WO2019109653A1 - 供电电路、中继设备及以太网供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种供电电路、中继设备及以太网供电系统，属于电子技术领域。该供电电路中每个整流模块的正极输出端与正极供电引脚连接，每个整流模块的负极输出端与开关控制模块的第一端连接，该正极供电引脚与中继设备中的中继电路的正极连接；开关控制模块的第二端与负极供电引脚连接，开关控制模块的控制端与正极供电引脚连接，该负极供电引脚与中继电路的负极连接；其中，开关控制模块在整流模块输出的电压大于预设阈值时，控制第一端和第二端导通。该供电电路可以在不增加电源布线以及不影响供电端设备为受电端设备正常供电的前提下，为中继设备的中继电路供电，提高了POE技术的应用灵活性。

Description

供电电路、中继设备及以太网供电系统

本申请要求于2017年12月6日提交中国专利局、申请号为201721677203.X、发明名称为“供电电路、中继设备及以太网供电系统”的中国专利申请的优先权；以及于2017年12月29日提交中国专利局、申请号为201721919828.2、发明名称为“网络系统及网络延长器”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种供电电路、中继设备及以太网供电系统。

背景技术

以太网供电(Power Over Ethernet，POE)技术是指通过以太网双绞线为网络设备(如网络电话机、无线局域网接入点或者网络交换机等)传输数据信号的同时，为该网络设备提供直流电源的技术。

相关技术中，POE系统一般可以包括供电端设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受电端设备(Powered Device，PD)。其中，PSE和PD中均设置有RJ45接口，该PSE中的RJ45接口可以通过网线与PD的RJ45接口连接。该PSE即可通过网线为该PD供电，也可以通过网线与PD交互数据信号。

但是，由于以太网中数据信号的传输距离有限(一般为100米)，使得PSE和PD之间的距离也受到该数据信号的传输距离的限制，导致该以太网供电技术的应用灵活性较差。

发明内容

本申请提供了一种供电电路、中继设备及以太网供电系统，可以解决相关技术中的以太网供电技术的应用灵活性差的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种供电电路，用于为中继设备中的中继电路供电，所述供电电路包括：至少一个整流模块和开关控制模块；

每个所述整流模块的输入端与所述中继设备的输入接口连接，每个所述整流模块的正极输出端与正极供电引脚连接，每个所述整流模块的负极输出 端与所述开关控制模块的第一端连接，所述正极供电引脚与所述中继电路的正极连接；

所述开关控制模块的第二端与负极供电引脚连接，所述开关控制模块的控制端与所述正极供电引脚连接，所述负极供电引脚与所述中继电路的负极连接；

其中，所述开关控制模块在所述整流模块输出的电压大于预设阈值时，控制所述第一端和所述第二端导通。

可选的，所述开关控制模块，包括：开关晶体管；

所述开关晶体管的栅极与所述正极供电引脚连接，所述开关晶体管的源极与所述负极输出端连接，所述开关晶体管的漏极与所述负极供电引脚连接。

可选的，所述供电电路还包括：第一电阻和第一稳压二极管；

所述第一电阻的一端与所述正极供电引脚连接，所述第一电阻的另一端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的正极与所述开关晶体管的栅极连接。

可选的，所述开关控制模块，还包括：第二稳压二极管、第二电阻和电容；

所述第二稳压二极管的负极与所述开关晶体管的栅极连接，所述第二稳压二极管的正极与所述开关晶体管的源极连接；

所述第二电阻的一端与所述开关晶体管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述开关晶体管的源极连接；

所述电容的一端与所述开关晶体管的栅极连接，所述电容的另一端与所述开关晶体管的源极连接。

可选的，所述开关控制模块包括：受电端设备受电端设备集成芯片；

所述受电端设备集成芯片的欠压锁定引脚与所述正极供电引脚连接，所述受电端设备集成芯片的回路引脚与所述负极供电引脚连接，所述受电端设备集成芯片的负极电源引脚与所述负极输出端连接，所述受电端设备集成芯片的正极电源引脚与所述正极供电引脚连接；

所述受电端设备集成芯片的检测引脚和分级引脚悬空。

可选的，所述开关控制模块，还包括：第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第三电阻的一端与所述正极供电引脚连接，所述第三电阻的另一端与所述欠压锁定引脚连接；

所述第四电阻的一端与所述欠压锁定引脚连接，所述第四电阻的另一端与所述负极输出端连接；

所述第五电阻的一端与所述受电端设备集成芯片的限流引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述负极输出端连接。

