一种低压降极性保护电路及POE系统的制作方法

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种低压降极性保护电路及POE系统。

背景技术：

随着POE(Power Over Ethernet，以太网供电)技术的发展，POE系统供电越来越多的应用在电子电路领域中。在POE系统中，有两个重要的组成部分：提供电力的部分为PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)，享用电源的部分为PD(Powered Device，受电设备)。

目前采用POE系统实现供电时，由于线路正负极性的不确定性，PD端通常会设置一整流桥对其进行极性保护。然而，正常工作时，整流桥将近2V的压降使得电路的效率低，损失大，特别是远距离供电时，由于线路长，导线上的损耗很大，使得供电效率更加低下，可靠性更加难以保障。

因此，现有的POE系统PD端的极性保护电路存在供电效率低，可靠性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种低压降极性保护电路，旨在解决现有的POE系统PD端整流桥式的极性保护电路存在供电效率低，可靠性差的问题。

本实用新型的目的在于提供一种低压降极性保护电路包括第一开关器件、第一稳压器件、第一驱动器件、第二开关器件、第二稳压器件、第二驱动器件、第三开关器件、第三稳压器件、第三驱动器件、第四开关器件、第四稳压器件以及第四驱动器件。

所述第一开关器件的第一端、所述第二开关器件的第一端、所述第三驱动器件的第一端以及所述第四驱动器件的第一端共接构成所述低压降极性保护电路的第一输入端，所述第一开关器件的第二端、所述第一稳压器件的第一端、所述第三稳压器件的第一端以及所述第三开关器件的第二端共接构成所述低压降极性保护电路的第一输出端，所述第一开关器件的第三端、所述第一稳压器件的第二端以及所述第一驱动器件的第一端共接，所述第一驱动器件的第二端、所述第三开关器件的第一端、所述第二驱动器件的第二端以及所述第四开关器件的第一端共接构成所述低压降极性保护电路第二输入端，所述第三开关器件的第三端、所述第三稳压器件的第二端以及所述第三驱动器件的第二端共接；所述第二开关器件的第二端、所述第二稳压器件的第二端、所述第四稳压器件的第二端以及所述第四开关器件的第二端共接于所述低压降极性保护电路的第二输出端，所述第二开关器件的第三端、所述第二稳压器件的第一端以及第二驱动器件的第一端共接，所述四开关器件的第三端、第四稳压器件的第一端以及第四驱动器件第二端共接。

所述低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，所述第一驱动器件对所述第一开关器件提供第一驱动电压，驱动所述第一开关器件导通，同时所述第一稳压器件将所述第一驱动电压控制在预设范围，所述第三开关器件被所述第三驱动器件短路而处于关断状态；所述第四驱动器件对所述第四开关器件提供第四驱动电压，驱动所述第四开关器件导通，同时所述第四稳压器件将所述第四驱动电压控制在预设范围，所述第二开关器件被所述第二驱动器件短路而处于关断状态；使所述正向电压信号通过所述第一开关器件从所述低压降极性保护电路的第一输出端输出，所述负向电压信号通过所述第四开关器件从所述低压降极性保护电路的第二输出端输出。

所述低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，所述第二驱动器件对所述第二开关器件提供第二驱动电压，驱动所述第二开关器件导通，同时所述第二稳压器件将所述第二驱动电压控制在预设范围，所述第四开关器件被所述第四驱动器件短路而处于关断状态；所述第三驱动器件对所述第三开关器件提供驱动电压，驱动所述第三开关器件导通，同时所述第三稳压器件将所述第三驱动电压控制在预设范围，所述第一开关器件被所述第一驱动器件短路而处于关断状态；使所述正向电压信号通过所述第三开关器件从所述低压降极性保护电路的第一输出端输出，所述负向电压信号通过所述第二开关器件从所述低压降极性保护电路的第二输出端输出。

