PSE检测管理电路及其工作方法与流程

本发明涉及电源管理领域，具体而言，涉及一种pse检测管理电路及其工作方法。

背景技术：

目前pse管理都是基于专用的asic芯片，如美信（max5980）,ti(tps23861),microsemi’s(pd69104b)等等，并且配置不足，如需2通道3通道的pse管理，没有具体针对应的型号，只能使用4通道的asic。这些芯片共同点就是成本高，部分型号发热大。而且，pse管理的电源只有一个总电源，总电源在给主板以及pd供电时会互相产生干扰、震荡等等。并且，在对pd设备进行供电时，会出现短路状况的发生，当pd设备短路时，会产生大电流，损坏pse管理的电子元件，同时会影响到其他通道正常工作，一个pse芯片负责4个通道的管理，还可能烧毁设备电源，严重时，会因为设备电源烧毁引发火灾。

如何解决上述问题，是目前亟待解决的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种pse检测管理电路及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种pse检测管理电路，包括：模数转换控制器、与模数转换控制器电性连接的pd检测输出模块、为模数转换控制器供电的第一电源模块以及为pd设备供电的第二电源模块；

所述pd检测输出模块适于检测到pd设备时，所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块为所述pd设备进行供电；

所述pd检测输出模块还适于检测到pd设备短路时，通过所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块停止为所述pd设备供电；

所述第一电源模块以及所述第二电源模块的电源分离。

在本发明中，所述pd检测输出模块包括pd特征电阻检测子模块以及供电驱动子模块；

所述pd特征电阻检测子模块以及所述供电驱动子模块分别与所述模数转换控制器电性连接；

当所述pd特征电阻检测子模块检测到pd设备时，所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块为所述pd设备进行供电。

在本发明中，所述供电驱动子模块包括开关管u5以及开关管q4；

所述开关管u5的第一极与所述第二电源模块的负极out1-电性连接；

所述开关管u5的第二极与所述开关管q4的第一极电性连接；

所述开关管u5的第三极接地；

所述开关管q4的第一极与所述第二电源模块的正极电性连接；

所述开关管q4的第二极与所述模数转换控制器的控制端电性连接；

所述开关管q4的第三极接地；

所述模数转换控制器适于控制开关管q4截止，从而将开关管u5的第二极拉高，使开关管u5导通，从而将所述第二电源模块的负极out1-接地，开始为所述pd设备供电。

在本发明中，所述pd检测输出模块还包括输出功率反馈子模块；

所述输出功率反馈子模块还包括电阻r44、电阻r48以及电阻r49；

所述电阻r48与所述电阻r49并联后接地；

所述电阻r44的一端通过并联后的电阻r48、电阻r49后接地；

所述电阻r44的另一端与所述模数转换控制器的反馈端电性连接；

所述开关管u5的第三极电性连接于所述电阻r44以及并联后的电阻r48、电阻r49之间，并通过电阻r48以及电阻r49接地；

所述模数转换控制器还适于通过所述电阻r44、电阻r48以及电阻r49检测pd设备的功率，并将接收到的功率与预设功率进行比对，若接收到的功率大于预设功率，则通过所述模数转换控制器的控制端控制开关管q4导通，从而将开关管u5截止，完成对pd设备的停止供电操作。

在本发明中，所述开关管u5为n沟道mosfet管。

在本发明中，所述pd检测输出模块还包括过流保护子模块；

所述过流保护子模块包括调整管q6、电阻r42以及电流检测电阻；

所述开关管u5的第三极通过所述电流检测电阻接地；

所述调整管q6的第一极与开关管u5的第二极电性连接；

所述调整管q6的第二极通过所述电阻r42与所述开关管u5的第三极电性连接；

所述调整管q6的第三极接地；

开关管u5导通时，调整管q6的第一极处于低电平，通过开关管u5的电流经过电阻r42和电流检测电阻进行分流后流入调整管q6的第二极，调整管q6的第二极的电压随着电流增大而增大，当调整管q6的第二极的电压等于调整管q6的导通电压时，调整管q6处于半导通状态，将开关管u5的第三极电压拉低，从而将开关管u5的电流减小，当调整管q6的第二极的电压小于调整管q6的导通电压时，调整管q6截止，从而起到限流作用。

在本发明中，所述电流检测电阻的阻值为0.75欧姆。

本发明还提供了一种pse检测管理系统的工作方法，所述pse检测管理系统的工作方法通过在检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电。