可选的，所述供电电路还包括：第一防护器件、第二防护器件和第三防护器件；

所述第一防护器件的一端与所述正极供电引脚连接，所述第一防护器件的另一端与所述负极供电引脚连接；

所述第二防护器件的一端与所述负极输出端连接，所述第二防护器件的另一端与所述负极供电引脚连接；

所述第三防护器件的负极与所述正极供电引脚连接，所述第三防护器件的正极与所述负极输出端连接。

可选的，所述供电电路包括：两个整流模块，所述中继设备的输入接口包括八个输入引脚；

所述两个整流模块中，一个整流模块的输入端与所述输入接口的四个输入引脚连接，另一个整流模块的输入端与所述输入接口的另外四个输入引脚连接。

第二方面，提供了一种中继设备，所述中继设备包括：用于转发信号的中继电路，以及如第一方面所述的供电电路；

所述中继电路的正极与所述供电电路的正极供电引脚连接，所述中继电路的负极与所述供电电路的负极供电引脚连接。

可选的，所述中继设备还包括：第一变压器和第二变压器；

所述中继电路通过所述第一变压器与所述中继设备的输入接口连接，所述中继电路还通过所述第二变压器与所述中继设备的输出接口连接。

第三方面，提供了另一种中继设备，所述中继设备用于连接第一网络线缆和第二网络线缆；所述中继设备包括上述任一种供电电路；所述中继设备还包括：

与所述第一网络线缆相连的第一PHY芯片和与所述第二网络线缆相连的第二PHY芯片，所述第一PHY芯片的数据发送接头与所述第二PHY芯片的数据接收接头通信连接，所述第一PHY芯片的数据接收接头与所述第二PHY芯片的数据发送接头通信连接；所述供电电路与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片供电连接。

可选的，所述第一PHY芯片与所述第一网络线缆之间以及所述第二PHY芯片与所述第二网络线缆之间均通过RJ45接口相连。

可选的，所述第一PHY芯片包括第一收发接口，所述第一PHY芯片的所述数据发送接头和所述第一PHY芯片的所述数据接收接头集成于所述第一收发接口中；所述第二PHY芯片包括第二收发接口，所述第二PHY芯片的所述数据发送接头和所述第二PHY芯片的所述数据接收接头集成于所述第二收发接口中；所述第一收发接口与所述第二收发接口插接配合。

可选的，所述第一收发接口和所述第二收发接口均为RMII接口、GMII接口、RGMII接口或MII接口。

可选的，所述中继设备还包括外壳，所述第一PHY芯片、所述第二PHY芯片、所述供电电路均设置在所述外壳内。

可选的，所述中继设备还包括MCU控制芯片，所述MCU控制芯片设置在所述外壳内，所述MCU控制芯片与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片相连，且用于控制所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片的初始化及匹配所述第一PHY芯片与所述第二PHY芯片之间的网速。

可选的，所述第一PHY芯片上设置有与所述MCU控制芯片相连的第一MDIO接口，所述第二PHY芯片上设置有与所述MCU控制芯片相连的第二MDIO接口。

可选的，所述中继设备还包括与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片均相连的时钟电路，所述时钟电路设置在所述外壳内，所述时钟电路用于同步所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片之间的数据传输。

可选的，所述第一PHY芯片上设置有与所述时钟电路相连的第一CLKIN接口，所述第二PHY芯片上设置有与所述时钟电路相连的第二CLKIN接口。

第四方面，提供了一种以太网供电系统，所述系统包括：

供电端设备、受电端设备以及如第二方面所述的中继设备；

所述中继设备的输入接口与所述供电端设备连接，所述中继设备的输出接口与所述受电端设备连接。

可选的，该系统还可以包括：第一网络线缆和第二网络线缆，所述第一网络线缆和所述第二网络线缆之间通过上述内容中的中继设备相连。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供了一种供电电路、中继设备及以太网供电系统，该供电电路可以通过整流模块将接收到的不确定极性的输入电压转换为确定极性的输入电压，并能够在该开关控制模块的作用下，在输入电压小于或等于预设阈值时，中继电路停止工作，不会对PSE的检测和分级过程造成影响；当输入电压大于预设阈值时，即PSE进入供电过程后，该供电电路才开始为中继电路供电，从而实现电源信号的透传，以及数据信号的转发。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种以太网供电系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种供电电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种中继设备的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的又一种供电电路的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种中继设备的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种中继设备的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的中继设备中第一收发接口与第二收发接口的配合示意图；

图9为本申请实施例公开的另一种中继设备的结构示意图。

附图标记说明：

01-供电端设备、02-中继设备、03-受电端设备、10-整流模块、20-开关控制模块、021-中继电路、00-供电电路、100-第一网络线缆、200-第二网络 线缆、400-第一PHY芯片、410-RJ45接口、420-第一收发接口、421-数据发送接头、422-数据接收接头、430-第一RMII接口、440-第一MDIO接口、450-第一CLKIN接口、500-第二PHY芯片、510-RJ45接口、520-第二收发接口、521-数据发送接头、522-数据接收接头、530-第二RMII接口、540-第二MDIO接口、550-第二CLKIN接口、600-外壳、700-MCU控制芯片、800-时钟电路。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提供的一种POE系统的结构示意图，如图1所示，该POE系统可以包括供电端设备01、中继设备02和受电端设备03。其中，供电端设备01可以为中继设备02和受电端设备03供电，并且该供电端设备01还可以通过该中继设备02与该受电端设备03交互数据，该供电端设备01可以为支持POE供电的交换机或者网络硬盘录像机(Network Video Recorder，NVR)等。该受电端设备03可以为互联网协议(Internet Protocol，IP)电话机、无线局域网接入点或者网络摄像机等；该中继设备02可以为网络延长器或中继器等用于进行数据信号转发的设备。通过该中继设备，可以延长该供电端设备01和受电端设备03之间的数据信号的传输距离。其中，该中继设备02中设置有中继电路，中继设备02可以通过该中继电路实现数据信号的转发。

