输入端，该第一继电器的第一常闭端和第二常闭端分别连接第二继电器的第一常闭端和第二常开端，并连接至PSE控制芯片的电源传输端，所述第二继电器的第一常开端和第二常闭端分别连接第一继电器的第一常开端和第二常开端，并分别连接至第二整流桥的第一交流输入端和第二交流输入端，所述第一整流桥的第一输出端和第二输出端分别连接第二整流桥的第一输出端和第二输出端，并连接至PD控制芯片的电源传输端；

所述开关电路连接第一继电器和第二继电器的线圈，所述控制电路连接本地电源和开关电路，以在本地电源不供电时控制开关电路关断，使得第一继电器和第二继电器不动作，PD控制芯片接通，实现PD受电功能，而在本地电源供电时控制开关电路导通，使得第一继电器和第二继电器动作，切断与PD控制芯片的连接，PSE控制芯片接通，实现PSE供电功能。

其进一步技术方案为：所述控制电路包括第一分压电路、第二分压电路以及比较电路，所述第一分压电路和第二分压电路的输入端分别连接本地电源和基准电源，该第一分压电路和第二分压电路的输出端分别连接比较电路的输入端，所述比较电路的输出端连接开关电路，以在第一分压电路输出的电压小于第二分压电路输出的电压时，控制开关电路关断，而在第一分压电路输出的电压大于第二分压电路输出的电压时控制开关电路导通。

其进一步技术方案为：所述比较电路包括电压比较器，所述电压比较器的同相输入端和反相输入端分别连接第一分压电路和第二分压电路的输出端，其输出端连接开关电路。

其进一步技术方案为：所述第一分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接本地电源，另一端连接第四电阻和电压比较器的同相输入端，该第四电阻的另一端接地。

其进一步技术方案为：所述第二分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接基准电源，另一端连接第二电阻和电压比较器的反相输入端，该第二电阻的另一端接地。

其进一步技术方案为：所述开关电路包括第二开关管、第三开关管、第三二极管和第四二极管，所述第二开关管和第三开关管的集电极分别连接第一继电器和第二继电器中线圈的一端，所述第一继电器和第二继电器中线圈的另一端连接电源VCC，所述第二开关管和第三开关管的集电极还分别通过第三二极管和第四二极管连接电源VCC，该第二开关管和第三开关管的基极均连接控制电路，其发射极均接地。

其进一步技术方案为：所述G.hn双绞线连接器为RJ45连接器，且该G.hn双绞线连接器外露于壳体外表面。

本实用新型的有益技术效果在于：与现有技术相比，本实用新型切换电路中第一继电器的第一常开端和第二常开端以及第二继电器的第一常开端和第二常闭端分别通过第一整流桥和第二整流桥后连接PD控制芯片，而该第一继电器的第一常闭端和第二常闭端以及第二继电器的第一常闭端和第二常开端连接PSE控制芯片，其公共端通过第一双绞线线对和第二双绞线线对连接G.hn双绞线连接器，且开关电路连接第一继电器和第二继电器的线圈，控制电路连接本地电源和开关电路，以在本地电源不供电时控制开关电路关断，使得第一继电器和第二继电器不动作，公共端和第一常开端以及第二常开端连接，PD控制芯片接通，即在本地电源不供电时网线的线对即第一双绞线线对和第二双绞线线对连接PD控制芯片，实现PD受电功能，而在本地电源供电时控制开关电路导通，使得第一继电器和第二继电器动作，切断与PD控制芯片的连接，PSE控制芯片接通，即第一继电器和第二继电器触电切换，切断了与PD控制芯片的连接，使得PSE控制芯片通过第一继电器和第二继电器与第一双绞线线对和第二双绞线线对接通，PSE控制芯片将48V电压连接到第一双绞线线对和第二双绞线线对以对外供电，实现PSE供电功能，可知，本实用新型基于G.hn协议的供受电装置可支持PD受电功能和PSE供电功能，在有本地电源接入时可作为供电设备使用，而在没有本地电源接入时可作为受电设备使用，具有通用性，家庭网络供电部署时可根据需要选择使用，较为方便，且使用过程中还可以根据实际需求转换PD受电功能或PSE供电功能，不需重新更换设备。