在本发明中，所述检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电的方法包括：

电阻r1,二极管d5输出电流检测电压，模数转换控制器检测pd设备的特征阻抗；

特征阻抗大于第一预设值且小于第二预设值时，表示pd设备有效，即控制开关管u5为pd设备供电；

模数转换控制器的反馈端接收到的功率小于0.25w，此时pd设备离线，控制开关管u5截止，停止为pd设备供电；

模数转换控制器的反馈端接收的功率大于预设功率，此时，pd设备过载，控制开关管u5截止，停止为pd设备供电，模数转换控制器从检测开关管u5的电流为最大电流到控制开关管u5截止的处理时间的范围为1-4ms。

在本发明中，所述检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电的方法还包括：

通过限流恒流源限制通过开关管u5的最大电流，从而限制开关管u5的漏极电压；

模数转换控制器检测开关管u5的漏极电压的检测引脚为具有施密特触发输入的io脚，检测到开关管u5的漏极电压为高电平时控制开关管u5截止，停止为所述pd设备供电；

模数转换控制器从检测到开关管u5的漏极电压为高电平到控制开关管u5截止的处理时间的范围为2-8us。

相对于现有技术，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明提供了一种pse检测管理电路及其工作方法，其中，pse检测管理电路，包括：模数转换控制器、与模数转换控制器电性连接的pd检测输出模块、为模数转换控制器供电的第一电源模块以及为pd设备供电的第二电源模块；所述pd检测输出模块适于检测到pd设备时，所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块为所述pd设备进行供电；所述pd检测输出模块还适于检测到pd设备短路时，通过所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块停止为所述pd设备供电；所述第一电源模块以及所述第二电源模块的电源分离。使用模数转换控制器来做pse管理，成本低，配置方便，同时将主板电源与pd供电电源分离开，用两个独立的电源进行供电，减少了互相之间的干扰，同时，当监测到pd设备短路时，及时停止对pd设备的供电，防止大电流的产生，避免损坏pse管理的电子元件，不影响其他通道正常工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例所提供的pse电源管理电路的原理框图。

图2示出了本发明实施例所提供的pd检测输出魔偶快的原理框图。

图3示出了本发明实施例所提供的模数转换控制器的电路原理图。

图4示出了本发明实施例所提供的pd检测输出模块的部分电路图。

图5示出了本发明实施例所提供的pd检测输出模块的另一部分电路图。

图中：110-模数转换控制器；120-pd检测输出模块；121-pd特征电阻检测子模块；122-供电驱动子模块；123-输出功率反馈子模块；124-电路保护子模块；130-第一电源模块；140-第二电源模块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种pse检测管理电路，即供电设备（powersourcingequipment，pse）检测管理电路，pse检测管理电路包括：模数转换控制器110、与模数转换控制器110电性连接的pd检测输出模块120、为模数转换控制器110供电的第一电源模块130以及为受电设备（powerdevice，pd）供电的第二电源模块140；所述pd检测输出模块120适于检测到pd设备时，所述模数转换控制器110通过所述pd检测输出模块120控制所述第二电源模块140为所述pd设备进行供电；所述pd检测输出模块120还适于检测到pd设备短路时，通过所述模数转换控制器110通过所述pd检测输出模块120控制所述第二电源模块140停止为所述pd设备供电；所述第一电源模块130以及所述第二电源模块140的电源分离。使用模数转换控制器110来做pse管理，成本低，配置方便，同时将主板电源与pd供电电源分离开，用两个独立的电源进行供电，减少了互相之间的干扰。同时，当监测到pd设备短路时，及时对停止pd设备的供电，防止大电流的产生，避免损坏pse管理的电子元件，不影响其他通道正常工作。

在本实施例中，所述第一电源模块130包括稳压芯片以及第一电源；所述稳压芯片适于将所述第一电源稳压后传输给所述模数转换控制器110；其中，稳压芯片的型号为xl7005a，模数转换控制器110的电路图如图3所示。

所述第二电源模块140包括电压转换芯片以及第二电源；所述电压转换芯片适于将所述第二电源转换为直流电后给所述pd设备供电。

其中，电压转换芯片适于将低压直流交流源转化为48v的电压供后端pd设备供电。

在本实施例中，pd检测输出模块120的数量为四个，可以满足2通道、3通道以及4通道的pse管理。

请参阅图2，所述pd检测输出模块120包括pd特征电阻检测子模块121以及供电驱动子模块122；所述pd特征电阻检测子模块121以及所述供电驱动子模块122分别与所述模数转换控制器110电性连接；当所述pd特征电阻检测子模块121检测到pd设备时，所述模数转换控制器110通过所述pd检测输出模块120控制所述第二电源模块140为所述pd设备进行供电。