供电端设备在向受电端设备供电之前，需要先对该POE系统中的受电端设备进行检测和分级。在检测阶段中，供电端设备可以先输出一个较低的检测电压，该检测电压一般不超过10.2伏特(V)，然后根据检测到的电容大小和电阻大小，判断该POE系统中是否存在符合POE标准协议(例如IEEE 802.3af)的受电端设备；若未检测到符合POE标准协议的受电端设备，则该供电端设备不进行供电，若检测到了符合POE标准协议的受电端设备，则该供电端设备可以进入分级阶段。在分级阶段中，供电端设备可以提高检测电压(一般 为15.5V至20.5V)，并能够根据接收到的回应分级确认电流确定受电端设备的功率级别(供电端设备可以通过中继设备接收到受电端设备的回应分级确认电流)。之后，该供电端设备即可向受电端设备输出48V的直流电。

相关技术中，为了延长以太网系统中设备之间的数据信号传输距离，通常会在该两个设备之间增加中继设备。但由于若中继设备一般不支持POE标准协议，导致该中继设备以及中继设备所连接的下一级终端设备需要分别采用电源适配器进行供电，而无法采用POE技术进行供电，增加了布线成本。若将该中继设备设计为支持POE标准协议的设备，则供电端设备在检测过程中，会将该中继设备检测为受电端设备，而无法为该中继设备所连接的下一级终端设备供电，导致该下一级终端设备仍旧需要采用电源适配器进行供电，布线成本较高。

在本申请实施例所提供的POE系统中，中继设备的供电电路能够在不影响供电端设备检测和分级的前提下，采用该供电端设备提供的电源对中继设备中的中继电路进行供电，以实现数据信号的转发，并且可以保证该供电端设备能够正常为受电端设备供电。

图2是本申请实施例提供的一种供电电路的结构示意图，该供电电路可以配置于图1所示的中继设备02中，并为该中继设备02的中继电路供电，如图2所示，该供电电路可以包括：至少一个整流模块10和开关控制模块20。一种情况下，供电电路还可以包括正极供电引脚DC_IN和负极供电引脚GND；或者，另一种情况下，正极供电引脚DC_IN和负极供电引脚GND也可以属于中继设备的其他部件上的引脚，具体不做限定。

图3是本申请实施例提供的一种中继设备的结构示意图，结合图2和图3可以看出，每个整流模块10的输入端可以与该中继设备02的输入接口J1连接。每个整流模块10的正极输出端DC+与正极供电引脚DC_IN连接，每个整流模块10的负极输出端DC-与该开关控制模块20的第一端连接。每个整流模块10可以对接收到的电流进行整流(例如对电流方向进行整流)，以便将不确定极性的输入电压转换为确定极性的输入电压。整流后的电流输出至开关控制模块20。该每个整流模块10可以是桥式整流器，例如可以是由多个桥式 连接的二极管组成的整流桥。

该开关控制模块20的第二端与负极供电引脚GND连接，该开关控制模块20的控制端与该正极供电引脚DC_IN连接。该正极供电引脚DC_IN与该中继设备02中的中继电路021的正极连接，该负极供电引脚GND与该中继电路021的负极连接，该中继电路021是指中继设备中用于对信号进行中继转发的电路。

其中，该开关控制模块20可以在整流模块10输出的电压大于预设阈值时，控制该第一端和该第二端导通，从而将整流模块10的负极输出端DC-与负极供电引脚GND导通，使得该正极供电引脚DC_IN、中继电路021和该负极供电引脚GND能够形成电流回路，进而使得该供电电路可以为中继电路021供电，中继设备可以通过该中继电路021实现信号转发。

该开关控制模块20的控制端与整流模块10的正极输出端连接，整流模块10输出的电压施加到该控制端上，当该电压大于预设阈值时，该开关控制模块20的第一端和第二端导通。

需要说明的是，在本申请实施例中，该预设阈值可以大于或等于PSE在检测和分级过程中所提供的检测电压，并且可以小于该供电端设备正常供电时所提供的供电电压。也即是，在PSE进行检测和分级的过程中，该开关控制模块20保持关断状态，供电电路不为中继电路021供电，该中继设备仅相当于一根导线，由此可以保证供电端设备能够对受电端设备进行正常的检测和分级。而当供电端设备开始为受电端设备供电时，该开关控制模块20可以将整流模块10的负极输出端DC-与负极供电引脚GND导通，该供电电路可以为中继电路供电，以保证该中继电路能够正常转发供电端设备与受电端设备之间交互的数据信号。

