一种交换机的电源电路和交换机的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种交换机的电源电路和交换机。

背景技术：

随着互联网的普及度日益提高，越来越多的小区或写字楼等公共场所都组建了连接以太网的局域网。因此，必然需要组件一个完整的POE系统。所谓完整的POE(Power Over Ethernet，有源以太网)系统是包括：POE供电设备(PSE，Power Sourcing Equipment)和受电设备(PD，Power Device)两部分。POE供电设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而受电设备则是POE供电设备的负载，即为POE系统的客户端设备，如交换机。两者基于IEEE 802.3af标准建立有关受电端设备的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，并以此为根据POE供电设备通过以太网向受电端设备供电。

然而，在实际应用中，POE供电设备包括标准的供电设备和非标准的供电设备两种，由于现有的交换机要么只允许标准的供电设备为其供电，要么只允许非标准的供电设备为其供电，因此，现有的交换机中存在对POE供电设备的兼容性差的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种交换机的电源电路和交换机，以解决现有的交换机对POE供电设备的兼容性差的问题。

本实用新型的目的在于提供一种交换机的电源电路，用于连接POE供电设备进而为交换机的控制芯片供电，其中，所述POE供电设备为第一供电设备或第二供电设备，所述电源电路包括：用于连接所述POE供电设备的端口单元、连接于所述端口单元与所述控制芯片之间的网络变压单元以及整流单元，所述电源电路还包括：采样电阻、开关单元以及电压转换输出单元；

所述整流单元的第一输入端与所述整流单元的第二输入端分别与所述网络变压单元的第一输出端和所述网络变压单元的第二输出端相连，所述整流单元的第一输出端与所述采样电阻的第一端相连，所述整流单元的第二输出端与所述采样电阻的第二端相连，所述开关单元的第一输入端与所述开关单元的第二输入端分别与所述采样电阻的第一端和采样电阻的第二端相连，所述开关单元的第一输出端与所述电压转换输出单元的第一电源输入端相连，所述开关单元的第二输出端与所述电压转换输出单元的第二电源输入端相连，所述电压转换输出单元的第一输出端与所述电压转换输出单元的第二输出端共接所述控制芯片；

当所述POE供电设备为第一供电设备时，所述第一供电设备通过所述端口单元向所述采样电阻发送测试电压后，根据测试结果通过所述采样电阻向所述开关单元输出第一供电电压，并根据所述测试结果限制所述第一供电电压的最大输出电流，所述开关单元根据所述第一供电电压导通并向所述电压转换输出单元输出第二供电电压，所述电压转换输出单元对所述第二供电电压进行转换后向所述控制芯片输出工作电压；

当所述POE供电设备为第二供电设备时，所述第二供电设备通过所述端口单元向所述采样电阻与所述开关单元发送第三供电电压，当所述第三供电电压大于开关单元的导通阈值时，所述开关单元根据所述第三供电电压导通并向所述电压转换输出单元输出第四供电电压，所述电压转换输出单元对所述第四供电电压进行转换后向所述控制芯片输出工作电压。

进一步的，所述电源电路还包括：保护单元；

所述保护单元的第一端共接所述采样电阻的第一端与所述整流单元的第一输出端，所述保护单元的第二端共接所述采样电阻的第二端与所述整流单元的第二输出端。

进一步的，所述保护单元包括第一瞬变电压抑制二极管，所述第一瞬变电压抑制二极管的阴极为所述保护单元的第一端，所述第一瞬变电压抑制二极管的阳极为所述保护单元的第二端。

进一步的，所述开关单元包括第一电阻、第二电阻、第一二极管以及第一开关管；

所述第一电阻的第一端为所述开关单元的第一输入端和所述开关单元的第一输出端，所述第一电阻的第二端与所述第一二极管的第一端相连，所述第一二极管的第二端与所述第二电阻的第一端共接所述第一开关管的受控端，所述第二电阻的第二端与所述第一开关管的低电位端相连，所述第二电阻的第二端为所述开关单元的第二输入端，所述第一开关管的高电位端为所述开关单元的第二输出端。

进一步的，所述第一二极管为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述第一二极管的第一端，所述稳压二极管的阳极为所述第一二极管的第二端。

