带UPS应急电源的POE交换机的制作方法

带ups应急电源的poe交换机
技术领域
1.本实用新型涉及交换机领域，具体的涉及一种带ups应急电源的poe 交换机。


背景技术：

2.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，在为一些基于ip的终端(如ip电话机、无线局域网接入点ap、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流电的技术，就是支持以太网供电的交换机。
3.目前现有的poe交换机不带ups应急电池，在市电停电的情况下poe 交换机将停止工作，不能给外接的摄像头供电，整个视频监控系统不能工作，导致这一段时间出现监控空白，有一定的安全隐患。为了解决这一问题，部分poe交换机增加了可充电的备用电池，但这些poe交换机不能调节充电电流和充电电压，导致会出现过冲的情况，影响电池寿命，实用价值低。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种带ups应急电源的poe交换机，能够在停电的状态下维持视频监控系统的运行，并且能够调节充电电流和充电电压。
5.根据本实用新型实施例的带ups应急电源的poe交换机，包括：交换机模块，所述交换机模块用于实现数据交互；pse供电模块，所述pse 供电模块与所述交换机模块相连，所述pse供电模块用于给外接poe设备供电；
6.电源模块，所述电源模块的输入端用于连接市电，所述电源模块的输出端连接所述交换机模块的供电端；ups电源模块，所述ups电源模块包括充电电路、脉宽调制集成电路、反馈电路和电池，所述充电电路的输入端用于连接市电，所述充电电路的输出端连接电池的充电端，所述反馈电路的输入端连接所述电池的充电端，所述反馈电路的输出端连接所述脉宽调制集成电路的反馈端，所述脉宽调制集成电路与所述充电电路相连以用于通过反馈电路的信号调节充电电流和充电电压。能够在停电的状态下维持视频监控系统的运行，并且能够调节充电电流和充电电压。
7.根据本实用新型实施例的带ups应急电源的poe交换机，至少具有如下技术效果：本实用新型实施方式在交换机模块的供电端增加ups电源模块，ups电源模块与电源模块并联，在市电正常状态下，电源模块给交换机模块供电，并且同时充电电路给电池充电，充电时脉宽调制集成电路根据反馈电路的反馈信号实时调节充电电流和充电电压，避免过冲，脉宽调制集成电路判断是否充电饱和，若饱和就停止向电池充电，电能仅保障交换机工作所需。在市电停电状态下，电源模块停止供电，交换机自动切换由ups电源模块内的电池供电，保障整个交换机正常工作。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述充电电路包括第一整流滤波电路，mos管q1、变压器t1，所述第一整流滤波电路的输入端用于连接市电，所述第一整流滤波电路的输出
端分别连接所述变压器t1的初级主线圈的一端和所述脉宽调制集成电路的启动端，所述变压器t1的初级主线圈的另一端连接所述mos管q1的漏极，所述mos管q1的源极通过电阻 r25接地，所述mos管q1的栅极连接所述脉宽调制集成电路的脉冲输出端，所述变压器t1的初级副线圈连接所述脉宽调制集成电路的供电端，所述变压器t1的次级输出线圈连接所述电池的充电正极。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述第一整流滤波电路包括双向滤波器t0、桥式整流器d1和滤波电容c11，所述双向滤波器t0的输入端用于连接市电，所述双向滤波器t0的输出端与所述桥式整流器d1的输入端相连，所述桥式整流器d1的输出端通过滤波电容c11分别连接所述变压器t1的初级主线圈的一端和所述脉宽调制集成电路的供电端。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述变压器t1为高频脉冲变压器。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述脉宽调制集成电路包括脉宽调制集成芯片u1、电阻r5、电容c8、电容c3、基准电压源u3和光耦合器u2，所述脉宽调制集成芯片u1的电源正极通过互相并联的电容c8和电容c3连接滤波电容c11的负极，所述脉宽调制集成芯片u1的电源正极连接所述电阻r5的一端，所述电阻r5的另一端连接所述滤波电容c11 的正极，所述脉宽调制集成芯片u1的脉冲输出端连接所述mos管q1的栅极，所述脉宽调制集成芯片u1的电源负极接地，所述脉宽调制集成芯片u1的电压反馈引脚通过电阻r21连接所述光耦合器u2的一个输出引脚，所述光耦合器u2的另一个输出引脚连接所述脉宽调制集成芯片u1 的电源正极，所述光耦合器u2的一个输入引脚连接所述基准电压源u3，所述光耦合器u2的另一个输入引脚连接所述反馈电路。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述脉宽调制集成芯片u1的型号为 tl3842。