本实用新型的另一目的还在于提供一种POE系统，包括供电设备、受电设备以及如上所述的低压降极性保护电路，所述低压极性保护电路的第一输入端和第二输入端对应连接所述供电设备的两个电能输出端，所述低压极性保护电路的第一输出端和第二输出端对应连接所述受电设备电能两个电能输入端。

本实用新型所提供的低压降极性保护电路，可以实现在其输入的电压信号极性发生改变时，保证其输出的电压信号的极性固定不变，可以广泛适用于POE系统等对其受电设备的电能输入极性有要求的设备，并且该低压降极性保护电路压降低，可以有效降低电能损耗，尤其适用于需要进行远距离供电的设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本实用新型实施例提供的一种低压降极性保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种低压降极性保护电路的一具体电路图；

图3是本实用新型实施例提供的一种POE系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种低压降极性保护电路，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

一种低压降极性保护电路，包括第一开关器件100、第一稳压器件101、第一驱动器件102、第二开关器件103、第二稳压器件104、第二驱动器件105、第三开关器件106、第三稳压器件107、第三驱动器件108、第四开关器件109、第四稳压器件110以及第四驱动器件111。

第一开关器件100的第一端、第二开关器件103的第一端、第三驱动器件108的第一端以及第四驱动器件111的第一端共接构成低压降极性保护电路的第一输入端，第一开关器件100的第二端、第一稳压器件101的第一端、第三稳压器件107的第一端以及第三开关器件106的第二端共接构成低压降极性保护电路的第一输出端，第一开关器件100的第三端、第一稳压器件101的第二端以及第一驱动器件102的第一端共接，第一驱动器件102的第二端、第三开关器件106的第一端、第二驱动器件105的第二端以及第四开关器件109的第一端共接构成低压降极性保护电路第二输入端，第三开关器件106的第三端、第三稳压器件107的第二端以及第三驱动器件108的第二端共接；第二开关器件103的第二端、第二稳压器件的第二端、第四稳压器件110的第二端以及第四开关器件109的第二端共接于低压降极性保护电路的第二输出端，第二开关器件103的第三端、第二稳压器件104的第一端以及第二驱动器件105的第一端共接，四开关器件的第三端、第四稳压器件110的第一端以及第四驱动器件111第二端共接。

低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，第一驱动器件102对第一开关器件100提供第一驱动电压，驱动第一开关器件100导通，同时第一稳压器件101将第一驱动电压控制在预设范围，第三开关器件106被第三驱动器件108短路而处于关断状态；第四驱动器件111对第四开关器件109提供第四驱动电压，驱动第四开关器件109导通，同时第四稳压器件110将第四驱动电压控制在预设范围，第二开关器件103被第二驱动器件105短路而处于关断状态；使正向电压信号通过第一开关器件100从低压降极性保护电路的第一输出端输出，负向电压信号通过第四开关器件109从低压降极性保护电路的第二输出端输出。

低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，第二驱动器件105对第二开关器件103提供第二驱动电压，驱动第二开关器件103导通，同时第二稳压器件104将第二驱动电压控制在预设范围，第四开关器件109被第四驱动器件111短路而处于关断状态；第三驱动器件108对第三开关器件106提供驱动电压，驱动第三开关器件106导通，同时第三稳压器件107将第三驱动电压控制在预设范围，第一开关器件100被第一驱动器件102短路而处于关断状态；使正向电压信号通过第三开关器件106从低压降极性保护电路的第一输出端输出，负向电压信号通过第二开关器件103从低压降极性保护电路的第二输出端输出。

在本实用新型实施例中，第一稳压器件101用于当第一开关器件100导通时，将第一驱动电压控制在预设范围内；第二稳压器件104用于当第二开关器件103导通时，将第二驱动电压控制在预设范围内；第三稳压器件107用于当第三开关器件107导通时，将第三驱动电压控制在预设范围内；第四稳压器件110用于当第四开关器件110导通时，将第四驱动电压控制在预设范围内。其中，预设范围是指适合电路正常工作的电压值范围，可以根据具体电路的工作情况通过调整稳压器件的内部结构或者参数进行改变，以适应更宽的输入电压范围。

