一种基于以太网供电的供电器及其保护电路的制作方法

本发明属于以太网供电技术领域，尤其涉及一种基于以太网供电的供电器及其保护电路。

背景技术：

以太网供电(poweroverethernet，poe)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，在为一些基于ip的终端(例如ip电话机、无线局域网接入点ap、网络摄像机等终端设备)传输数据信号的同时，还为此类终端设备提供直流供电的技术。poe技术能够在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，简化系统布线，降低网络基础设施的建设成本。然而poe供电器在使用的工程中，在电路出现短路异常的情况时，poe电源芯片会进入“打嗝保护模式”，以保护电源芯片不损坏。所谓“打嗝保护模式”，是指由于电路出现短路异常而导致的电源芯片不断重启的工作模式，然而，当电源芯片长时间出现“打嗝保护模式”会导致变压器和电源芯片温度升高以致损毁。

综上可知，现有的基于以太网供电的供电器在出现短路异常时，存在由于电源芯片长时间出现“打嗝保护模式”而导致变压器和电源芯片损毁的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于以太网供电的供电器及其保护电路，旨在解决现有的基于以太网供电的供电器在出现短路异常时，存在由于电源芯片长时间出现“打嗝保护模式”而导致变压器和电源芯片损毁的问题。

本发明提供了一种基于以太网供电的供电器保护电路，所述基于以太网供电的供电器保护电路包括：

稳压单元、偏置充放电单元、第一开关单元以及第二开关单元；

所述稳压单元的输入端与提供供电电压的供电电源连接，所述稳压单元的输出端与所述偏置充放电单元的输入端连接，所述偏置充放电单元的输出端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一开关单元的输入端与变压器连接，所述第一开关单元的输出端与电源芯片连接，所述第二开关单元的输入端与所述变压器的次级端连接，所述第二开关单元的输出端与所述偏置充放电单元连接；

当所述供电电源开始提供握手电压时，同时所述供电电源开始为所述变压器供电时，所述握手电压不大于所述稳压单元的击穿电压，即所述稳压单元不被击穿，所述偏置充放电单元失电不工作，保持低电平输出以使所述第一开关单元导通，进而使所述电源芯片得电开始按照行业标准与所述供电电源进行握手工作，所述变压器未得到所述电源芯片的震荡信号因而不输出耦合输出电压，所述第二开关单元不导通，无电平控制信号输出，即无旁路作用；

当所述电源芯片与所述供电电源握手成功时，所述供电电压值恢复行业标准并大于所述稳压单元的击穿电压，即所述稳压单元被击穿，所述稳压单元被击穿时，所述偏置充放电单元在起始得电阶段等效为短路，接力输出低电平，以使所述第一开关单元仍然保持导通，进而使所述电源芯片持续得电工作并输出震荡信号至所述变压器，所述变压器得到所述震荡信号开始输出耦合输出电压；

当所述变压器的次级端输出耦合输出电压至负载时，所述第二开关单元得电导通，输出电平控制信号以使所述偏置充放电单元被旁路，即使所述偏置充放电单元持续保持低电平以使所述第一开关单元导通，以使所述电源芯片工作，所述变压器的次级端持续输出耦合输出电压；

当所述基于以太网供电的供电器输出发生短路时，所述变压器的次级端被短路成低电平，所述第二开关单元失电不导通，无电平控制信号输出，所述偏置充放电单元失去旁路作用进而开始充电，当所述偏置充放电单元的充电电压达到预设充电阈值时，所述第一开关单元截断，以使所述电源芯片失电停止工作，进而停止输出所述震荡信号至所述变压器，以使所述变压器停止工作。

一种基于以太网供电的供电器，包括电源芯片和变压器，所述变压器第一输入端与提供供电电压的供电电源连接，所述变压器的第二输入端与所述电源芯片连接，所述基于以太网供电的供电器还包括上述基于以太网供电的供电器保护电路，所述基于以太网供电的供电器保护电路分别与所述变压器和所述电源芯片连接。