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述充电电路的输出端与所述电池的充电端之间设置有第二整流滤波电路和二极管d7，所述充电电路的输出端连接所述第二整流滤波电路的输入端，所述第二整流滤波电路的输出端连接所述二极管d7的正极，所述二极管d7的负极连接所述电池的充电正极。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述反馈电路包括双运算放大器、二极管d9和电流采样电阻r27，所述充电电路的输出端通过第二整流滤波电路连接所述双运算放大器的电源正极，所述双运算放大器的电源负极接地，所述电流采样电阻r27的一端连接所述电池的充电负极，所述电流采样电阻r27的另一端接地，所述二极管d9的正极通过电阻r16连接12v电源，所述二极管d9的负极接地，所述二极管d9的两端并联有分压电阻r26和r4，所述分压电阻r26和r4的公共端连接所述双运算放大器的第一同相输入端和第二反相输入端，所述双运算放大器的第二同相输入端通过电阻r17连接所述电池的充电负极，所述双运算放大器的第一反相输入端连接所述双运算放大器的第二输出端，所述双运算放大器的第一输出端通过二极管d8和电位器w1连接所述脉宽调制集成电路的反馈端。
15.根据本实用新型的一些实施例，还包括充电指示单元，所述充电指示单元包括三极管q2，三极管q3、电源指示灯d10和充电指示灯d6，所述双运算放大器的第一输出端通过电阻r22连接所述三极管q3的基极，所述三极管q3的发射极通过电源指示灯d10接地，所述三极管q3的集电极连接12v电源，所述双运算放大器的第二输出端通过电阻r18连接所述三极管q2的基极，所述三极管q2的发射极通过充电指示灯d6接地，所述三极管q2的集电极连接所述第二整流滤波电路的输出端。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述双运算放大器的型号为lm358。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1为本实用新型实施例中带ups应急电源的poe交换机的原理框图；
20.图2为本实用新型实施例中ups电源模块的电路原理图。
21.附图标号
22.交换机模块100、pse供电模块200、电源模块300、ups电源模块 400。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
24.在实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
26.参考图1，一种带ups应急电源的poe交换机，包括：交换机模块 100、pse供电模块200、电源模块300和ups电源模块400，交换机模块100实现数据交互；pse供电模块200的输入端连接交换机模块100， pse供电模块200输出端外接poe设备；电源模块300的输入端连接市电，电源模块300的输出端连接交换机模块100的供电端；ups电源模块400， ups电源模块400包括充电电路、脉宽调制集成电路和电池，充电电路的输入端连接220v市电，充电电路的输出端连接电池的充电端，脉宽调制集成电路与充电电路相连。
27.其中，交换机模块100、pse供电模块200、电源模块300采用市面上可以买到的常规poe交换机的元器件。
28.实际应用中pse供电模块200连接多个监控摄像头，交换机模块100 连接视频监控终端，电源模块300插入220v插座内，ups电源模块400 通过电源模块300取电。
29.参考图2，充电电路包括双向滤波器t0、桥式整流器d1、滤波电容 c11、mos管q1、变压器t1和反馈电路，双向滤波器t0的输入端接入220 市电，双向滤波器t0的输出端与桥式整流器d1的输入端相连，双向滤波器t0的作用是实现双向滤波抑制干扰，桥式整流器d1的输出端通过滤波电容c11连接变压器t1的初级主线圈，桥式整流器d1将220v交流整流为脉动直流，再经滤波电容c11滤波形成稳定的300v左右的直流电，滤波电容c11的连接脉宽调
制集成电路的供电端，变压器t1的初级主线圈的一端连接滤波电容c11的正极，变压器t1的初级主线圈的另一端连接mos管q1的漏极，mos管q1的源极通过电阻r25接地。
30.其中，脉宽调制集成电路包括脉宽调制集成芯片u1、电阻r5、电容c8、电容c3、基准电压源u3和光耦合器u2，脉宽调制集成芯片u1 的引脚5为电源负极，引脚7为电源正极，引脚6为脉冲输出引脚，引脚3为最大电流限制端，引脚2为电压反馈端。脉宽调制集成芯片u1的电源正极通过互相并联的电容c8和电容c3连接滤波电容c11的负极，脉宽调制集成芯片u1的引脚7连接电阻r5、电容c8和电容c3的一端，电阻r5的另一端连接滤波电容c11的正极，脉宽调制集成芯片u1的引脚6连接mos管q1的栅极，脉宽调制集成芯片u1的引脚5接地，脉宽调制集成芯片u1的引脚2通过电阻r21连接光耦合器u2的一个输出引脚，光耦合器u2的另一个输出引脚连接脉宽调制集成芯片u1的引脚7，光耦合器u2的一个输入引脚连接基准电压源u3，光耦合器u2的另一个输入引脚连接反馈电路，基准电压源u3上连接有电位器w2，调节电位器 w2可以细调充电器的电压，精密基准电压源u3配合光耦合器u2起到自动调节充电器电压的作用。脉宽调制集成芯片u1的引脚4外接振荡电阻r1和振荡电容c1。