本实用新型实施例通过第一稳压器件101、第二稳压器件104、第三稳压器件107以及第四开关器件110对对应的开关器件的驱动电压进行保护，使得低压降极性保护电路可以在很宽的输入电压下工作，提高电路工作的安全性和可靠性。

在本实用新型实施例中，第一稳压器件101的第一端的极性与第一稳压器件101的第二端的极性相反，第三稳压器件107的第一端的极性与第三稳压器件107的第二端的极性相反，第一稳压器件101的第二端的极性与第三稳压器件107的第一端的极性相同。

当第一稳压器件101处于导通状态时，第三稳压器件107处于关断状态，第一稳压器件101将第一驱动电压控制在预设范围；当第三稳压器件107处于导通状态时，第一稳压器件101处于关断状态，第三稳压器件107将第三驱动电压控制在预设范围。

在本实用新型实施例中，第二稳压器件104的第一端的极性与第二稳压器件104的第二端的极性相反，第四稳压器件110的第一端的极性与第四稳压器件110的第二端的极性相反，第二稳压器件104的第二端的极性与第四稳压器件110的第一端的极性相同。

当第二稳压器件104处于导通状态时，第四稳压器件110处于关断状态，第二稳压器件104将第二驱动电压控制在预设范围；当第四稳压器件110处于导通状态时，第二稳压器件104处于关断状态，第四稳压器件110将第四驱动电压控制在预设范围。

本实用新型所提供的低压降极性保护电路，可以实现在其输入的电压信号极性发生改变时，保证其输出的电压信号的极性固定不变，可以广泛适用于POE系统等对其受电设备的电能输入极性有要求的设备；同时，该低压降极性保护电路压降低且具有很宽的输入电压工作范围，可以有效降低电能损耗，提高电路工作的安全性和可靠性，尤其适用于需要进行远距离供电的设备。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种低压降极性保护电路的一具体电路图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

进一步地，在图1所示架构的基础上，如图2所示，低压降极性保护电路的第一开关器件100包括第一PMOS管Q1，第一PMOS管Q1的漏极为第一开关器件100的第一端，第一PMOS管Q1的源极为第一开关器件100的第二端，第一PMOS管Q1的栅极为第一开关器件100的第三端。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，第一PMOS管Q1的漏极输入正向电压信号，第一驱动器件102根据负向电压信号对第一PMOS管Q1提供第一驱动电压，拉低第一PMOS管Q1的栅极的电压以使第一PMOS管Q1的栅极的电压低于第一PMOS管Q1的源极的电压，即第一PMOS管Q1的栅源电压为负，第一PMOS管Q1导通。正向电压信号通过第一PMOS管Q1从低压降极性保护电路的第一输出端输出。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，第一PMOS管Q1的漏极输入负向电压信号，其体二极管关断，且由于第三开关器件106的导通使得第一PMOS管Q1的栅极和源极被第一驱动器件102短路，第一PMOS管Q1关断。

进一步地，如图2所示，低压降极性保护电路的第二开关器件103包括第一NMOS管Q2，第一NMOS管Q2的漏极为第二开关器件103的第一端，第一NMOS管Q2的源极为第二开关器件103的第二端，第一NMOS管Q2的栅极为第二开关器件103的第三端。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，第一NMOS管Q2的漏极输入负向电压信号，第二驱动器件105根据正向电压信号对第一NMOS管Q2提供第二驱动电压，拉高第一NMOS管Q2的栅极的电压以使第一NMOS管Q2的栅极的电压高于第一NMOS管Q2的源极的电压，即第一NMOS管Q2的栅源电压为正，第一NMOS管Q2导通。负向电压信号通过第一NMOS管Q2从低压降极性保护电路的第二输出端输出。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，第一NMOS管Q2的漏极输入正向电压信号，其体二极管关断，且由于第四开关器件109的导通使得第一NMOS管Q2的栅极和源极被第二驱动器件105短路，第一NMOS管Q2关断。