本发明提供的基于以太网供电的供电器及其保护电路，通过在供电电源开始提供握手电压时，由于握手电压不大于稳压单元的击穿电压，因此稳压单元不被击穿，不分配电压至偏置充放电单元，因此偏置充放电单元输出低电平，以使第一开关单元的控制端为低电平，因而使第一开关单元导通进而使电源芯片工作，由于此时为握手状态，因此没有输出电压，故第二开关单元由于没有输入电压不导通，无低电平输出，当电源芯片与供电电源握手成功时，供电电压大于稳压单元的击穿电压，因此稳压单元导通，并输出稳压电压至偏置充放电单元，由于稳压单元被击穿的瞬间，偏置充放电单元等效为短路，因此偏置充放电单元依旧输出低电平以使第一开关单元的控制端处于低电平，以使电源芯片持续工作，当变压器正常输出耦合输出电压至负载时，第二开关单元导通，输出电平控制信号，以使偏置充放电单元被旁路为低电平，进而使第一开关单元导通，以使所述电源芯片持续工作，所述变压器的次级端持续输出耦合输出电压，当基于以太网供电的供电器保护电路短路时，所述变压器的次级端会输出低电平，使得第二开关单元不再输出低电平，偏置充放电单元由于失去第二开关单元的旁路作用，开始充电，当偏置充放电单元的充电电压达到预设充电阈值时，第一开关单元的控制端处于高电平时，第一开关单元截断，因此电源芯片停止工作，进而停止输出震荡信号至变压器以使变压器停止工作，使得上述基于以太网供电的供电器停止工作。从而有效地避免变压器和电源芯片处于高温工作环境，保护变压器和电源芯片不被损毁，电路结构简单，实现方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于以太网供电的供电器保护电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于以太网供电的供电器保护电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本发明实施例为了解决现有的基于以太网供电的供电器在出现短路异常时，存在由于电源芯片长时间出现“打嗝保护模式”而导致变压器和电源芯片损毁的问题，提供了一种基于以太网供电的供电器及其保护电路，通过在供电电源开始提供握手电压时，由于握手电压不大于稳压单元的击穿电压，因此稳压单元不被击穿，不分配电压至偏置充放电单元，因此偏置充放电单元输出低电平，以使第一开关单元的控制端为低电平，因而使第一开关单元导通进而使电源芯片工作，由于此时为握手状态，因此没有输出电压，故第二开关单元由于没有输入电压不导通，无低电平输出，当电源芯片与供电电源握手成功时，供电电压大于稳压单元的击穿电压，因此稳压单元导通，并输出稳压电压至偏置充放电单元，由于稳压单元被击穿的瞬间，偏置充放电单元等效为短路，因此偏置充放电单元依旧输出低电平以使第一开关单元的控制端处于低电平，以使电源芯片持续工作，当变压器正常输出耦合输出电压至负载时，第二开关单元导通，输出电平控制信号，以使偏置充放电单元被旁路为低电平，进而使第一开关单元导通，以使所述电源芯片持续工作，所述变压器的次级端持续输出耦合输出电压，当基于以太网供电的供电器保护电路短路时，所述变压器的次级端会输出低电平，使得第二开关单元不再输出低电平，偏置充放电单元由于失去第二开关单元的旁路作用，开始充电，当偏置充放电单元的充电电压达到预设充电阈值时，第一开关单元的控制端处于高电平时，第一开关单元截断，因此电源芯片停止工作，进而停止输出震荡信号至变压器以使变压器停止工作，使得上述基于以太网供电的供电器保护电路停止工作。从而有效地避免变压器和电源芯片处于高温工作环境，保护变压器和电源芯片不被损毁，电路结构简单，实现方便。

为了具体说明上述一种基于以太网供电的供电器及其保护电路，以下结合具体实施例进行详细说明：

图1示出了本发明实施例提供的基于以太网供电的供电器保护电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，基于以太网供电的供电器保护电路10包括：

稳压单元110、偏置充放电单元120、第一开关单元130以及第二开关单元140。

稳压单元110的输入端与提供供电电压的供电电源vcc连接，稳压单元110的输出端与偏置充放电单元120的输入端连接，偏置充放电单元120的输出端与第一开关单元130的控制端连接，第一开关单元130的输入端与变压器t1连接，第一开关单元130的输出端与电源芯片u1连接，第二开关单元140的输入端与变压器t1的输出端连接，第二开关单元140的输出端与偏置充放电单元120连接。