综上所述，本申请实施例提供了一种供电电路，该供电电路在供电端设备输出的电压小于或等于预设阈值时，不会为中继电路供电，从而可以避免对供电端设备的检测和分级造成影响；当供电端设备输出的电压大于预设阈值时，即供电端设备开始为受电端设备供电时，该供电电路也开始为中继电路供电，以保证该中继电路能够正常转发供电端设备与受电端设备之间交互的数据信号。由此可以在不增加电源布线的前提下，有效延长POE系统中供 电端设备与受电端设备之间的数据信号传输距离，提高该POE技术的应用灵活性。

作为本申请一种可选的实现方式，如图4所示，该开关控制模块20可以包括：开关晶体管Q1。

该开关晶体管Q1的栅极与该正极供电引脚DC_IN连接，该开关晶体管Q1的源极与该负极输出端DC-连接，该开关晶体管Q1的漏极与该负极供电引脚GND连接。

在本申请实施例中，该开关晶体管Q1可以为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，也可以为三极管。并且该预设阈值可以大于或等于该开关晶体管Q1的开启电压。因此，在供电端设备正常供电的过程中，整流模块10向该开关晶体管Q1栅极施加的电压大于该开启电压，该开关晶体管Q1开启，将负极供电引脚GND与整流模块10的负极输出端DC-导通，供电电路为中继电路供电，此时中继设备可以正常转发数据信号。在供电端设备检测和分级的过程，整流模块10向该开关晶体管Q1栅极施加的电压不大于该开启电压，该开关晶体管Q1处于截止状态，供电电路无法为中继电路021供电，此时该中继设备不会对该检测和分级造成影响。

进一步的，如图4所示，该供电电路还可以包括：第一电阻R1和第一稳压二极管D1。

该第一电阻R1的一端与该正极供电引脚DC_IN连接，该第一电阻R1的另一端与该第一稳压二极管D1的负极连接，该第一稳压二极管D1的正极与该开关晶体管Q1的栅极连接。

其中，该第一电阻R1的阻值可以为10千欧(KΩ)，该第一电阻R1为限流电阻，可以限制整流模块10输出至该开关晶体管Q1的电流大小。该第一稳压二极管D1可以在整流模块10输出的电压大于预设阈值时导通，在整流模块10输出的电压不大于预设阈值时保持截止状态，从而可以确保在检测阶段和分级阶段该开关晶体管Q1不会被误导通。相应的，该预设阈值可以为该第一稳压二极管D1的稳压值。例如，当该第一稳压二极管D1为24V稳压二极管时，该预设阈值可以为24V。

在供电过程中，当该整流模块10输出的电压大于该第一电阻R1与第一稳压二极管D1的压降，且大于该开关晶体管Q1的开启电压时，该开关晶体管Q1才能够正常开启。

继续参考图4，该开关控制模块20还可以包括：第二稳压二极管D2、第二电阻R2和电容C。

该第二稳压二极管D2的负极与该开关晶体管Q1的栅极连接，该第二稳压二极管D2的正极与该开关晶体管Q1的源极连接，该第二稳压二极管D2用于对该开关晶体管Q1的栅极电压和源极之间的电压进行箝位，该第二稳压二极管D2可以为12V稳压二极管。

该第二电阻R2的一端与该开关晶体管Q1的栅极连接，该第二电阻R2的另一端与该开关晶体管Q1的源极连接。该第二电阻R2的阻值可以为220KΩ。该第二电阻R2用于在初始状态下，控制该开关晶体管Q1的栅源电压(即栅极与源极的压差)为0，以保证该开关晶体管Q1保持截止状态。

该电容C的一端与该开关晶体管Q1的栅极连接，该电容C的另一端与该开关晶体管Q1的源极连接。该电容C可以用于调节该开关晶体管Q1的栅极电压和源极电压，以减缓该开关晶体管Q1开启的速度，避免该开关晶体管Q1源极电压变化过快，进而可以避免开关晶体管Q1开启过快导致电流冲击触发供电端设备的过流保护功能。该电容C的电容值可以为100纳法(nF)左右。

作为本申请另一种可选的实现方式，如图5所示，该开关控制模块20可以包括：受电端设备集成芯片，即PD芯片。

该PD芯片的欠压锁定引脚(Under Voltage Lock Out，UVLO)与该正极供电引脚DC_IN连接，该PD芯片的回路引脚RTN与该负极供电引脚GND连接，该PD芯片的负极电源引脚VSS与该负极输出端DC-连接，该PD芯片的正极电源引脚VDD与该正极供电引脚DC_IN连接；该PD芯片的检测引脚DET和分级引脚CLASS悬空，该PD芯片的电源就绪PG(Power Good)引脚悬空。

该PD芯片可以在欠压锁定引脚UVLO探测到的电压大于预设阈值时，控制该回路引脚RTN和负极电源引脚VSS导通，进而可以将该负极输出端DC-与该负极供电引脚GND导通。示例的，该PD芯片中可以集成有一开关晶体管，该开关晶体管的栅极与该欠压锁定引脚UVLO引脚连接，该开关晶体管的源极 与该负极电源引脚VSS连接，该开关晶体管的漏极与该回路引脚RTN连接。