其中，特征电阻检测子模块包括电阻r39、电阻r38，第二电源模块140的负极依次通过电阻r38、电阻r39接地，模数转换控制的信号输入端t1电性连接电阻r38以及电阻r39之间，当pd设备接入时，第二电源模块140的负极有电压，模数转换控制的信号输入端t1监测到电流，此时控制供电驱动子模块122控制所述第二电源模块140为所述pd设备进行供电。当t1端监测到电流大于预设值时，此时，pd设备短路，控制供电驱动子模块122控制第二电源模块140停止为pd设备供电。模数转换控制器检测到的电流时间为微秒级，不影响pse检测管理电路的正常使用，提高了产品可靠性以及安全性。

具体地，所述供电驱动子模块122包括开关管u5以及开关管q4；所述开关管u5的第一极与所述第二电源模块140的负极电性连接；所述开关管u5的第二极与所述开关管q4的第一极电性连接；所述开关管u5的第三极接地；所述开关管q4的第一极与所述第二电源模块140的正极电性连接；所述开关管q4的第二极与所述模数转换控制器110的控制端k1电性连接；所述开关管q4的第三极接地；所述模数转换控制器110适于控制开关管q4截止，从而将开关管u5的第二极拉高，使开关管u5导通，从而将所述第二电源模块140的负极接地，开始为所述pd设备供电。

其中，开关管q4为npn三极管，高电平导通，低电平截止，开关管q4的第一极为c，第二极为b、第三极为e。所述开关管u5为n沟道mosfet管，其型号为fds3126，高电平导通，低电平截止，开关管u5的第一极为s（图中u5的5678引脚），第二极为g（图中u5的4引脚），第三极为d（图中u5的123引脚）。

在本实施例中，所述pd检测输出模块120还包括输出功率反馈子模块123；所述输出功率反馈子模块123还包括电阻r44、电阻r48以及电阻r49；所述电阻r48与所述电阻r49并联后接地；所述电阻r44的一端通过并联后的电阻r48、电阻r49后接地；所述电阻r44的另一端与所述模数转换控制器110的反馈端s1电性连接；所述开关管u5的第三极电性连接于所述电阻r44以及并联后的电阻r48、电阻r49之间，并通过电阻r48以及电阻r49接地；所述模数转换控制器110还适于通过所述电阻r44、电阻r48以及电阻r49检测pd设备的功率，并将接收到的功率与预设功率进行比对，若接收到的功率大于预设功率，则通过所述模数转换控制器110的控制端k1控制开关管q4导通，从而将开关管u5截止，完成对pd设备的停止供电操作。

在本实施例中，所述pd检测输出模块120还包括过流保护子模块124；所述过流保护子模块124包括调整管q6、电阻r42以及电流检测电阻；所述开关管u5的第三极通过所述电流检测电阻接地；所述调整管q6的第一极与开关管u5的第二极电性连接；所述调整管q6的第二极通过所述电阻r42与所述开关管u5的第三极电性连接；所述调整管q6的第三极接地；开关管u5导通时，调整管q6的第一极处于低电平，通过开关管u5的电流经过电阻r42和电流检测电阻进行分流后流入调整管q6的第二极，调整管q6的第二极的电压随着电流增大而增大，当调整管q6的第二极的电压等于调整管q6的导通电压时，调整管q6处于半导通状态，将开关管u5的第三极电压拉低，从而将开关管u5的电流减小，当调整管q6的第二极的电压小于调整管q6的导通电压时，调整管q6截止，从而起到限流作用。

其中，调整管q6为npn三极管，电阻r42的阻值为15k欧姆，限制电流等于调整管q6的导通电压与电流检测电阻的阻值。

在本实施例中，所述电流检测电阻的阻值为0.75欧姆。具体地，所述电流检测电阻通过阻值为1.5欧姆的电阻r48以及r49并联等效。

本发明实施例还提供了一种pse检测管理系统的工作方法，所述pse检测管理系统的工作方法通过在检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电。当监测到pd设备短路、离线、过载时，及时停止对pd设备的供电，防止大电流的产生，避免损坏pse管理的电子元件，不影响其他通道正常工作。