当供电电源vcc开始提供握手电压时，同时供电电源vcc开始为变压器供电t1时，握手电压不大于稳压单元110的击穿电压，即稳压单元110不被击穿，偏置充放电单元120失电不工作，保持低电平输出以使第一开关单元130导通，进而使电源芯片u1得电开始按照行业标准与供电电源vcc进行握手工作，变压器t1未得到电源芯片u1的震荡信号因而不输出耦合输出电压，第二开关单元140不导通，无电平控制信号输出，即无旁路作用。

当电源芯片u1与供电电源vcc握手成功时，供电电压值恢复行业标准并大于稳压单元110的击穿电压，即稳压单元110被击穿，输出稳压电压至偏置充放电单元120，稳压单元110被击穿时，偏置充放电单元120在起始得电阶段等效为短路，接力输出低电平，以使第一开关单元130仍然保持导通，进而使电源芯片u1得电持续工作并输出震荡信号至所述变压器t1，变压器t1得到震荡信号开始输出耦合输出电压。

当变压器t1的次级端输出耦合输出电压至负载时，第二开关单元140得电导通，输出电平控制信号以使偏置充放电单元120被旁路，即使偏置充放电单元120持续保持低电平以使第一开关单元130导通，以使电源芯片u1工作，变压器t1的次级端持续输出耦合输出电压。

当基于以太网供电的供电器输出发生短路时，变压器t1的次级端被短路成低电平，第二开关单元140失电不导通，无电平控制信号输出，偏置充放电单元120失去旁路作用进而开始充电，当偏置充放电单元120的充电电压达到预设充电阈值时，第一开关单元130截断，以使电源芯片u1失电停止工作，进而停止输出震荡信号至变压器t1，以使变压器t1停止工作。

需要说明的是，基于以太网供电的供电器保护电路10能够与基于以太网供电的供电器的变压器t1以及电源芯片u1连接，变压器t1第一输入端与供电电压vcc连接，变压器t1的第二输入端与电源芯片u1连接，变压器t1的次级端输出耦合输出电压至负载，电源芯片u1是指poe电源芯片。

需要说明的是，通信设备之间实际应用信息的传送时伴随的一些控制信息的传递，它们按照既定的通讯协议工作，将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。“握手”就是两个设备在通信之前，根据标准通信协议先进行相互识别的动作，相互识别后才能相互传送信息。当电源芯片与供电电源进行握手时，握手电压比较低，不大于稳压单元的导通电压，上述导通电压是指，稳压单元导通时所需的最小电压。

还需要说明的是上述预设充电阈值是指，预先设定的为了使上述第一开关单元的控制端处于高电平时偏置充放电单元输出的充电电压。

还需要说明的是，上述电平控制信号可以是高电平也可以是低电平，当选用不同的元器件时，所述电平控制信号为不同的电平。

进一步的，在本发明实施例中，偏置充放电单元120包括：偏置单元121和rc充放电单元122。

偏置单元121与rc充放电单元122连接，偏置单元121的输入端和输出端分别为偏置充放电单元120的输入端和输出端，rc充放电单元122的输入端与第二开关单元140的输出端连接。

当供电电源vcc开始提供握手电压时，同时供电电源vcc开始为变压器t1供电时，握手电压不大于稳压单元110的击穿电压，即稳压单元110不被击穿，偏置单元121和rc充放电单元122失电不工作，保持低电平输出以使第一开关单元130持续保持导通，进而使电源芯片u1得电工作，变压器t1未得到电源芯片u1的震荡信号因而不输出耦合输出电压，第二开关单元140不导通，无电平控制信号输出。

当电源芯片u1与供电电源vcc握手成功时，供电电压大于稳压单元110的击穿电压，即稳压单元110被击穿，输出稳压电压至偏置单元121，稳压单元110被击穿时，rc充放电单元122在起始得电阶段等效为短路，rc充放电单元122接力输出低电平，力时间需要大于所述电源芯片工作产生震荡所需要的时间，以使第一开关单元130导通，进而使电源芯片u1持续得电工作，并输出震荡信号至变压器t1，变压器t1得到震荡信号开始输出耦合输出电压。