其中，该PD芯片的检测引脚DET可以在供电端设备的检测过程中，向该供电端设备反馈检测信号；该分级引脚CLASS可以在分级过程中，向供电端设备回应分级确认电流。将该PD芯片的检测引脚DET和分级引脚CLASS悬空，该PD芯片也就不再具备响应检测和响应分级的功能，从而可以避免供电端设备将该中继设备误识别为受电端设备，保证该供电端设备可以正常对受电端设备进行检测和分级。

可选的，本申请实施例中所采用的该PD芯片可以为TPS2376芯片。

进一步的，如图5所示，该开关控制模块20还可以包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。

该第三电阻R3的一端与该正极供电引脚DC_IN连接，该第三电阻R3的另一端与该欠压锁定引脚UVLO连接。

该第四电阻R4的一端与该欠压锁定引脚UVLO连接，该第四电阻R4的另一端与该负极输出端DC-连接。

该第五电阻R5的一端与该PD芯片的限流引脚ILIM连接，该第五电阻R5的另一端与该负极输出端DC-连接。

通过调整该第三电阻R3和第四电阻R4的阻值大小，可以实现对该UVLO的电压的调整。该第五电阻R5为限流电阻，用于限制该PD芯片的输出电流的大小。示例的，该第三电阻R3的阻值可以为348KΩ左右，该第四电阻R4的阻值可以为23.7KΩ左右，该第五电阻R5的阻值可以为150KΩ左右。

可选的，如图4和图5所示，该供电电路还可以包括：第一防护器件PT1、第二防护器件PT2和第三防护器件PT3。

该第一防护器件PT1的一端与该正极供电引脚DC_IN连接，该第一防护器件PT1的另一端与该负极供电引脚GND连接；

该第二防护器件PT2的一端与该负极输出端DC-连接，该第二防护器件PT2的另一端与该负极供电引脚GND连接；

该第三防护器件PT3的一端与该正极供电引脚DC_IN连接，该第三防护器件PT3的另一端与该负极输出端DC-连接。

其中，该第一至第三防护器件中的每个防护器件可以包括：稳压二极管、 双向稳压二极管、瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)和半导体放电管(TSS)中的任一种。该多个防护器件可以提高供电电路抗静电的能力以及抗浪涌干扰的能力，从而可以提高该供电电路的稳定性。

可选的，如图2至图5所示，该供电电路中可以包括：两个整流模块10，该中继设备02的输入接口可以包括八个输入引脚；该两个整流模块10中，一个整流模块10的输入端与该输入接口的四个输入引脚连接，另一个整流模块10的输入端与该输入接口的另外四个输入引脚连接。

示例的，如图3所示，该中继设备的输入接口J1可以为RJ45接口，该RJ45接口包括1至8共8个引脚，该供电电路中的一个整流模块10的输入端IN1与该输入接口J1中的一对引脚：1和2连接，输入端IN2与一对引脚：3和6连接；另一个整流模块10的输入端IN1与一对引脚：4和5连接，输入端IN2与一对引脚：7和8连接。

综上所述，本申请实施例提供了一种供电电路，该供电电路在供电端设备输出的电压小于或等于预设阈值时，不会为中继电路供电，从而可以避免对供电端设备的检测和分级造成影响；当供电端设备输出的电压大于预设阈值时，即供电端设备开始为受电端设备供电时，该供电电路也开始为中继电路供电，以保证该中继电路能够正常转发供电端设备与受电端设备之间交互的数据信号。由此可以在不增加电源布线的前提下，有效延长POE系统中供电端设备与受电端设备之间的数据信号传输距离，提高了该POE技术的应用灵活性。

本申请实施例提供了一种中继设备，参考图3，该中继设备02可以包括：用于转发信号的中继电路021，以及供电电路；该供电电路可以为图2、图4和图5任一所示的供电电路。

如图3所示，该中继电路021的正极可以与该供电电路的正极供电引脚DC_IN连接，该中继电路021的负极与该供电电路的负极供电引脚GND连接，当该供电电路中的开关控制模块20控制负极供电引脚GND与整流模块10的负极输出端DC-导通时，该供电电路可以为该中继电路021供电，使得该中继电路021可以转发数据信号。

图6是本申请实施例提供的另一种中继设备的结构示意图，如图6所示，该中继设备还可以包括：第一变压器T1和第二变压器T2。该中继电路021通过该第一变压器T1与该中继设备的输入接口J1连接，该中继电路021还通过该第二变压器与该中继设备的输出接口J2连接。

可选的，该中继电路021可以包括两个物理层(Physical Layer，PHY)芯片，该两个PHY芯片之间可以通过简化媒体独立接口(Reduced Media Independent Interface，RMII)、媒体独立接口(Media Independent Interface，MII)、精简吉比特介质独立接口(Reduced Gigabit Media Independent Interface，RGMII)或者千兆媒体独立接口(Gigabit Medium Independent Interface，GMII)等接口进行通信。

