专利名称：一种poe以太网供电防雷的系统及方法
技术领域：
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种POE以太网供电防雷的系统及方法。
背景技术：
POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat. 5布线基础架构不作任何改动的情况下，为一些基于IP的终端的设备如IP电话机、无线局域网接入点AP、POE网络打印机或网络摄像机等在传输数据信号的同时，为其提供直流供电。POE也被称为基于局域网的供电系统(Power over LAN，简称POL)、有源以太网(Active Ethernet)或以太网供电等,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。 图I是本发明背景技术中现有的POE系统的结构示意图；如图I所示，现有的POE系统主要包括电源提供设备(Power Sourcing Equipment,简称PSE)和电源应用设备(Powered Device)两部分；其中，PSE设备是为以太网客户端设备进行供电，同时也是整个POE以太网系统供电过程的管理者，而ro设备是接受供电的PSE负载，即ro为poe系统的客户端设备，如IP电话、网络安全摄像机、AP、掌上电脑(PDA)或移动电话充电器等。由于以太网设备和RJ45都是基于IEEE 802. 3AF标准(功率最大支持13W)或IEEE802. 3AT标准(功率最大支持30W)建立有关受电端设备H)的连接情况、设备类型及功耗级别等方面的信息联系，并以此为根据PSE通过以太网向H)供电；所以，基于IEEE 802. 3AF标准的以太网设备在其功率不超过13W时，或基于IEEE 802. 3AT标准的以太网设备在其功率不超过30W时，一般均可从RJ45插座上获取相应的电力。所以，随着现在POE以太网供电技术也越来越成熟，POE以太网供电得到了广泛的应用；但是，由于目前POE以太网供电系统中没有完善的避雷技术，在遭遇雷击天气时，应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备存在着被雷击而毁坏的隐患。
发明内容
针对现有的POE以太网供电系统中存在的上述问题，现提供一种能够有效避免遭遇雷击时，雷电信号对应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的影响，以保护POE以太网供电系统及应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的安全。本发明的目的是通过下述技术方案实现的本发明提供了一种POE以太网供电防雷的系统，应用于设置有RJ45接口的POE以太网的供电系统的电源设备及与该POE以太网的供电系统连接的客户端的负载设备上，其中，包括一级防雷电路模块和二级防雷电路模块；所述电源设备的正负极通过所述一级防雷电路模块接地，所述负载设备通过所述二级防雷电路模块接地，且所述二级防雷电路模块与所述RJ45接口的虚拟端口输出端连接；
其中，所述一级防雷电路模块中设置有气体放电管(Gas Discharge Tube,简称OTT),所述二级防雷电路模块中设置有瞬态电压抑制二极管(Transient VoltageSuppressors,简称TVS)和普通二极管。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述电源设备包括POE网络变压器，所述RJ45接口通过POE网络变压器中的中心抽头与所述一级防雷电路模块连接。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述RJ45接口供电端口与所述中心抽头连接。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述RJ45接口的1、2端口与所述中心抽头的正极连接，所述RJ45接口的3、6端口与所述中心抽头的负极连接。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述RJ45接口的1、2端口通过一气体放电管接地，所述RJ45接口的3、6端口通过另一气体放电管接地。 上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述负载设备上连接有一电源模块，所述电源模块通过瞬态电压抑制二极管接地。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，所述负载设备通过二极管接地。上述的POE以太网供电防雷的系统，其中，二极管的型号为SIG-7。本发明还公开了一种POE以太网供电防雷的方法，应用于如上述的POE以太网供电防雷的系统，所述负载设备上连接有电源模块，其中，包括以下步骤当雷击到所述POE以太网的供电系统上时，雷击信号被耦合到所述RJ45接口，并通过所述一级防雷电路模块中的气体放电管将部分雷击信号释放到大地上；剩余的雷击信号形成气体放电管的残压，并耦合到所述RJ45接口的虚拟端口和所述电源模块上，所述电源模块通过所述瞬态电压抑制二极管接地，所述虚拟端口通过所述普通二极管接地。综上所述，本发明一种POE以太网供电防雷的系统及方法，通过设置的一级防雷电路模块通过GDT将击中在以太网供电系统上的雷电信号释放到大地上，而残余雷击信号形成的GDT残压则会耦合到RJ45接口的虚拟端口和负载设备的电源模块上，虚拟端口上的残压通过瞬态电压抑制二极管接地，而负载设备的电源模块上通过普通的二极管接地即可将残压释放，进而能够有效避免遭遇雷击时，雷电信号对应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的影响，以保护POE以太网供电系统及应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的安全，且电路简单，工艺成本低，便于推广应用。