附图说明

图1是本实用新型基于G.hn协议的供受电装置一具体实施例的电路示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

参照图1，图1为本实用新型基于G.hn协议的供受电装置一具体实施例的电路示意图。所述基于G.hn协议的供受电装置包括壳体，所述壳体内设置有G.hn双绞线连接器10和供受电电路，如图1所示，所述G.hn双绞线连接器10连接有第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)，所述供受电电路包括控制电路、开关电路、切换电路23、整流电路、PD控制芯片25和PSE控制芯片26；其中，所述切换电路23包括第一继电器K1和第二继电器K2，所述整流电路包括第一整流桥D1和第二整流桥D2，所述第一继电器K1和第二继电器K2的公共端分别连接第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)，所述第一继电器K1的第一常开端和第二常开端分别连接第一整流桥D1的第一交流输入端和第二交流输入端，该第一继电器K1的第一常闭端和第二常闭端分别连接第二继电器K2的第一常闭端和第二常开端，并连接至PSE控制芯片26的电源传输端，所述第二继电器K2的第一常开端和第二常闭端分别连接第一继电器K1的第一常开端和第二常开端，并分别连接至第二整流桥D2的第一交流输入端和第二交流输入端，所述第一整流桥D1的第一输出端和第二输出端分别连接第二整流桥D2的第一输出端和第二输出端，并连接至PD控制芯片25的电源传输端；所述开关电路连接第一继电器K1和第二继电器K2的线圈，所述控制电路连接本地电源和开关电路，以在本地电源不供电时控制开关电路关断，使得第一继电器K1和第二继电器K2不动作，PD控制芯片25接通，实现PD受电功能，而在本地电源供电时控制开关电路导通，使得第一继电器K1和第二继电器K2动作，切断与PD控制芯片25的连接，PSE控制芯片26接通，实现PSE供电功能。优选地，本实施例中，所述PD控制芯片25为支持IEEE802.3at标准的协议芯片，通过支持IEEE802.3AT/PD标准协议的PD控制芯片25和供电设备协商充电标准，实现安全可靠的电源供应。

基于上述设计，本实用新型基于G.hn协议的供受电装置在本地电源不供电时控制电路控制开关电路关断，第一继电器K1和第二继电器K2不动作，网线的线对即第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)通过第一继电器K1和第二继电器K2连接PD控制芯片25，实现PD受电功能，而在本地电源供电时控制电路控制开关电路导通，使得第一继电器K1和第二继电器K2动作，切断与PD控制芯片25的连接，PSE控制芯片26接通，即第一继电器K1和第二继电器K2触电切换，切断了与PD控制芯片25的连接，使得PSE控制芯片26通过第一继电器K1和第二继电器K2与第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)接通，PSE控制芯片26将48V电压连接到第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)以对外供电，实现PSE供电功能，则本实用新型基于G.hn协议的供受电装置可支持PD受电功能和PSE供电功能，在有本地电源接入时可作为供电设备使用，而在没有本地电源接入时可作为受电设备使用，具有一定的通用性，家庭网络供电部署时可根据需要选择使用，较为方便，且使用过程中还可以根据实际需求转换PD受电功能或PSE供电功能，不需重新更换设备。

在本实施例中，所述G.hn双绞线连接器10为RJ45连接器，且该G.hn双绞线连接器10的接口端外露于壳体外表面，以连接外部供电设备或受电设备。

在某些实施例中，所述控制电路包括第一分压电路211、第二分压电路212以及比较电路213，所述第一分压电路211和第二分压电路212的输入端分别连接本地电源和基准电源，该第一分压电路211和第二分压电路212的输出端分别连接比较电路213的输入端，所述比较电路213的输出端连接开关电路，以在第一分压电路211输出的电压小于第二分压电路212输出的电压时，控制开关电路关断，而在第一分压电路211输出的电压大于第二分压电路212输出的电压时控制开关电路导通。