当供电电路00为该中继电路021供电时，该中继设备可以将输入接口J1接收到的数据信号依次通过该第一变压器T1、该中继电路021和第二变压器T2传输至输出接口J2，进而再传输至受电端设备，实现数据信号的转发。

参考图6还可以看出，该中继设备中还包括电容C1至电容C4，其中电容C1的两端与第一变压器T1和负极供电引脚GND连接，电容C2的两端分别与第一变压器T1和负极供电引脚GND连接，电容C3的两端分别与第二变压器T2和负极供电引脚GND连接，电容C4的两端分别与第二变压器T2和负极供电引脚GND连接。该电容C1至电容C4可以为滤波电容，可以用于滤除电路中的共模噪声。

此外，如图6所示，该中继设备的输入接口J1中的每一对引脚还可以与输出接口J2中对应的一对引脚连接。例如，输入接口J1中的一对引脚4和5可以通过导线与输出接口J2中对应的一对引脚4和5连接；输入接口J1中的一对引脚1和2可以通过变压器T1和变压器T2的中心抽头与输出接口J2中对应的一对引脚1和2连接。因此当该供电电路00未对中继电路供电时，该中继设备可以通过该输入接口J1和输出接口J2之间直连的导线，传输该供电端设备和受电端设备之间的检测信号和分级信号。

目前，随着网络的大力普及，网络线缆铺设的面积越来越广，发达的网络在方便人们生活的同时，也向着更远的距离延伸。目前标准以太网的有效 通讯距离为100米，网络线缆超过此距离则会导致数据信号的弱化。基于此，目前网络线缆通常由路由器、交换机或HUB实现接续，进而确保网络线缆所传输数据信号受到较小的影响，达到网络延长的目的。

在网络线缆铺设的过程中，每使用一个路由器、交换机或HUB就能实现网络线缆延长接续100米，进而能实现网络线缆的远距离铺设。但是，目前的路由器、交换机或HUB(即集线器)都至少有多对接口，而网络线缆只能利用其中的一对接口。很显然，这会导致路由器、交换机或HUB的其它接口处于闲置状态而没有被利用，进而存在接口利用率较低的问题。而且，路由器、交换机和HUB的造价较高，单纯地被用于网络线缆之间的延长会导致网络工程的造价较高。这是运营方或施工方难以承受的。

针对上述技术问题，本申请实施例还公开一种中继设备，该中继设备可以为一种网络延长器。参考图7-9，该中继设备用于连接第一网络线缆100和第二网络线缆200。所述公开的中继设备包括第一PHY(Physical Layer，物理层)芯片400和第二PHY芯片500、以及上述任一种供电电路00。

第一PHY芯片400用于与第一网络线缆100相连，第二PHY芯片500用于与第二网络线缆200相连。第一PHY芯片400的数据发送接头421与第二PHY芯片500的数据接收接头522通信连接，第一PHY芯片400的数据接收接头422与第二PHY芯片500的数据发送接头521通信连接；供电电路00与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片供电连接。

本申请实施例公开的中继设备中，第一PHY芯片400和第二PHY芯片500通过各自的数据收发接头实施通信连接，进而能实现与第一PHY芯片400相连的第一网络线缆100和与第二PHY芯片500相连的第二网络线缆200之间的通信连接，最终实现第一网络线缆100和第二网络线缆200之间的通讯接续，达到网络延长的目的。该中继设备通过PHY芯片和数据收发接头即可实现网络的延长，相比于路由器、交换机、HUB等设备而言，这无疑会降低造价，同时也不会造成接口利用率较低的问题。

一种具体的实施方式中，第一PHY芯片400与第一网络线缆100之间可以通过RJ45接口410相连。同样，第二PHY芯片500与第二网络线缆200之间可以通过RJ45接口510相连，RJ45接口较为常见，易于购买，价格较低。

为了方便连接，优选的方案中，第一PHY芯片400包括第一收发接口420，第一PHY芯片400的数据发送接头421和第一PHY芯片400的数据接收接头422集成于第一收发接口420中。相应地，第二PHY芯片500包括第二收发接口520，第二PHY芯片500的数据发送接头521和第二PHY芯片500的数据接收接头522集成于第二收发接口520中。第一收发接口420与第二收发接口520插接配合，参考图8。数据发送接头421、数据接收接头422、数据发送接头521和数据接收接头522可以为引脚、插针等数据连接件。

上述采用集成的结构，在第一收发接口420与第二收发接口520插接后，即可同时实现第一PHY芯片400的数据发送接头421与第二PHY芯片500的数据接收接头522，以及第一PHY芯片400的数据接收接头422与第二PHY芯片500的数据发送接头421同时衔接。

第一收发接口420和第二收发接口520均可以为RMII(Reduced Media Independent Interface，简化媒体独立接口)接口、GMII(Gigabit Medium Independent Interface，前兆媒体独立接口)接口、RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface，精简吉比特介质独立接口)接口或MII(Media Independent Interface，媒体独立接口)接口。具体的，请参考图9，一种具体的实施方式中，第一收发接口420为第一RMII接口430，第二收发接口520为第二RMII接口530。