请参阅图3、图4及图5，在本实施例中，所述检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电的方法包括：电阻r1,二极管d5输出10-12v、0.1-1ma电流检测电压，模数转换控制器检测pd设备的特征阻抗；特征阻抗大于第一预设值且小于第二预设值时，在本实施例中，第一预设值为16k，第二预设值为26.9k，表示pd设备有效，即控制开关管u5为pd设备供电；模数转换控制器的反馈端接收到的功率小于0.25w，此时pd设备离线，控制开关管u5截止，停止为pd设备供电；模数转换控制器的反馈端接收的功率大于预设功率，此时，pd设备过载，控制开关管u5截止，停止为pd设备供电，模数转换控制器从检测开关管u5的电流为最大电流到控制开关管u5截止的处理时间的范围为1-4ms。

具体的，所述检测到pd设备短路、离线、过载时，停止为所述pd设备供电的方法还包括：通过限流恒流源限制通过开关管u5的最大电流，从而限制开关管u5的漏极电压；模数转换控制器检测开关管u5的漏极电压的检测引脚为具有施密特触发输入的io脚，检测到开关管u5的漏极电压为高电平时控制开关管u5截止，停止为所述pd设备供电；模数转换控制器从检测到开关管u5的漏极电压为高电平到控制开关管u5截止的处理时间的范围为2-8us；模数转换控制器检测开关管u5的电流为最大电流时，此时模数转换控制器的反馈端接收的功率大于预设功率，控制开关管u5截止；模数转换控制器从检测开关管u5的电流为最大电流到控制开关管u5截止的处理时间的范围为1-4ms。从而控制从短路到模数控制器u1控制开关管u5截止时处理时间，防止在处理时间之内，开关管u5已经soa失效，造成元器件的损坏。

在本实施例中，电阻r48,电阻r49,调整管q6,电阻r42,开关管u5组成一个限流恒流源，当大电流通过电阻r48,电阻r49并联电阻，产生电压，通过电阻r42传到调整管q6，调整管q6的c极与开关管u5的g栅极（4脚）连接，使得开关管u5进入放大区域，恒流电流为800ma(0.6v/0.75r=800ma)，如果pd短路时，流过u5mos管的最大电流会被限制在800ma，并且在u5的d极（图4中u5的5678脚）产生一个接近电源电压。

在本实施例中，vcc为3.3v，施密特触发输入的io脚触发高电平为0.5*3.3v=1.65v，当t1脚上电压高于1.65v时，u1就会产生中断处理。1.65v电压在电阻r39两端，推导到r38上两端电压为1.65v/16.9k*301k=29.39v，u5mos管的d端（5678脚）电压为29.39v+1.65v=31.04v。设定pse供电电压为48v时，特征电阻为(48v-31.04v)/0.8a=21.2r。

由此可见：分三种情况讨论

1.短路时阻抗为0r，此时u5mos的d端（5678脚）约等于48v，r39两端电压高于1.65v，u1中断机制中断处理，mosvds=48v,ids=0.8a，处理时间8us。查询选定mos的soa,满足要求。

2.短路时阻抗为20r,此时u5mos的d端（5678脚）电压为32v，由r39,r38分压可得r39两端电压为1.70v，u1中断机制中断处理，mosvds=32v,ids=0.8a，处理时间8us。查询选定mos的soa,满足要求。

3.短路时阻抗大于20r，此时u5mos的d端（5678脚）电压小于32v，由r39,r38分压可得r39两端电压为可能会小于1.65v，u1不能进入中断，因为0.8a的限流电流是大于u1的s1脚能够设定的最大功率电流，所以，当限流到0.8a时，必定会触发过载保护机制，最长4ms就会检测到过载，并断开pd供电。mosvds<32v,ids=0.8a,持续时间4ms,查询选定mos的soa，满足要求。

综上所述，本发明提供了一种pse检测管理电路及其工作方法，其中，pse检测管理电路，包括：模数转换控制器、与模数转换控制器电性连接的pd检测输出模块、为模数转换控制器供电的第一电源模块以及为pd设备供电的第二电源模块；所述pd检测输出模块适于检测到pd设备时，所述模数转换控制器通过所述pd检测输出模块控制所述第二电源模块为所述pd设备进行供电；所述第一电源模块以及所述第二电源模块的电源分离。使用模数转换控制器来做pse管理，成本低，配置方便，同时将主板电源与pd供电电源分离开，用两个独立的电源进行供电，减少了互相之间的干扰，同时，当监测到pd设备短路时，及时对pd设备的供电，防止大电流的产生，避免损坏pse管理的电子元件，不影响其他通道正常工作。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。