一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以太網供電系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以太網供電系統，可靠性較高。該供電設備的抗沖擊電路包括儲能模塊和在上述供電設備的供電階段處于閉合狀態的開關模塊；上述儲能模塊的第一端連接上述供電設備的正輸出端；上述儲能模塊的第二端連接上述開關模塊的第一端；上述開關模塊的第二端連接上述供電設備的負輸出端。
【專利說明】
一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以太網供電系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及電源技術領域，尤其涉及一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以 太網供電系統。
【背景技術】
[0002] P0E(Power Over Ethernet，以太網供電）技術是一種利用網線傳輸電能，為網絡 終端設備提供直流電的技術。
[0003] 現有技術中，Ρ0Ε系統如圖1所示，包括供電設備和受電設備，其中，供電設備包括 系統電源、控制器、NM0S管Ql(N-Metal-〇xide_Semiconductor Field Effect Transistor, N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管)和電阻器Rl。現有供電設備的工作階段分為檢測階 段、分級階段和供電階段三個階段，三個階段的操作主要由供電設備中的控制器實現。在檢 測階段，控制器控制匪0S管Q1處于關斷狀態，在out端口輸出很小的電壓信號，檢測受電設 備是否合法;在分級階段，控制器仍控制NM0S管Q1處于關斷狀態，提高out端口輸出的電壓 信號，識別出受電設備的功率等級;在供電階段，控制器控制匪0S管Q1處于導通狀態，供電 設備直接將系統電源提供給受電設備，并由控制器確認供電設備的輸出功率不超過受電設 備功率等級的最大功率，完成對受電設備的供電。
[0004] 但是，在供電設備的供電階段中，很多受電設備在某些特殊場景的瞬時功率會很 大，超過其功率等級的最大功率，造成供電設備中的控制器開啟功率保護，供電設備停止供 電。即現有的供電設備無法解決在供電階段發生瞬時電流沖擊的問題，可靠性較低。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以太網供電系統，能 夠解決在供電設備的供電階段發生瞬時電流沖擊、可靠性較低的問題。
[0006] 本發明實施例提供一種供電設備的抗沖擊電路，包括儲能模塊和在上述供電設備 的供電階段處于閉合狀態的開關模塊；
[0007]上述儲能模塊的第一端連接上述供電設備的正輸出端;上述儲能模塊的第二端連 接上述開關模塊的第一端;上述開關模塊的第二端連接上述供電設備的負輸出端。
[0008] 本發明實施例還提供一種供電設備，包括上述的抗沖擊電路。
[0009] 本發明實施例還提供一種以太網供電系統，包括上述的供電設備。
[0010] 本發明有益效果包括：
[0011] 本發明實施例提供的方案中，抗沖擊電路的開關模塊在供電設備的供電階段處于 閉合狀態，使儲能模塊在供電階段與受電設備連接，當受電設備的瞬時功率突然增大、致使 瞬時電流沖擊發生時，由儲能模塊提供瞬時電流，因此，不會導致供電設備中的控制器開啟 功率保護，使供電設備停止供電。相比于現有技術，解決了在供電設備的供電階段發生瞬時 電流沖擊的問題，可靠性較高。
[0012] 本申請的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優點可通過在所寫的說明 書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0013] 附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明實施 例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0014] 圖1為現有技術中Ρ0Ε系統的示意圖；
[0015] 圖2為本發明實施例提供的抗沖擊電路的示意圖之一；
[0016] 圖3為本發明實施例提供的抗沖擊電路的示意圖之二；
[0017] 圖4為本發明實施例提供的抗沖擊電路的詳細示意圖；
[0018] 圖5為本發明實施例提供的抗沖擊電路在工作中的信號時序圖；
[0019 ]圖6為本發明實施例提供的抗沖擊電路在供電階段時的等效電路。
【具體實施方式】
[0020] 為了給出解決在供電設備的供電階段發生瞬時電流沖擊的實現方案，本發明實施 例提供了一種供電設備的抗沖擊電路、供電設備及以太網供電系統，以下結合說明書附圖 對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋 本發明，并不用于限定本發明。并且在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特 征可以相互組合。
[0021] 本發明實施例提供一種供電設備的抗沖擊電路，如圖2所示，可以包括儲能模塊 201和在供電設備的供電階段處于閉合狀態的開關模塊202;