请再次参考图7和9，本申请实施例公开的中继设备还可以包括外壳600。第一PHY芯片400、第二PHY芯片500、供电电路00均可以设置在外壳600内，通过外壳600实施防护。通常网络铺设环境较为恶劣，优选的方案中，外壳600可以采用耐腐蚀、耐高温材料制成的壳体。

请参考图9，本申请实施例公开的中继设备还可以包括MCU控制芯片700，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)控制芯片700与第一PHY芯片400和第二PHY芯片500相连，MCU控制芯片700用于控制第一PHY芯片400和第二PHY芯片500的初始化及匹配第一PHY芯片400与第二PHY芯片500之间的网速。

上述MCU控制芯片700的布置能够实现芯片的初始化，同时能够确保第一PHY芯片400和第二PHY芯片500之间网速相适应，达到较好的数据传输 效果。优选的，MCU控制芯片700也可以设置在外壳600内，进而能被外壳600防护。

具体的，第一PHY芯片400上可以设置有与MCU控制芯片700相连的第一MDIO(Management Data Input/Output，管理数据输入输出接口)接口440，第二PHY芯片500上可以设置有与MCU控制芯片700相连的第二MDIO接口540。当然，第一PHY芯片400和第二PHY芯片500还可以采用其它类型的接口与MCU控制芯片700相连，本申请对此不作限制。

请再次参考图9，本申请实施例公开的中继设备还可以包括时钟电路800，时钟电路800与第一PHY芯片400和第二PHY芯片500均相连，时钟电路800用于同步第一PHY芯片400与第二PHY芯片500之间的数据传输，达到较好的数据传输效果，确保数据传输质量。同理，时钟电路800也可以设置在外壳600内，进而能被外壳600防护。

具体的，第一PHY芯片400可以设置有能与时钟电路800相连的第一CLKIN接口450，第二PHY芯片500上可以设置有与时钟电路800相连的第二CLKIN接口550。当然，第一PHY芯片400和第二PHY芯片500还可以采用其它类型的接口实现与时钟电路800的数据连接，本申请对此不作限制。

本申请实施例提供了一种以太网供电系统，参考图1，该系统可以包括：供电端设备01、受电端设备03以及中继设备02，该中继设备可以为图3、图6、图7、图9所示的任一种中继设备。

该中继设备02的输入接口与该供电端设备01连接，该中继设备02的输出接口与该受电端设备03连接。通过该中继设备02可以有效延长供电端设备01与受电端设备03之间的数据信号传输距离，并且由于该该供电端设备01可以同时为中继设备02和受电端设备03供电，因此可以有效节省电源布线的成本。

该系统中还可以包括第一网络线缆和第二网络线缆，所述第一网络线缆和所述第二网络线缆之间通过上面内容中描述的中继设备相连。

本文中，各个优选方案中的技术特征只要不矛盾均可组合来形成方案， 这些方案均在本申请公开的范围内。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它优选方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (21)

1. 一种供电电路，其特征在于，用于为中继设备中的中继电路供电，所述供电电路包括：至少一个整流模块和开关控制模块；

   每个所述整流模块的输入端与所述中继设备的输入接口连接，每个所述整流模块的正极输出端与正极供电引脚连接，每个所述整流模块的负极输出端与所述开关控制模块的第一端连接，所述正极供电引脚与所述中继电路的正极连接；

   所述开关控制模块的第二端与负极供电引脚连接，所述开关控制模块的控制端与所述正极供电引脚连接，所述负极供电引脚与所述中继电路的负极连接；

   其中，所述开关控制模块在所述整流模块输出的电压大于预设阈值时，控制所述第一端和所述第二端导通。
2. 根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制模块，包括：开关晶体管；

   所述开关晶体管的栅极与所述正极供电引脚连接，所述开关晶体管的源极与所述负极输出端连接，所述开关晶体管的漏极与所述负极供电引脚连接。
3. 根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括：第一电阻和第一稳压二极管；

   所述第一电阻的一端与所述正极供电引脚连接，所述第一电阻的另一端与所述第一稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的正极与所述开关晶体管的栅极连接。
4. 根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制模块，还包括：第二稳压二极管、第二电阻和电容；

   所述第二稳压二极管的负极与所述开关晶体管的栅极连接，所述第二稳压二极管的正极与所述开关晶体管的源极连接；

   所述第二电阻的一端与所述开关晶体管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述开关晶体管的源极连接；

   所述电容的一端与所述开关晶体管的栅极连接，所述电容的另一端与所述开关晶体管的源极连接。
5. 根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：受电端设备集成芯片；

   所述受电端设备集成芯片的欠压锁定引脚与所述正极供电引脚连接，所述受电端设备集成芯片的回路引脚与所述负极供电引脚连接，所述受电端设备集成芯片的负极电源引脚与所述负极输出端连接，所述受电端设备集成芯片的正极电源引脚与所述正极供电引脚连接；