进一步地，如图2所示，低压降极性保护电路的第三开关器件106包括第二PMOS管Q3，第二PMOS管Q3的漏极为第三开关器件106的第一端，第二PMOS管Q3的源极为第三开关器件106的第二端，第二PMOS管Q3的栅极为第三开关器件106的第三端。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，第二PMOS管Q3的漏极输入正向电压信号，第三驱动器件108根据负向电压信号对第二PMOS管Q3提供第三驱动电压，拉低第二PMOS管Q3的栅极的电压以使第二PMOS管Q3的栅极的电压低于第二PMOS管Q3的源极的电压，即第二PMOS管Q3的栅源电压为负，第二PMOS管Q3导通。正向电压信号通过第二PMOS管Q3从低压降极性保护电路的第一输出端输出。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，第二PMOS管Q3的漏极输入负向电压信号，其体二极管关断，且由于第一开关器件100的导通使得第二PMOS管Q3的栅极和源极被第三驱动器件108短路，第二PMOS管Q3关断。

进一步地，如图2所示，低压降极性保护电路的第四开关器件109包括第二NMOS管Q4，第二NMOS管Q4的漏极为第四开关器件109的第一端，第二NMOS管Q4的源极为第四开关器件109的第二端，第二NMOS管Q4的栅极为第四开关器件109的第三端。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入正向电压信号、第二输入端输入负向电压信号时，第二NMOS管Q4的漏极输入负向电压信号，第四驱动器件111根据正向电压信号对第二NMOS管Q4提供第四驱动电压，拉高第二NMOS管Q4的栅极的电压以使第二NMOS管Q4的栅极的电压高于第二NMOS管Q4的源极的电压，即第二NMOS管Q4的栅源电压为正，第二NMOS管Q4导通。负向电压信号通过第二NMOS管Q4从低压降极性保护电路的第二输出端输出。

在本实用新型实施例中，低压降极性保护电路的第一输入端输入负向电压信号、第二输入端输入正向电压信号时，第二NMOS管Q4的漏极输入正向电压信号，其体二极管关断，且由于第二开关器件103的导通使得第二NMOS管Q4的栅极和源极被第四驱动器件111短路，第二NMOS管Q4关断。

进一步地，如图2所示，低压降极性保护电路的第一稳压器件101包括第一二极管Z1，第二稳压器件104包括第二二极管Z2，第三稳压器件107包括第三二极管Z3，第四稳压器件110包括第四二极管Z4。其中，第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3以及第四二极管Z4具体可以是稳压二极管。

第一二极管Z1的负极端为第一稳压器件101的第一端，第一二极管Z1的正极端为第一稳压器件101第二端；第二二极管Z2的负极端为第二稳压器件104的第一端，第二二极管Z2的正极端为第二稳压器件104第二端；第三二极管Z3的负极端为第三稳压器件107的第一端，第三二极管Z3的正极端为第三稳压器件107第二端；第四二极管Z4的负极端为第四稳压器件110的第一端，第四二极管Z1的正极端为第四稳压器件110第二端。

在本实用新型实施例中，第一二极管Z1用于当第一开关器件100导通时，将第一驱动电压控制在预设范围内；第二二极管Z2用于当第二开关器件103导通时，将第二驱动电压控制在预设范围内；第三二极管Z3用于当第三开关器件107导通时，将第三驱动电压控制在预设范围内；第四二极管Z4用于当第四开关器件110导通时，将第四驱动电压控制在预设范围内。其中，预设范围是指适合电路正常工作的电压值范围，可以根据具体电路的工作情况通过调整稳压二极管的参数进行改变，以适应更宽的输入电压范围。

本实用新型实施例通过第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3以及第四二极管Z4对对应的开关器件的驱动电压进行保护，使得低压降极性保护电路可以在低至5V、高至100V甚至更高的输入电压下工作，提高了低压降极性保护电路工作的安全性和可靠性。

进一步地，如图2所示，低压降极性保护电路的第一驱动器件102包括第一电阻R1，第二驱动器件105包括第二电阻R2，第三驱动器件108包括第三电阻R3，第四驱动器件111包括第四电阻R4。