图I是本发明现有的POE系统的结构示意图；图2为本发明实施例中一级防雷电路模块的电路结构示意图；图3为本发明实施例中二级防雷电路模块里负载设备防雷电路的结构示意图；图4为本发明实施例中二级防雷电路模块里负载设备的电源模块的防雷电路的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明
图2为本发明实施例中一级防雷电路模块的电路结构示意图，图3为本发明实施例中二级防雷电路模块里负载设备防雷电路的结构示意图，图4为本发明实施例中二级防雷电路模块里负载设备的电源模块的防雷电路的结构示意图。一种POE以太网供电防雷的系统，主要应用于设置有RJ45接口的POE以太网的供电系统的电源设备及与该POE以太网的供电系统连接的客户端的负载设备上，包括设置有气体放电管(Gas Discharge Tube,简称⑶T)的一级防雷电路模块,及设置有瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressors,简称TVS)和普通二极管的二级防雷电路模块；其中，电源设备的正负极通过一级防雷电路模块接地，负载设备通过二级防雷电路模块接地，且二级防雷电路模块与RJ45接口的虚拟端口输出端连接。如图2所示，RJ45接口的1、2端口与电源设备中的POE网络变压器的中心抽头正极RT7连接后，通过气体放电管(Gas Discharge Tube，简称⑶T) TVS15接地，且POE网络变压器的中心抽头正极RT7与所述TVS15连接的一端，还依次通过串联的电阻R266和电容 C561接地；RJ45接口的3、6端口与电源设备中的POE网络变压器的中心抽头的负极NEG7连接后，通过气体放电管(Gas Discharge Tube，简称⑶T)TVS16接地，且POE网络变压器的中心抽头负极NEG7与所述TVS16连接的一端，还依次通过串联的电阻R26和电容C300接地；其中，电阻 R266、R277 的阻值均为 75 Ω，电容 C300、C561 均为 1000PF/3KV, TVS15.TVS16型号均为BC201N ;当雷击信号耦合RJ45端口的1、2、3和6的管脚时，通过网络变压器的中心抽头的正极RT7和负极NEG7，分别经过TVS15和TVS16，将雷击信号释放到大地，以达到避雷的效果，从而保护应用于POE以太网供电系统中的局端设备的损伤；其中，48v+/_电源在加到RJ45端口的I、2、3、6管脚连接的中心抽头上，使得RJ45端口的I、2、3、6管脚同时传输数据和供电。另外，若采用RJ45端口的4、5、7和8管脚供电时，则在该RJ45端口的4、5、7和8的管脚上进行防雷，当采用RJ45端口的所有管脚进行供电时，则全部管脚都要进行防雷设置，包括同时供电和传输数据的管脚。如图3所示，负载设备连接端GATEO (PD_FET_GATE0)与型号为FDT361的三极管Q2的栅极连接，该三极管Q2的源级S端通过电阻R33与负载设备量测接地端G连接，该三极管Q2的漏极D端通过保险丝F与型号为S1G-7的二极管D30的负极端连接，该二极管D30的正极端与负载设备量测接地端G (PD_SENSE_NEG)连接；上述二极管D30的负极端还分别与型号为SSllO的二极管Dl的正极端、阻值为46.4kQ的电阻R3的一端和型号为3216FF-1A的保险丝Fl的一端连接，二极管Dl的负极端和电阻R3的另一端均与电源模块DC48V连接，且保险丝Fl的另一端通过并联的电容C2、C3与电源模块DC48V连接，且该保险丝Fl与电容C3连接的一端还与RJ45接口的虚拟端口输出端Tl (VP0RT_NEG_0UT)连接；其中，并联的电容C2和C3的型号均为IOONf/. x7r/100V。如图4所示，电源模块DC48V还通过型号为SMCJ58A的TVS 二极管D37接地，且该二极管D37的正极端接地。由于经过GTD放电管TVS15和TVS16的放电动作，大部分雷击信号被释放到大地上，但是残余的雷击信号会耦合到Tl和DC48V端，耦合到Tl端的雷击信号经D30释放到G端，而DC48V端上的雷击信号则会经D37释放，这样就能将残余的雷击信号释放出去，以达到避雷的效果，从而保护应用于POE以太网供电系统中的负载设备的损伤。