   所述受电端设备集成芯片的检测引脚和分级引脚悬空。
6. 根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制模块，还包括：第三电阻、第四电阻和第五电阻；

   所述第三电阻的一端与所述正极供电引脚连接，所述第三电阻的另一端与所述欠压锁定引脚连接；

   所述第四电阻的一端与所述欠压锁定引脚连接，所述第四电阻的另一端与所述负极输出端连接；

   所述第五电阻的一端与所述受电端设备集成芯片的限流引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述负极输出端连接。
7. 根据权利要求1至6任一所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括：第一防护器件、第二防护器件和第三防护器件；

   所述第一防护器件的一端与所述正极供电引脚连接，所述第一防护器件的另一端与所述负极供电引脚连接；

   所述第二防护器件的一端与所述负极输出端连接，所述第二防护器件的另一端与所述负极供电引脚连接；

   所述第三防护器件的负极与所述正极供电引脚连接，所述第三防护器件的正极与所述负极输出端连接。
8. 根据权利要求1至6任一所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路包括：两个整流模块，所述中继设备的输入接口包括八个输入引脚；

   所述两个整流模块中，一个整流模块的输入端与所述输入接口的四个输入引脚连接，另一个整流模块的输入端与所述输入接口的另外四个输入引脚连接。
9. 一种中继设备，其特征在于，所述中继设备包括：用于转发信号的中 继电路，以及如权利要求1至8任一所述的供电电路；

   所述中继电路的正极与所述供电电路的正极供电引脚连接，所述中继电路的负极与所述供电电路的负极供电引脚连接。
10. 根据权利要求9所述的中继设备，其特征在于，所述中继设备还包括：第一变压器和第二变压器；

    所述中继电路通过所述第一变压器与所述中继设备的输入接口连接，所述中继电路还通过所述第二变压器与所述中继设备的输出接口连接。
11. 一种中继设备，其特征在于，所述中继设备还用于连接第一网络线缆和第二网络线缆；所述中继设备包括如权利要求1至8任一所述的供电电路；所述中继设备还包括：

    与所述第一网络线缆相连的第一PHY芯片和与所述第二网络线缆相连的第二PHY芯片，所述第一PHY芯片的数据发送接头与所述第二PHY芯片的数据接收接头通信连接，所述第一PHY芯片的数据接收接头与所述第二PHY芯片的数据发送接头通信连接；所述供电电路与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片供电连接。
12. 根据权利要求11所述的中继设备，其特征在于，所述第一PHY芯片与所述第一网络线缆之间以及所述第二PHY芯片与所述第二网络线缆之间均通过RJ45接口相连。
13. 根据权利要求11所述的中继设备，其特征在于，所述第一PHY芯片包括第一收发接口，所述第一PHY芯片的所述数据发送接头和所述第一PHY芯片的所述数据接收接头集成于所述第一收发接口中；所述第二PHY芯片包括第二收发接口，所述第二PHY芯片的所述数据发送接头和所述第二PHY芯片的所述数据接收接头集成于所述第二收发接口中；所述第一收发接口与所述第二收发接口插接配合。
14. 根据权利要求13所述的中继设备，其特征在于，所述第一收发接口和所述第二收发接口均为RMII接口、GMII接口、RGMII接口或MII接口。
15. 根据权利要求11所述的中继设备，其特征在于，所述中继设备还包括外壳，所述第一PHY芯片、所述第二PHY芯片、所述供电电路均设置在所述外壳内。
16. 根据权利要求15所述的中继设备，其特征在于，所述中继设备还包括MCU控制芯片，所述MCU控制芯片设置在所述外壳内，所述MCU控制芯片与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片相连，且用于控制所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片的初始化及匹配所述第一PHY芯片与所述第二PHY芯片之间的网速。
17. 根据权利要求16所述的中继设备，其特征在于，所述第一PHY芯片上设置有与所述MCU控制芯片相连的第一MDIO接口，所述第二PHY芯片上设置有与所述MCU控制芯片相连的第二MDIO接口。
18. 根据权利要求15所述的中继设备，其特征在于，所述中继设备还包括与所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片均相连的时钟电路，所述时钟电路设置在所述外壳内，所述时钟电路用于同步所述第一PHY芯片和所述第二PHY芯片之间的数据传输。
19. 根据权利要求18所述的中继设备，其特征在于，所述第一PHY芯片上设置有与所述时钟电路相连的第一CLKIN接口，所述第二PHY芯片上设置有与所述时钟电路相连的第二CLKIN接口。
20. 一种以太网供电系统，其特征在于，所述系统包括：

    供电端设备、受电端设备以及如权利要求9-19任一项所述的中继设备；

    所述中继设备的输入接口与所述供电端设备连接，所述中继设备的输出接口与所述受电端设备连接。
21. 根据权利要求20所述的系统，其特征在于，还包括：第一网络线缆和第二网络线缆，所述第一网络线缆和所述第二网络线缆之间通过权利要求11-19中任一项所述的中继设备相连。

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