[0022]儲能模塊201的第一端11連接上述供電設備的正輸出端;儲能模塊201的第二端12 連接開關模塊202的第一端21;開關模塊202的第二端22連接上述供電設備的負輸出端。 [0023]具體地，開關模塊202在供電設備的供電階段處于閉合狀態，使儲能模塊201在供 電階段與受電設備連接，當受電設備的瞬時功率突然增大、致使瞬時電流沖擊發生時，由儲 能模塊201提供瞬時電流，從而防止供電設備中的控制器開啟功率保護。
[0024] 進一步地，開關模塊202在供電設備除供電階段以外的其它階段處于關斷狀態，可 以使本發明實施例提供的抗沖擊電路不影響供電設備在其它階段原有的工作機制。
[0025] 在本發明的一個具體實施例中，開關模塊202的通斷控制可以單獨設置控制器實 現。
[0026] 在本發明的另一個具體實施例中，開關模塊202的通斷控制也可以采用供電設備 中的現有控制器實現。即此時，開關模塊202的控制端20可以連接供電設備的控制器，由該 控制器對開關模塊202的通斷進行控制。
[0027] 較佳的，本發明實施例提供的抗沖擊電路，如圖3所示，除了包括儲能模塊201和開 關模塊202,還可以包括為儲能模塊201進行預充電的充電模塊203;充電模塊203的第一端 31連接儲能模塊201的第二端12;充電模塊203的第二端32接地。
[0028] 此時，充電模塊203可以在供電設備進入檢測階段前，采用系統電源在抗沖擊電路 的內部為儲能模塊201進行充電，不會影響供電設備的正常供電，并且實現了儲能模塊201 的自動充電，不需要人為干預。
[0029 ]具體實施時，本發明實施例提供的抗沖擊電路中的儲能模塊201可以為電容器，也 可以為蓄電池。但需要說明的是，電容器和蓄電池僅為示例，其它任意可以儲能并釋放的器 件均可以作為本發明實施例提供的抗沖擊電路中的儲能模塊201的具體實現方式。
[0030] 具體實施時，本發明實施例提供的抗沖擊電路中的開關模塊202可以為NM0S管，此 時，開關模塊202的第一端21為匪0S管Q2的漏極D2,開關模塊202的第二端22為匪0S管Q2的 源極S2，開關模塊202的控制端20為NM0S管Q2的柵極G2;當然，本發明實施例提供的抗沖擊 電路中的開關模塊202也可以為繼電器等其它可以作為開關進行控制的器件。
[0031] 具體實施時，本發明實施例提供的抗沖擊電路中的充電模塊203可以為電阻器，也 可以采用其它方式實現，在此不再舉例詳述。
[0032]當圖3所示的抗沖擊電路中，儲能模塊201具體采用電容器C1實現、開關模塊202具 體采用NM0S管Q2實現、充電模塊203具體采用電阻器R2實現時，抗沖擊電路的詳細示意圖如 圖4所示。
[0033] 此時，匪0S管Q2的通斷也可以由供電設備中的控制器進行控制，并且和供電設備 中的NM0S管Q1共用一個控制信號。即NM0S管Q2的柵極G2連接供電設備中的控制器的gate端 □ 〇
[0034]為了進一步說明本發明實施例提供的供電設備的抗沖擊電路，下面以圖4所示的 抗沖擊電路為例，結合該抗沖擊電路在工作中的信號時序，對其工作原理進行闡述。
[0035]系統電源可以根據Ρ0Ε系統的實際應用場景來提供，在本發明實施例中采用了 53V 電壓。
[0036] 如圖5所示，一共展示了4幅電壓信號時序坐標圖，從上至下依次為:控制器out端 口的電壓Ucmt信號時序;控制器gate端口的電壓Ugate信號時序;儲能模塊201的第二端12的 電壓U 12信號時序;控制器sense端口的電壓Usense信號時序。
[0037]具體地，如圖5所示，Ο-tl階段為對抗沖擊電路中的儲能模塊201進行預充電的階 段;t2-t3階段為供電設備的檢測階段;t4-t5階段為供電設備的分級階段;t6-t8階段為供 電設備的供電階段;t7-t8階段為發生瞬時電流沖擊的階段。
[0038]當Ρ0Ε系統開始工作時，供電設備尚未進入檢測階段，控制器的gate端口輸出低電 平，此時，供電設備的NM0S管Q1和開關模塊202的NM0S管Q2關斷；系統電源通過儲能模塊201 的電容器C1和充電模塊203的電阻器R2對地放電，在此過程中，電容器C1完成充電。如圖5所 示，在檢測階段之前的預充電階段，儲能模塊201的第二端12的電壓值由53V緩慢下降到0V。 [0039] 進一步地，預充電的速度取決于電容器C1和電阻器R2的取值，其充電時間t可由如 下公式計算得到：
[0041]其中，(^為電容器C1的電容值；
[0042] ^為電阻器R2的電阻值；
[0043] V為對電容器C1進行充電的充電電壓值；
[0044] Vt為充電到t時刻時，電容器C1兩端的電壓值。
[0045] 具體地，在本發明實施例中，V的取值為53V，電容器C1的充電時間t可等效為電容 器C1的電壓Vt達到99%的充電電壓V時所需要的時間，經計算可得：
[0046] t = 5*ci*r2
[0047]較佳地，在本發明實施例中，將t設計為10ms，根據上述公式，可以選取ci = 10yf，r2 = 200 Ω 0
[0048] 如上所述，本發明實施例提供的抗沖擊電路中的儲能模塊可以在供電設備的檢測 階段之前完成儲能，避免對供電設備的正常工作造成影響。
[0049] 預充電結束以后，當受電設備接入供電設備時，控制器將發起檢測、分級和供電三 個階段的操作。
[0050] 在檢測階段和分級階段，如圖5所示，控制器的gate端口繼續保持低電平，此時，供 電設備的NM0S管Q1和開關模塊202的NM0S管Q2關斷;控制器的out端口分別輸出用于檢測的 檢測電壓，和用于分級的分級電壓。