当变压器t1的次级端输出耦合输出电压至负载时，第二开关单元140得电导通，输出电平控制信号以使偏置单元121和rc充放电单元122被旁路成低电平，即使偏置单元121持续保持低电平以使第一开关单元130持续保持导通，以使电源芯片u1持续保持工作，变压器t1的次级端持续输出耦合输出电压。

当基于以太网供电的供电器输出发生短路时，变压器t1的次级端输出低电平，第二开关单元140不导通，无低电平输出，偏置单元121和rc充放电单元122不被旁路，rc充放电单元122开始充电，当rc充放电单元122的充电电压达到预设充电阈值时，第一开关单元130截断，以使电源芯片u1失电停止工作，进而停止输出震荡信号至变压器t1，以使变压器t1停止工作。

图2示出了本发明实施例提供的基于以太网供电的供电器保护电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，作为本发明的一实施例，第一开关单元130包括开关管q1。

开关管q1的控制端为第一开关单元130的控制端，开关管q1的输入端为第一开关单元130的输入端，开关管q1的输出端为第一开关单元130的输出端。进一步的，在本发明实施例中，上述开关管q1为场效应管，场效应管的栅极为开关管q1的控制端，场效应管的源极为开关管q1的输入端，场效应管的漏极为开关管q1的输出端。此外，上述开关管q1还可以是三极管，此处不进行限制。

第二开关单元140包括光电耦合器u2。光电耦合器u2的第一输入端为第二开关单元140的输入端，光电耦合器u2的第二输入端接地，光电耦合器u2的第一输出端为第二开关单元140的输出端，光电耦合器u2的第二输出端接地。

稳压单元110包括稳压管d1。稳压管d1的负极为稳压单元110的输入端，稳压管d1的正极为稳压单元110的输出端。

偏置单元121包括第一电阻r1和第二电阻r2。

第一电阻r1的第一端为偏置单元121的输入端，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端接地，第二电阻r2的第一端为偏置单元121的输出端。具体的，在本实施例中，上述第一电阻r1为上偏电阻，第二电阻r2为下偏电阻。

rc充放电单元122包括第一电容c1和第二电阻r2。

第一电容c1的第一端为rc充放电单元122的输入端，第一电容c1的第一端与第二电阻r2的第一端连接，第一电容c1的第二端接地，第二电阻r2的第二端接地。

以下结合工作原理和图2对上述基于以太网供电的供电器保护电路作进一步说明：

在应用时上述以太网供电的供电器保护电路包括三种工作模式：握手模式、正常供电模式以及短路保护模式。

握手模式，当供电电压vcc流经变压器t1至电源芯片u1时，电源芯片u1会根据标准协议与提供供电电压的供电电源vcc进行握手协商，此时握手电压(即握手时的供电电压)不大于稳压管d1的耐压值(即供电电压不大于稳压单元的击穿电压)，示例性的，在本实施例中，上述握手时的供电电压为10v，上述导通电压为13v，因此稳压管d1没有被击穿，因此偏置单元121和rc充放电单元122没有电荷分配，偏置充放电单元120的输出端输出低电平，场效应管q1栅极获得低电平，持续保持源极和漏极的导通，电源芯片u1正常得电工作，同时第二开关单元140的光电耦合器检测到变压器t1的次级端还没有为负载供电(即变压器t1的次级端为低电平)，第二开关单元140保持开路状态，因此不影响与之连接的偏置单元121和rc充放电单元122的工作方式。需要说明的是，握手工作模式，是为了提供良好的硬件环境给基于以太网供电的供电器与提供供电电源的前端“握手”连通时间。握手工作模式是针对标准poe握手协议时间而定制的，能够完全兼容不同poe电源芯片。