具体地，如图1所示，本实施例中，所述比较电路213包括电压比较器U1A，所述电压比较器U1A的同相输入端和反相输入端分别连接第一分压电路211和第二分压电路212的输出端，其输出端连接开关电路；所述第一分压电路211包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端连接本地电源，另一端连接第四电阻R4和电压比较器U1A的同相输入端，该第四电阻R4的另一端接地；而所述第二分压电路212包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端连接基准电源，另一端连接第二电阻R2和电压比较器U1A的反相输入端，该第二电阻R2的另一端接地。优选地，所述电压比较器U1A的输出端还连接一第五电阻R5的一端，该第五电阻R5的另一端连接5V电源。本实施例中，所述第一分压电路211连接的本地电源可以为12V～20V的直流电源，所述基准电源可以为5V，可理解地，本实用新型中，第二分压电路212提供的电压作为电压比较器U1A的基准电压。

进一步地，在某些实施例中，所述开关电路包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第二开关管Q2和第三开关管Q3的集电极分别连接第一继电器K1和第二继电器K2中线圈的一端，所述第一继电器K1和第二继电器K2中线圈的另一端连接电源VCC，所述电源VCC可以为5V电源，所述第二开关管Q2和第三开关管Q3的集电极还分别通过第三二极管D3和第四二极管D4连接电源VCC，该第二开关管Q2和第三开关管Q3的基极均连接电压比较器U1A的输出端，其发射极均接地。基于上述设计，当第一分压电路211输出的电压低于基准电压时，电压比较器U1A输出低电平，第二开关管Q2和第三开关管Q3都不导通，第一继电器K1和第二继电器K2均不动作，该第一继电器K1和第二继电器K2中的两个公共端分别连接其自身的第一常开端和第二常开端，PD控制芯片25连通，可以通过RJ45连接器48V受电，即当本地电源不供电，且第一双绞线线对和/或第二双绞线线对供电时，本实用新型基于G.hn协议的供受电装置可实现PD受电功能；而当本地电源供电，第一分压电路211输出的电压高于基准电压时，电压比较器U1A输出高电平，第二开关管Q2和第三开关管Q3导通，第一继电器K1和第二继电器K2触电切换，使得第一继电器K1和第二继电器K2中的两个公共端分别切换连接至其自身的第一常闭端和第二常闭端，切断与PD控制芯片25的连接，PSE控制芯片26接通，PSE控制芯片26将48V电压通过第一继电器K1和第二继电器K2的触电切换连接到第一双绞线线对和第二双绞线线对以对外供电，实现本实用新型基于G.hn协议的供受电装置的PSE供电功能。

可理解地，本实用新型基于G.hn协议的供受电装置使用时，当未接通本地电源或未连接本地电源时，该供受电装置作为PD设备(受电设备)使用，可以通过RJ45连接器的接口端48V受电，工作时有以下三种情况：

其中一种是：网线的第一双绞线线对(4/5线对)供电，此时由于未接12V～20V的直流电源，电阻R3和R4组成的分压为0V，低于基准电压，电压比较器U1A输出低电平，Q2不导通，第一继电器K1未动作，K1的两个公共端分别连接第一常开端和第二常开端，即K1中4-3及9-10接通；第一双绞线线对(4/5线对)通过K1连接到第一整流桥D1从而接到PD控制芯片25，实现PD受电功能。

另一种是：网线的第二双绞线线对(3/6线对)供电，此时由于本地未接12V～20V的直流电源，电阻R3和R4组成的分压为0V，低于基准电压，电压比较器U1A输出低电平，Q3不导通，第二继电器K2未动作，K2的两个公共端分别连接第一常开端和第二常开端，即K2触电为4-3及9-10接通；第二双绞线线对(3/6线对)对通过第二继电器连接到第二整流桥D2从而接到PD控制芯片25，实现PD受电功能。

还有一种是：如果是第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)同时供电，则Q2和Q3不导通，K1和K2未动作，K1和K2均为4-3及9-10接通；第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)分别通过K1和K2连接到D1和D2后，同时接到PD控制芯片25的电源传输端，实现PD受电功能。