进一步的，所述第一开关管为MOS管，所述第一开关管的受控端为所述MOS管的栅极，所述第一开关管的高电位端为所述MOS管的漏极，所述第一开关管的低电位端为所述MOS管的源极。

进一步的，所述第一开关管为IGBT管，所述第一开关管的受控端为所述IGBT管的栅极，所述第一开关管的高电位端为所述IGBT管的集电极，所述第一开关管的低电位端为所述IGBT管的发射极。

进一步的，所述第一开关管为带体二极管的IGBT管，所述第一开关管的受控端为所述带体二极管的IGBT管的栅极，所述第一开关管的高电位端为所述带体二极管的IGBT管的集电极，所述第一开关管的低电位端为所述带体二极管的IGBT管的发射极。

本实用新型的另一目的在于提供一种交换机，所述交换机包括控制芯片，其特征在于，所述交换机还包括与所述控制芯片相连的电源电路，所述电源电路为如上所述的交换机的电源电路。

本实用新型提供交换机的电源电路，用于连接POE供电设备进而为交换机的控制芯片供电，该电源电路包括：整流单元、采样电阻、开关单元以及电压转换输出单元；当POE供电设备为第一供电设备时，第一供电设备向开关单元发送第一供电电压，开关单元导通后输出第二供电电压，由电压转换输出单元根据第二供电电压向控制芯片输出工作电压；当POE供电设备为第二供电设备时，第二供电设备向开关单元发送第三供电电压，当第三供电电压大于导通阈值时，开关单元导通并输出第四供电电压，由电压转换输出单元根据第四供电电压向控制芯片输出工作电压。实现了交换机能够允许不同标准的POE供电设备为其供电，提高了交换机对POE供电设备的兼容程度。

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是第一实施例提供的交换机的电源电路的结构示意图；

图2是第二实施例提供的交换机的电源电路的结构示意图；

图3是第二实施例提供的交换机的电源电路的具体电路图；

图4是第三实施例提供的交换机的结构示意图。

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。

本实用新型的目的在于提供一种交换机的电源电路和交换机，以解决现有的交换机对POE供电设备的兼容性差的问题。

为了说明本实用新型实施例所提供的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在本实用新型的所有实施例中，交换机的电源电路用于连接POE供电设备进而为交换机的控制芯片供电，其中，所述POE供电设备为第一供电设备或第二供电设备，第一供电设备准寻的标准与第二供电设备准寻的标准不同。具体的，第一供电设备为IEEE 802.3af标准下的供电设备，第二供电设备为非IEEE802.3af标准下的供电设备，在后续实施例中不再说明。

图1示出了本实施例提供的交换机的电源电路的结构，如图1所示，一种交换机的电源电路100包括：用于连接POE供电设备200的端口单元10，连接于端口单元10与控制芯片30之间的网络变压单元20，其还包括：整流单元40、采样电阻R1、开关单元50以及电压转换输出单元60。

整流单元40的第一输入端与整流单元40的第二输入端分别与网络变压单元20的第一输出端和网络变压单元20的第二输出端相连，整流单元40的第一输出端与采样电阻R1的第一端相连，整流单元40的第二输出端与采样电阻R1的第二端相连，开关单元50的第一输入端与开关单元50的第二输入端分别与采样电阻R1的第一端和采样电阻R1的第二端相连，开关单元50的第一输出端与电压转换输出单元60的第一电源输入端相连，开关单元50的第二输出端与电压转换输出单元60的第二电源输入端相连，电压转换输出单元60的第一输出端与电压转换输出单元60的第二输出端共接控制芯片30。

当POE供电设备200为第一供电设备时，第一供电设备通过端口单元10向采样电阻R1发送测试电压后，根据测试结果通过采样电阻R1向开关单元50输出第一供电电压，并根据测试结果限制第一供电电压的最大输出电流，开关单元50根据第一供电电压导通并向电压转换输出单元60输出第二供电电压，电压转换输出单元60对第二供电电压进行转换后向控制芯片30输出工作电压；

当POE供电设备200为第二供电设备时，第二供电设备通过端口单元10向采样电阻R1与开关单元50发送第三供电电压，当第三供电电压大于开关单元的导通阈值时，开关单元50根据第三供电电压导通并向电压转换输出单元60输出第四供电电压，电压转换输出单元60对第四供电电压进行转换后向控制芯片30输出工作电压。