正常供电模式，当电源芯片u1与提供供电电压的供电电源vcc握手成功时，供电电压达到正常供电状态，正常供电时，供电电压为48v,此时稳压管d1的耐压值是低于供电电压(即供电电压大于导通电压)，示例性的，在本实施例中，导通电压为13v，供电电压减去导通电压，剩余的电压分配在偏置单元121上，同时，稳压管d1被击穿的瞬间，rc充放电单元122中的第一电容c1，理论和实际都等效为短路，因此，偏置充放电单元120输出低电平，场效应管q1的栅极获得低电平，持续保持源极和漏极的导通。需要说明的是，此时，第一电容c1开始充电，充电电压的预设充电阀值必须低于场效应管的开启/关闭的动作电压，在充电时间内需要场效应管q1持续管保导通。需要说明的是，rc充放电单元122的充电时间(根据t＝rc得到充电时间，第一电值r1的阻值和第一电容c1的容值乘积得到充电时间)必须大于电源芯片u1对变压器t1的起振工作时间，在充电时间内充电电压低于场效应管关闭动作的动作电压，此时，变压器t1的输出端输出耦合输出电压。由于变压器t1的输出端输出耦合输出电压，因此第二开关单元得电导通，光电耦合器的第一输出端输出低电平，偏置单元121的第二电阻r2被第二开关单元121输出的低电平旁路，即偏置单元的输出电压被限制在低电平，因此第一电容c1停止充电，此时场效应管q1的栅极继续接力获得低电平，持续保持源极和漏极的导通，电源芯片u1持续正常得电工作，变压器t1的输出端持续输出恒定的输出电压。

短路保护模式，当基于以太网供电的供电器正常工作输出恒定的输出电压时，上述基于以太网供电的供电器保护电路按照上述正常供电模式工作，若上述基于以太网供电的供电器保护电路突发异常短路，此时变压器t1的输出端输出的输出电压为低电平，第二开关单元140失去输入电压，停止工作，此时，第二开关单元140的输出端无低电平输出，偏置单元121和rc充放电单元122，失去光电耦合器u2的低电平旁路效果，rc充放电单元122开始工作，随着时间的推移，第一电容c1的充电电压越来越高，当场效应管栅极获得高电平时，源极和漏极截断，电源芯片u1停止工作，即停止对变压器t1的震荡，以使上述基于以太网供电的供电器保护电路停止工作，从而有效地避免变压器处于高温工作环境，保护变压器不被损毁。

本发明实施例提供的基于以太网供电的供电器保护电路通过在供电电源提供握手电压时，由于握手电压不大于稳压单元的击穿电压，因此稳压管不被击穿，偏置充放电单元输出低电平，以使场效应管的栅极为低电平，使得其源极和漏极导通进而使电源芯片工作，由于此时为握手状态，因此没有输出电压，故第二开关单元由于没有输入电压不导通，无低电平输出，当电源芯片与提供供电电压的供电电源握手成功时，供电电压大于稳压单元的击穿电压，因此稳压单元导通，并输出稳压电压至偏置单元，由于稳压单元被击穿的瞬间，第一电容实际和理论上都等效为短路，因此偏置充放电单元依旧输出低电平以使场效应管的栅极处于低电平，其源极和漏极导通，以使电源芯片持续工作，当变压器正常输出耦合输出电压至负载时，第二开关单元导通，输出低电平，以使偏置充放电单元输出低电平，进而使场效应管导通，以使所述电源芯片持续工作，所述变压器的次级端持续输出耦合输出电压，当基于以太网供电的供电器保护电路短路时，所述变压器的次级端输出低电平，使得第二开关单元不再输出低电平，偏置单元和rc充放电单元由于失去第二开关单元的旁路作用，rc充放电单元的第一电容开始充电，当第一电容的充电电压达到预设充电阈值时，场效应管的栅极处于高电平时，其源极和漏极截断，因此电源芯片停止工作，进而停止输出震荡信号至变压器，以使变压器停止工作使得上述基于以太网供电的供电器保护电路停止工作。从而有效地避免变压器和电源芯片处于高温工作环境，保护变压器和电源芯片不被损毁，电路结构简单，实现方便。

本发明实施例还提供了一种基于以太网供电的供电器，包括电源芯片和变压器，变压器第一输入端与提供供电电压的供电电源连接，变压器的第二输入端与电源芯片连接，上述基于以太网供电的供电器还包括上述基于以太网供电的供电器保护电路，基于以太网供电的供电器保护电路分别与变压器和电源芯片连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。