而当接通本地电源或连接本地电源时，该供受电装置可作为PSE设备(供电设备)使用，即如图所示参数，电阻R3和R4组成的分压为6.5V～10.9V左右，高于基准电压2.5V，电压比较器U1A输出高电平，Q2和Q3导通，K1和K2动作，K1的两个公共端分别连接第一常闭端和第二常闭端，即K1中4-5及9-8接通，而K2的两个公共端也分别连接其第一常闭端和第二常闭端，K2中4-5及9-8接通，PSE控制芯片26将48V电压通过K1和K2连接到网线的第一双绞线线对(4/5线对)和第二双绞线线对(3/6线对)对外供电，实现PSE供电功能。

综上所述，本实用新型基于G.hn协议的供受电装置可支持PD受电功能和PSE供电功能，在有本地电源接入时可作为供电设备使用，而在没有本地电源接入时可作为受电设备使用，具有通用性，家庭网络供电部署时可根据需要选择使用，较为方便，不受电源布线的限制，有本地电源的位置可以通过本实用新型基于G.hn协议的供受电装置中RJ45连接器和供受电电路对没有电源布线位置的外部受电设备供电，且使用过程中还可以根据实际需求转换PD受电功能或PSE供电功能，不需重新更换设备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内设置有G.hn双绞线连接器和供受电电路，所述G.hn双绞线连接器连接有第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述供受电电路包括控制电路、开关电路、切换电路、整流电路、PD控制芯片和PSE控制芯片；其中，

所述切换电路包括第一继电器和第二继电器，所述整流电路包括第一整流桥和第二整流桥，所述第一继电器和第二继电器的公共端分别连接第一双绞线线对和第二双绞线线对，所述第一继电器的第一常开端和第二常开端分别连接第一整流桥的第一交流输入端和第二交流输入端，该第一继电器的第一常闭端和第二常闭端分别连接第二继电器的第一常闭端和第二常开端，并连接至PSE控制芯片的电源传输端，所述第二继电器的第一常开端和第二常闭端分别连接第一继电器的第一常开端和第二常开端，并分别连接至第二整流桥的第一交流输入端和第二交流输入端，所述第一整流桥的第一输出端和第二输出端分别连接第二整流桥的第一输出端和第二输出端，并连接至PD控制芯片的电源传输端；

所述开关电路连接第一继电器和第二继电器的线圈，所述控制电路连接本地电源和开关电路，以在本地电源不供电时控制开关电路关断，使得第一继电器和第二继电器不动作，PD控制芯片接通，实现PD受电功能，而在本地电源供电时控制开关电路导通，使得第一继电器和第二继电器动作，切断与PD控制芯片的连接，PSE控制芯片接通，实现PSE供电功能。

2.如权利要求1所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述控制电路包括第一分压电路、第二分压电路以及比较电路，所述第一分压电路和第二分压电路的输入端分别连接本地电源和基准电源，该第一分压电路和第二分压电路的输出端分别连接比较电路的输入端，所述比较电路的输出端连接开关电路，以在第一分压电路输出的电压小于第二分压电路输出的电压时，控制开关电路关断，而在第一分压电路输出的电压大于第二分压电路输出的电压时控制开关电路导通。

3.如权利要求2所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述比较电路包括电压比较器，所述电压比较器的同相输入端和反相输入端分别连接第一分压电路和第二分压电路的输出端，其输出端连接开关电路。

4.如权利要求3所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述第一分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接本地电源，另一端连接第四电阻和电压比较器的同相输入端，该第四电阻的另一端接地。

5.如权利要求3所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述第二分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接基准电源，另一端连接第二电阻和电压比较器的反相输入端，该第二电阻的另一端接地。

6.如权利要求1所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述开关电路包括第二开关管、第三开关管、第三二极管和第四二极管，所述第二开关管和第三开关管的集电极分别连接第一继电器和第二继电器中线圈的一端，所述第一继电器和第二继电器中线圈的另一端连接电源VCC，所述第二开关管和第三开关管的集电极还分别通过第三二极管和第四二极管连接电源VCC，该第二开关管和第三开关管的基极均连接控制电路，其发射极均接地。

7.如权利要求1所述的基于G.hn协议的供受电装置，其特征在于：所述G.hn双绞线连接器为RJ45连接器，且该G.hn双绞线连接器外露于壳体外表面。