需要说明的是，IEEE 802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，它在IEEE 802.3的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准，是现有以太网标准的扩展，也是第一个关于电源分配的国际标准。基于该IEEE 802.3af标准，在本实施例中，第一供电设备为符合该IEEE 802.3af标准的供电设备，对应的第二供电设备为非标准的供电设备。第一供电设备在与受电设备相连时，即与本实用新型中的交换机相连时，第一供电设备会向采样电阻R1发送测试电压，例如2.8V到10V的探测电压检测电源输出线对之间的直流阻抗，以判断对端是否是标准的受电设备，然后向受电设备输出一个10-20V之间的功率等级探测电压，根据回路电流作为测试结果判断该受电设备的受电等级，进而根据该受电等级分配相应的最大输出功率并输出第一供电电压。第二供电设备则是直接输出第二供电电压，不会检测与其相连的是否是标准的受电设备也不会检测该受电设备的功率等级。

在IEEE802.3标准中定义受电设备的特征有：1)直流阻抗在19K～26.5Kohm之间；2)容值不超过150nF。当检测到对端是标准受电设备后，标准的供电设备会输出例如15.5V-20.5V的探测电压来检测受电设备的功率级别。受电设备通过从线上吸收一个恒定电流(分级特征信号)向第一供电设备发送请求以描述所需的最大功率，进而实现标准的供电设备输出第一供电电压为受电设备进行供电。

本实施例提供的一种交换机的电源电路，用于连接POE供电设备200进而为交换机的控制芯片30供电，该电源电路100包括：整流单元40、采样电阻R1、开关单元50以及电压转换输出单元60。当POE供电设备200为第一供电设备时，POE供电设备200向开关单元发送第一供电电压，开关单元50导通后输出第二供电电压，由电压转换输出单元60根据第二供电电压向控制芯片30输出工作电压；当POE供电设备为第二供电设备时，POE供电设备200向开关单元50发送第三供电电压，当第三供电电压大于导通阈值时，开关单元50导通并输出第四供电电压，由电压转换输出单元60根据第四供电电压向控制芯片30输出工作电压。实现了交换机能够允许不同标准的POE供电设备为期供电，提高了交换机对POE供电设备的兼容程度。

以上述实施例为基础，提出第二实施例。图2示出了本实施例提供的交换机的电源电路的结构，如图2所示，电源电路100还包括：保护单元70。

保护单元70的第一端共接采样电阻R1的第一端与整流单元40的第一输出端，保护单元70的第二端共接采样电阻R1的第二端与整流单元40的第二输出端。

在本实施例中，当POE供电设备200输出第一供电电压或第二供电电压时，保护单元70为开关单元50与电压转换输出单元60提供对应的过压保护。

需要说明的是，本实用新型中的保护单元70的阈值大于第一供电设备与第二供电设备中的输出电压最大值。以保护单元70的阈值大于第一供电设备与第二供电设备中的输出电压最大值为例，在本实施例中，第一供电设备的输出电压为48V至57V，第二供电设备的输出电压则为24V至57V。保护单元70的保护阈值则大于60V。当POE供电设备发生故障时，其输出的电压大于保护单元70的保护阈值时，保护单元70受触发后抑制POE供电设备的输出电压持续升高。

作为本实用新型的一实施例，保护单元70包括第一瞬变电压抑制二极管D1，第一瞬变电压抑制二极管D1的阴极为保护单元70的第一端，第一瞬变电压抑制二极管D1的阳极为保护单元70的第二端。

图3示出了实施例提供的交换机的电源电路的具体电路，如图3所示，开关单元50包括第一电阻R101、第二电阻R102、第一二极管D2以及第一开关管Q1。

第一电阻R101的第一端为开关单元50的第一输入端和开关单元60的第一输出端，第一电阻R101的第二端与第一二极管D2的第一端相连，第一二极管D2的第二端与第二电阻R101的第一端共接第一开关管Q1的受控端，第二电阻R102的第二端与第一开关管Q1的低电位端相连，第二电阻R102的第二端为开关单元50的第二输入端，第一开关管Q1的高电位端为开关单元50的第二输出端。