如图2-4所示，一种POE以太网供电防雷的方法，应用于上述的POE以太网供电防雷的系统，负载设备上连接有电源模块DC48V，其中，包括以下步骤首先，当雷击到POE以太网的供电系统上时，雷击信号被耦合到RJ45接口，经POE网络变压器的中心抽头，并通过一级防雷电路模块中的气体放电管TVS15和TVS16将绝大部分的雷击信号释放到大地上。其次，剩余的雷击信号耦合到RJ45接口的虚拟端口 Tl和电源模块连接端DC48V上，电源模块的连接端DC48V通过瞬态电压抑制二极管D37接地，虚拟端口 Tl通过二极管D30接地。由于雷击信号经过一级防雷电路模块和二级防雷电路模块的释放到大地上，从而使得POE以太网供电系统遭遇雷击时，能将雷击信号全部导入大地，从而有效避免连接在POE以太网供电系统上的中局端设备和终端设备因雷击而损坏，以保障用户和网络运营商的设备在雷雨天气时的安全运行。
综上所述，本发明一种POE以太网供电防雷的系统及方法，通过设置的一级防雷电路模块通过GDT将击中在以太网供电系统上的雷电信号释放到大地上，而残余雷击信号形成的GDT残压则会耦合到RJ45接口的虚拟端口和负载设备的电源模块上，虚拟端口上的残压通过瞬态电压抑制二极管接地，而负载设备的电源模块上通过普通的二极管接地即可将残压释放，进而能够有效避免遭遇雷击时，雷电信号对应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的影响，以保护POE以太网供电系统及应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的安全，且电路简单，工艺成本低，便于推广应用。通过说明和附图，给出了具体实施方式
的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
权利要求
1.一种POE以太网供电防雷的系统，应用于设置有RJ45接口的POE以太网的供电系统的电源设备及与该POE以太网的供电系统连接的客户端的负载设备上，其特征在于，包括一级防雷电路模块和二级防雷电路模块； 所述电源设备的正负极通过所述一级防雷电路模块接地，所述负载设备通过所述二级防雷电路模块接地，且所述二级防雷电路模块与所述RJ45接口的虚拟端口输出端连接； 其中，所述一级防雷电路模块中设置有气体放电管，所述二级防雷电路模块中设置有瞬态电压抑制二极管和普通二极管。
2.根据权利要求I所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述电源设备包括POE网络变压器，所述RJ45接口通过POE网络变压器中的中心抽头与所述一级防雷电路模块连接。
3.根据权利要求2所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述RJ45接口的1、2端口与所述中心抽头的正极连接，所述RJ45接口的3、6端口与所述中心抽头的负极连接。
4.根据权利要求3所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述RJ45接口的1、2端口通过一气体放电管接地，所述RJ45接口的3、6端口通过另一气体放电管接地。
5.根据权利要求2所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述RJ45接口供电立而口与所述中心抽头连接。
6.根据权利要求I所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述负载设备上连接有一电源模块，所述电源模块通过瞬态电压抑制二极管接地。
7.根据权利要求I所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，所述负载设备通过二极管接地。
8.根据权利要求7所述的POE以太网供电防雷的系统，其特征在于，二极管的型号为SIG-7ο
9.一种POE以太网供电防雷的方法,应用于如权利要求1-8中任意一项所述的POE以太网供电防雷的系统，所述负载设备上连接有电源模块，其特征在于，包括以下步骤 当雷击到所述POE以太网的供电系统上时，雷击信号耦合到所述RJ45接口，并通过所述一级防雷电路模块中的气体放电管将部分雷击信号释放到大地上； 剩余的雷击信号形成气体放电管的残压，并耦合到所述RJ45接口的虚拟端口和所述电源模块上，所述电源模块通过所述瞬态电压抑制二极管接地，所述虚拟端口通过所述普通二极管接地。
全文摘要
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种POE以太网供电防雷的系统及方法；本发明设置的一级防雷电路模块通过GDT将击中在以太网供电系统上的雷电信号释放到大地上，而残余雷击信号形成的GDT残压则会耦合到RJ45接口的虚拟端口和负载设备的电源模块上，虚拟端口上的残压通过瞬态电压抑制二极管接地，而负载设备的电源模块上通过普通的二极管接地即可将残压释放，进而能够有效避免遭遇雷击时，雷电信号对应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的影响，以保护POE以太网供电系统及应用于POE以太网供电系统中的局端设备和终端设备的安全，且电路简单，工艺成本低，便于推广应用。
文档编号H02H9/04GK102969706SQ20121048287
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者刘沁峰 申请人:上海斐讯数据通信技术有限公司