[0051] 通常而言，在檢測階段，受電設備的輸入電壓應小于10V;在分級階段，受電設備的 輸入電壓應在15.5V-20.5V之間。因此，上述out端口輸出的檢測電壓應大于43V，輸出的分 級電壓應在32.5V-37.5V之間。具體地，在本發明實施例中，上述out端口輸出的檢測電壓為 45V，輸出的分級電壓為35V。
[0052]當進入供電階段時，如圖5所示，控制器的gate端口輸出高電平，此時，供電設備的 NM0S管Q1和開關模塊202的NM0S管Q2打開;控制器的out端口斷開連接;此時，供電設備的電 阻器R1與充電模塊203的電阻器R2處于并聯狀態。通常而言，根據現有技術中供電設備的工 作原理和對電容器進行充電的工作原理，上述電阻器R1的電阻值取值極小，上述電阻器R2 的電阻值取值較大;較佳地，在本發明實施例中，對R1取0.2 Ω，對R2取200 Ω，那么，上述電 阻器R1與上述電阻器R2并聯的結果等效于上述電阻器R1本身。因此，本實施例提供的抗沖 擊電路在供電階段可以等效成圖6所示的電路。
[0053]如上所述，供電設備工作在檢測階段和分級階段時，本發明實施例提供的抗沖擊 電路不與受電設備連接，不影響供電設備在檢測階段和分級階段原有的工作機制。僅當供 電設備進入供電階段時，抗沖擊電路中的儲能模塊才與受電設備連接。
[0054]當供電設備工作在供電階段時，如圖6所示，受電設備同時與系統電源和儲能模塊 201連接。當受電設備在供電階段發生瞬時電流沖擊時，如圖5所示，假定在控制器的out端 口檢測到受電設備發生幅度為VI的電壓變化，此時，儲能模塊201將為其提供大部分電能， 在儲能模塊201的第二端12可以檢測到幅度為V2的電壓變化，其中，V2~VI，該部分電能的 提供不會被控制器檢測到，因而不會觸發控制器的功率保護，也不會影響供電設備的正常 供電；而系統電源可能會為該瞬時電流沖擊提供極少量的電能，控制器可以在sense端口檢 測出幅度為V3的電壓變化;其中，V1 = V2+V3，同時，V2~V1，因而這極小部分電能的提供也 不會觸發控制器的功率保護。
[0055] 如上所述，當受電設備在供電階段發生瞬時功率突然增大時，儲能模塊可以提供 大部分電能，不會觸發控制器的功率保護，也不會影響供電設備的正常供電。
[0056] 綜上可知，本發明實施例提供的供電設備的抗沖擊電路，能夠解決在供電設備的 供電階段發生瞬時電流沖擊的問題，可靠性較高。
[0057] 基于同一發明構思，本發明實施例還提供一種供電設備，包括如上任一所述的抗 沖擊電路。
[0058]基于同一發明構思，本發明實施例還提供一種以太網供電系統，包括如上所述的 供電設備
[0059] 采用了上述抗沖擊電路的供電設備及采用了上述供電設備的以太網供電系統，可 以在供電階段抗瞬時電流沖擊，可靠性較高。
[0060] 盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造 性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優 選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0061] 顯然，本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發 明實施例的精神和范圍。這樣，倘若本發明實施例的這些修改和變型屬于本發明權利要求 及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1. 一種供電設備的抗沖擊電路，其特征在于，包括儲能模塊和在所述供電設備的供電 階段處于閉合狀態的開關模塊； 所述儲能模塊的第一端連接所述供電設備的正輸出端;所述儲能模塊的第二端連接所 述開關模塊的第一端;所述開關模塊的第二端連接所述供電設備的負輸出端。2. 如權利要求1所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述開關模塊的控制端連接所述供電 設備中的控制器，所述開關模塊由所述控制器進行控制。3. 如權利要求1所述的抗沖擊電路，其特征在于，還包括為所述儲能模塊進行預充電的 充電模塊； 所述充電模塊的第一端連接所述儲能模塊的第二端;所述充電模塊的第二端接地。4. 如權利要求3所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述充電模塊為電阻器。5. 如權利要求1-4任一所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述開關模塊為N溝道金屬氧 化物半導體場效應晶體管NMOS管。6. 如權利要求1-4任一所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述開關模塊為繼電器。7. 如權利要求1-4任一所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述儲能模塊為電容器。8. 如權利要求1-4任一所述的抗沖擊電路，其特征在于，所述儲能模塊為蓄電池。9. 一種供電設備，其特征在于，包括如權利要求1-8任一所述的抗沖擊電路。10. -種以太網供電系統，包括如權利要求9所述的供電設備。
【文檔編號】H02H9/02GK106026056SQ201610329326
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】劉明, 鄧志吉
【申請人】浙江大華技術股份有限公司