作为本实用新型的一实施例，第一二极管D2为稳压二极管D2，稳压二极管D2的阴极为第一二极管D2的第一端，稳压二极管D2的阳极为第一二极管D2的第二端。

作为本实用新型的一实施例，第一开关管Q1为MOS管或IGBT管。其中，IGBT管具体可以为带体二极管的IGBT管。

实际应用中选用的第一开关管Q1为MOS管Q1时，第一开关管Q1的受控端为MOS管Q1的栅极，第一开关管Q1的高电位端为MOS管Q1的漏极，第一开关管Q1的低电位端为MOS管Q1的源极。

当选用的第一开关管Q1为IGBT管，第一开关管Q1的受控端为IGBT管Q1的栅极，第一开关管Q1的高电位端为IGBT管Q1的集电极，第一开关管Q1的低电位端为IGBT管Q1的发射极。

当选用的第一开关管Q1为带体二极管的IGBT管Q1，第一开关管Q1的受控端为带体二极管的IGBT管Q1的栅极，第一开关管Q1的高电位端为带体二极管的IGBT管Q1的集电极，第一开关管Q1的低电位端为带体二极管的IGBT管Q1的发射极。

需要说明的是，在本实用新型所有实施例中，端口单元10可以为现有的RJ45接口，整流单元40可以是现有的整流桥，电压转换输出单元60可以为现有的DC-DC转换器或转换芯片。

以下结合说图3对本实施例提供的交换机的电源电路100的工作原理进行详细说明。

如图3所示，当POE供电设备200为第一供电设备时，第一供电设备输出的测试电压经整流桥后加到采样电阻R1的两端，第一供电设备能识别出本交换机设备为标准的受电设备。进而对其进行进一步的分级检测阶段，由于本实施例提供的电源电路未设计1至4等级的功率分级检测电路，功率等级检测电压低于开关单元导通阀值，仅有一个很小(约2mA)的电流通过采样电阻流回第一供电设备，所述电流值在功率等级0级的范围内。因此第一供电设备会将本实施例的交换机设备功率等级标记为0级，将所述供电设备自身的最大输出功率限制为15.4W(IEEE802.3af)或者30W(IEEE802.3at)，在一个可配置的时间后输出一个44V至57V之间的供电电压(典型值为48V)，开关单元50将导通，所述供电电压经过电压转换输出单元60转换为3.3V、2.5V等低压直流电供给控制芯片30，使得控制芯片30开始工作。

当POE供电设备200为第二供电设备时，用户使用网线将该第二供电设备LAN口与计算机或者其他网络设备相连。因为该POE供电设备为第二供电设备，所以不会有对受控设备进行检测，即第二供电设备直接输出自身正常工作时所能输出的第一供电电压，例如20V或者48V。当第二供电设备接入电源电路100后，第二供电设备输出的电压直接加到由第一电阻R101、稳压二极管D2、第一开关管Q1管所组成的开关单元50，当输入的第一供电电流的电压为24V至57V时，稳压二极管D2导通，受控端与低电位端之间产生一个4V以上的正向电压，第一开关管Q1导通，控制芯片30开始工作。

以上述实施例为基础，提出第三实施例。

图4是示出了本实施例交换机的结构，如图4所示，交换机300包括控制芯片30，还包括与所述控制芯片30相连的电源电路100，所述电源电路100为如上所述的交换机的电源电路100。

本实施例中的交换机300与本实用新型相关的实现方式或工作原理已经在上述实施例中详细说明，故此处不再赘述。

本实用新型提供交换机的电源电路，用于连接POE供电设备进而为交换机的控制芯片供电，该电源电路包括：整流单元、采样电阻、开关单元以及电压转换输出单元；当POE供电设备为第一供电设备时，第一供电设备向开关单元发送第一供电电压，开关单元导通后输出第二供电电压，由电压转换输出单元根据第二供电电压向控制芯片输出工作电压；当POE供电设备为第二供电设备时，第二供电设备向开关单元发送第三供电电压，当第三供电电压大于导通阈值时，开关单元导通并输出第四供电电压，由电压转换输出单元根据第四供电电压向控制芯片输出工作电压。实现了交换机能够允许不同标准的POE供电设备为其供电，提高了交换机对POE供电设备的兼容程度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。