31.mos管q1的源极与电阻r25的公共端通过依次串联的电阻r3、r23 连接脉宽调制集成芯片u1的引脚3，通过调节电阻r25阻值可以调整最大充电电流，其中本实施例中电阻r25为2.5欧姆。
32.本实施例中变压器t1为高频脉冲变压器，其作用有三个。第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用，以防触电，第三是为脉宽调制集成芯片u1提供工作电源。本实施例中脉宽调制集成芯片u1的型号为tl3842。
33.变压器t1的次级输出线圈与电池的充电正极之间设置有第二整流滤波电路和二极管d7，第二整流滤波电路为半桥整流器d4和滤波电容c10， d4为高频整流管，c10为低压滤波电容，变压器t1的次级输出线圈的输出端连接半桥整流器d4的输入端，半桥整流器d4的输出端连接滤波电容c10的正极，滤波电容c10的正极连接二极管d7的正极，二极管d7 的负极连接电池的充电正极，滤波电容c10的正极负极通过电容c9和电阻r15连接三极管q2的集电极。
34.反馈电路包括双运算放大器、二极管d9和电流采样电阻r27，本实施例中双运算放大器的型号为lm358，滤波电容c10的负极通过二极管 d5连接双运算放大器的电源正极，二极管d5为12v稳压二极管，双运算放大器的电源负极接地，电流采样电阻r27的一端连接电池的充电负极，电流采样电阻r27的另一端接地，二极管d9的正极通过电阻r16连接12v 电源，二极管d9的负极接地，二极管d9的两端并联有分压电阻r26和 r4，分压电阻r26和r4的公共端连接双运算放大器的第一同相输入端和第二反相输入端，双运算放大器的第二同相输入端通过电阻r17连接电池的充电负极，双运算放大器的第一反相输入端连接双运算放大器的第二输出端，双运算放大器的第一输出端通过二极管d8和电位器w1连接光耦合器u2的一个输入引脚，通过改变w1的阻值可以调整充电的高恒压值。
35.为了直观的显示充电状态，还包括充电指示单元，充电指示单元包括三极管q2，三极管q3、电源指示灯d10和充电指示灯d6，双运算放大器的第一输出端通过电阻r22连接三极管q3的基极，三极管q3的发射极通过电源指示灯d10接地，三极管q3的集电极连接12v电源，双运算放大器的第二输出端通过电阻r18连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极通过充电指示灯d6接地，三极管q2的集电极连接滤波电容c10 的负极。
36.本实施例中的工作原理为：
37.通电开始时，滤波电容c11上有300v左右电压。此电压一路经变压器t1加载到mos管q1。第二路经r5,c8,c3到达脉宽调制集成芯片u1 的引脚7强迫脉宽调制集成芯片u1启动。脉宽调制集成芯片u1的引脚6 输出方波脉冲，mos管q1工作，电流经电阻r25到地。同时变压器t1 的初级副线圈产生感应电压，经二极管d3,电阻r12给脉宽调制集成芯片 u1提供可靠电源。变压器t1输出线圈的电压经二极管d4,滤波电容c10 整流滤波得到稳定的电压。此电压一路经二极管d7给电池充电，二极管 d7起到防止电池的电流倒灌的作用。第二路经电阻r14、二极管d5和电容c9为lm358及其外围电路提供12v工作电源。二极管d9为lm358提供基准电压，经电阻r26和r4分压达到lm358的引脚2和引脚5。正常充电时，电阻r27上端有0.15－0.18v左右电压，此电压经电阻r17加到lm358的引脚3，从引脚1送出高电压。此电压一路经电阻r18,到达q2的栅极使q2导通，此时充电指示灯d6(红灯)点亮，第二路注入lm358 的引脚6，lm358的引脚7输出低电压，迫使三极管q3关断，此时电源指示灯d10(绿灯)熄灭，ups电源模块400进入恒流充电阶段。当电池电压上升到48v左右时,ups电源模块400进入恒压充电阶段，输出电压维持在48v左右，电流逐渐减小。当充电电流减小到250ma—400ma时，电阻r27上端的电压下降，lm358的引脚3电压低于引脚2，并且lm358的引脚1输出低电压，此时三极管q2关断，充电指示灯d6熄灭。同时lm358 的引脚7输出高电压，此电压一路使三极管q3导通，此时电源指示灯d10 点亮。另一路经二极管d8、电位器w1到达脉宽调制集成电路的反馈端使电压降低。此时ups电源模块400进入涓流充电阶段，1－2小时后电池充电结束。当市电停电时自动切换到ups电源模块400给poe交换机供电，保障监控系统正常运转。当然，本实用新型的技术方案除了应用于监控领域以外还可以应用于其他需要poe供电的网络设备领域。
38.综上所述，本实用新型实施例能够使poe交换机在市电停电状态下，通过自动切换到ups电源模块400使整个监控系统仍能维持一段时间工作，不会导致监控空白。设计结构简单，可以直接对现有交换机进行改造，降低成本。并且可以在充电过程中调节电压和电流，避免过冲，提高电池寿命。
39.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。