低成本的PoE透傳供電電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及一種PoE供電電路，具體的，是一種低成本的PoE透傳供電電路。
【背景技術】
[0002]PoE是在標準以太網雙絞線上傳輸數據的同時傳輸電源給遠端設備的一種技術。這個技術對于那些不方便布線，或者布線成本高昂，或者根本無法單獨布線提供電源的設備，諸如IP電話，無線AP，網絡攝像頭，網絡交換機，嵌入式電腦等大有幫助。PoE有些時候比較類似于現有的POTS有線電話網絡，不需要改動任何基礎網絡設施就可以在傳輸電源的同時傳送數據。標準定義了兩種設備:PoE供電設備Power Sourcing Equipment (PSE)以及PoE受電設備Powered Devices (PD)，由施電設備提供電源給受電設備。
[0003]PSE可以通過數據線供電，即網線的(1/2，3/6)供電，也可以通過空閑線供電，即(4/5，7/8)供電，只需要實現一種即可。H)需要同時支持數據線和空閑線受電。
[0004]隨著智能家居、無線監控等網絡的建設，對無線路由器、無線面板AP等產品提出了 PoE供電透傳(pass through)功能的需求:設備既要支持F1D受電，同時又能給下一級設備提供供電功能。如面板式AP由PoE交換機提供電源，同時需要有網口給IP phone供電。
[0005]參見圖1，現有技術的供電方案，采用H)芯片+PSE芯片來實現PoE透傳功能，PD芯片完成分級、檢測、緩起功能，同時PSE芯片實現對下一級ro設備的供電功能。
[0006]這種方法的實現帶來成本的顯著上升，PSE主要以多端口芯片為主，單端口芯片較少，芯片及外圍電路器件數量增加較多，成本高；而且單端口 PSE芯片很少提供管理接口，CPU無法實現對PSE電源的管理。
[0007]因此，如何降低成本，無須采用專門的PSE芯片，采用簡單的器件實現PSE的透傳供電功能，以節約成本，有利于低端產品的實現，成為現有技術亟需解決的技術問題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于提出一種低成本的PoE透傳供電電路，通過簡單的電壓比較器、MOS等實現PSE的透傳供電功能，過流保護功能，以及軟件可配置PSE透傳供電的開啟和關斷功能，不需要專用的PSE芯片，成本上有較大節約，尤其有利于低端產品的實現。
[0009]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0010]一種PoE透傳供電電路，其特征在于:
[0011 ] 包括48V供電電源正極Vmain和直流電源回流端BGND，在直流電源回流端BGND中串聯一個過流檢測電路Rl，所述過流檢測電路Rl輸出過流保護控制信號PSE_enablel，并接入包含有MOS管Ql的MOS控制電路W1，所述MOS管控制電路Wl還接入GP1控制信號PSE_en，過流保護控制信號PSE_enablel和GP1控制信號PSE_en共同控制MOS管控制電路Wl中的MOS管Ql的導通和關閉，MOS管控制電路Wl的輸出端連接網口電源輸出負極Port_NEG,所述網口電源輸出負極Port_NEG與Vmain之間連接有濾波電容Cl，濾波電容Cl兩端并聯一顆瞬變電壓抑制二極管(TVS)D1，D1再串聯一顆瞬變電壓抑制二極管(TVS)D2，D2另一端連接BGND.在Dl后面并聯壓敏電阻RV1，一起對電源輸出電路進行防護，同時在RVl兩端串聯共模電感LI以改善EMC指標，共模電感LI另一端的兩針與網口連接器Jl的空閑線.
[0012]優選地，所述過流檢測電路Rl為:網口電源輸出負極Port_NEG和直流電源回流端BGND并聯一顆過流檢測電阻R5.在R5后面并聯一顆濾波電容C5，濾波電容C5接地針連接到比較器Ul的第4針，Ul的第3針同時連接濾波電容C5的另一端和限流電阻R4，R4另一端連接到網口電源輸出負極Port_NEG，Vdd為比較器Ul的工作供電電壓，為比較器Ul的第3針提供對比電平，供電電壓Vdd經過電阻R2，R3分壓后與第3針電壓進行比較，其中Vdd與BGND之間串聯電阻R2和R3，R2的一端連接至Vdd，另外一端同時連接到比較器Ul的第2針和電阻R3，電阻R3的另一端連接到BGND.在R3兩端并聯一顆濾波電容C3，R2和R3組成Vdd的分壓電阻，經過分壓得到設計要求的電壓值；比較器Ul的第2，3針經過電壓比較在Ul的第I針經過串聯電阻R7得到輸出結果端outputl,輸出結果端outputl經過上拉電阻R6連接至Vdd，并經過濾波電容C4接地，輸出結果端outputl還與比較器第7針直接相連，使得第7針與第8針相比較，第8針電壓Vdd經過與BGND之間的串聯的R8，R9分壓而得，R8連接Vdd，R9連接BGND，R9同時并聯濾波電容C6，第7針和第8針比較后經過第6針串聯電阻RlO后輸出過流保護控制信號PSE_enablel，比較器Ul的第5針為Ul的供電針連接至供電電壓Vdd。
[0013]優選地，MOS管控制電路Wl為，CPU輸出GP1控制信號PSE_en，經過串聯限流電阻Rll與上拉電阻R13連接到光耦U2陽極，光耦U2的陽極還連接有上拉電阻R13，所述上拉電阻R13 —端上拉3.3V，一端連接到光耦U2的陽極，R12 一端連接PSE_en，一端連接光耦U2的陰極，同時與接地電阻R14另一端相連，組成一個分壓電路；光耦U2的集電極接入過流保護控制信號PSE_enablel，并通過R16上拉到Vdd，同時連接到三極管Q2的基極；Vdd經過串聯電阻R17連接到三極管Q2的發射極還，還繼續與接地電阻R18的另一端相連，構成分壓電路，R18的另外一端連接到BGND ;光耦U2的發射極串聯電阻R15到BGND，在光耦U2的發射極與Vdd端之間連接有瞬變電壓抑制二極管D3，保護光耦U2 ；