第一电阻R1的第一端为第一驱动器件102的第一端，第一电阻R1的第二端为第一驱动器件102的第二端；第二电阻R2的第一端为第二驱动器件105的第一端，第二电阻R2的第二端为第二驱动器件105的第二端；第三电阻R3的第一端为第三驱动器件108的第一端，第三电阻R3的第二端为第三驱动器件108的第二端；第四电阻R4的第一端为第四驱动器件111的第一端，第四电阻R4的第二端为第四驱动器件111的第二端。

在本实用新型实施例中，第一电阻R1用于当第一电阻R1的第二端输入负向电压信号时，根据负向电压信号对第一开关器件100提供第一驱动电压，拉低第一开关器件100的第三端的电压以使第一开关器件100的第三端的电压低于第一开关器件100的的第二端的电压，使第一开关器件100导通。

在本实用新型实施例中，第二电阻R2用于当第二电阻R2的第二端输入正向电压信号时，根据正向电压信号对第二开关器件103提供第二驱动电压，拉高第二开关器件103的第三端的电压以使第二开关器件103的第三端的电压高于第二开关器件103的的第二端的电压，使第二开关器件103导通。

在本实用新型实施例中，第三电阻R3用于当第三电阻R3的第一端输入负向电压信号时，根据负向电压信号对第三开关器件106提供第三驱动电压，拉低第三开关器件106的第三端的电压以使第三开关器件106的第三端的电压低于第三开关器件106的的第二端的电压，使第三开关器件106导通。

在本实用新型实施例中，第四电阻R4用于当第四电阻R4的第一端输入正向电压信号时，根据正向电压信号对第四开关器件109提供第四驱动电压，拉高第四开关器件109的第三端的电压以使第四开关器件109的第三端的电压高于第四开关器件109的的第二端的电压，使第四开关器件109导通。

在本实用新型实施例中，第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、第三电阻R3的阻值以及第四电阻R4的阻值可以是相等的。当第一电阻R1的阻值、第二电阻R2的阻值、第三电阻R3的阻值以及第四电阻R4的阻值相等时，则第一驱动电压的电压值、第二驱动电压的电压值、第三驱动电压的电压值以及第四驱动电压的电压值相等。

图2所示的电路中，通过第一PMOS管Q1和第二NMOS管Q4的导通、第一NMOS管Q2和第二PMOS管Q3的关断，或者第一PMOS管Q1和第二NMOS管Q4的关断、第一NMOS管Q2和第二PMOS管Q3的导通，可以实现在其输入的电压信号极性发生改变时，保证其输出的电压信号的极性固定不变，可以广泛适用于POE系统等对其受电设备的电能输入极性有要求的设备。并且第一PMOS管Q1、第一NMOS管Q2、第二PMOS管Q3以及第二NMOS管Q4的压降低，可以有效降低电能损耗，尤其适用于需要进行远距离供电的设备。此外，通过第一二极管Z1、第二二极管Z2、第三二极管Z3以及第四二极管Z4对对应的MOS管的驱动电压进行保护，使得低压降极性保护电路具有很宽的输入电压工作范围，提高了电路工作的安全性和可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种POE系统，包括供电设备1、受电设备3以及上述的低压降极性保护电路2，低压极性保护电路2的第一输入端和第二输入端对应连接供电设备1的两个电能输出端，低压极性保护电路2的第一输出端和第二输出端对应连接受电设备3电能两个电能输入端。

本实用新型所提供的POE系统，可以实现在供电设备输出至低压降极性保护电路的电压信号的极性发生改变时，保证低压降极性保护电路输出的电压信号的极性固定不变，广泛适用于对电能输入极性有要求的设备；并且系统中低压降极性保护电路的压降低且具有很宽的输入电压工作范围，可以有效降低电能损耗，提高电路工作的安全性和可靠性，尤其适用于需要进行远距离供电的设备。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型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。