[0014]三極管Q2的集電極通過串聯電阻R19到BGND，在電阻R19兩端同時分別并聯瞬變電壓抑制二極管D4和電容C10，三極管Q2的集電極還通過串聯限流電阻R21與MOS管Q3的G極相連，通過直接串聯的R20和C9與MOS管Ql的D極連接，串聯的R20和C9構成RC反饋電路，三極管Q2的集電極與MOS管Ql的G極相連，MOS管Ql的S極接直流電源回流端BGND，MOS管Ql的D極經過串聯限流電阻R22連接到網口電源輸出負極Port_NEG。
[0015]優選地，所述過流檢測電路Rl中，所述供電電壓Vdd還經過濾波電容C7后連接到直流電源回流端BGND，過流保護控制信號PSE_enablel經過濾波電容C8連接至BGND。
[0016]優選地，Vdd由Vmain通過TL431/432轉換提供。
[0017]優選地，MOS管Ql為NMOS管，空閑線為45，78線。
[0018]優選地，透傳的實際輸出功率要降額80%考慮。
[0019]本發明的48V電源(Vmain/BGND)通過過流檢測電路Rl，MOS控制電路Wl，以及防護電路D1/D2、共模濾波電路L1/C2后，通過網口 RJ45的引腳輸出。48V電源直接通過空閑線供電，避免通過數據線對本地網口芯片防護能力減弱，向下一級H)設備提供電源。本發明利用簡單的電壓比較器、MOS管、光耦等分立元件實現PSE供電透傳功能，，電路簡單，成本較低，滿足對IP Phone、IP Cmera等的級聯供電功能；進一步簡化電路降低成本，刪除過流檢測保護電路，只需要通過軟件控制電源輸出的開啟和關閉；通過光耦、TVS和壓敏等實現對PSE電路的防護功能，以及對主芯片GP1引腳的防護。
【附圖說明】
[0020]圖1是現有技術中的PoE供電圖；
[0021]圖2是根據本發明的具體實施例的PoE透傳供電電路原理圖；
[0022]圖3是根據本發明的另一個具體實施例的過流檢測電路圖
[0023]圖4是根據本發明的又一個具體實施例的MOS控制開關電路圖。
【具體實施方式】
[0024]如下為本發明中涉及的縮略語和關鍵術語定義
[0025]PoE:Power over Ethernet，簡稱為以太網供電。指在現有的以太網布線基礎架構不作任何改動的情況下，為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線AP、網絡攝像機等)傳輸數據信號的同時提供直流供電的技術。
[0026]PSE:power-sourcing equipment供電設備，主要功能是在鏈路段上尋找H)，檢測PDj^ro分類，向鏈路供電，監控鏈路電源以及從鏈路上移除電源。
[0027]PD:Powered Device受電設備，可以直接從PSE端接受供電，或者向PSE端請求供電，不要求必須具有請求供電的能力。
[0028]IEEE802.af:首個PoE供電標準，輸出最大功率為15.4W，2003年6月發布。規定了遠程系統中的電力檢測和控制事項，并對路由器、交換機和集線器通過以太網電纜向IP電話、安全系統以及無線LAN接入點等設備供電的方式進行了規定。
[0029]IEEE802.at:在兼容802.3af的基礎上，提供更大的供電需求，滿足新的需求，最大輸出30，標準于2009年發布。
[0030]本發明基于標準的ro設備，通過增加過流檢測保護電路、GP1控制開關電路，實現對PSE透傳供電的功能。本發明為標準H)受電電路，PoE電源輸入后，經過整流橋的整流，支持從數據線、空閑線取電，PD芯片能夠實現檢測、分級、緩起等功能。
[0031]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0032]實施例1:
[0033]參見圖2，列出了根據本發明的具體實施例的PoE透傳供電電路圖，包括48V供電電源正極Vmain和直流電源回流端BGND，在直流電源回流端BGND中串聯一個過流檢測電路Rl，所述過流檢測電路Rl輸出過流保護控制信號PSE_enablel，并接入包含有MOS管Ql的MOS控制電路W1，所述MOS管控制電路Wl還接入GP1控制信號PSE_en，過流保護控制信號PSE_enablel和GP1控制信號PSE_en共同控制MOS管控制電路Wl中的MOS管Ql的導通和關閉，MOS管控制電路Wl的輸出端連接網口電源輸出負極Port_NEG，所述網口電源輸出負極Port_NEG與Vmain之間連接有濾波電容Cl，濾波電容Cl兩端并聯一顆瞬變電壓抑制二極管(TVS)D1，D1再串聯一顆瞬變電壓抑制二極管(TVS)D2，D2另一端連接BGND.在Dl后面并聯壓敏電阻RV1，一起對電源輸出電路進行防護，同時在RVl兩端串聯共模電感LI以改善EMC指標，共模電感LI另一端的兩針與網口連接器Jl的空閑線(一般為45，78)相連。
[0034]本實施例48V電源(Vmain/BGND)通過過流檢測電路Rl，MOS控制電路Wl，以及防護電路D1/D2、共模濾波電路L1/C2后，通過網口 RJ45的引腳輸出。48V電源直接通過空閑線供電，避免通過數據線對本地網口芯片防護能力減弱，向下一級H)設備提供電源。
[0035]其中，所述過流檢測電路Rl可以為過流檢測電阻Rl，MOS管Ql可以為NMOS管，空閑線可以為45，78線。