本实用新型涉及POE设备，特别是指一种POE双向供电装置。
背景技术：
在POE系统中，提供电源的设备被称为供电设备PSE(Power Sourcing Equipment)，而使用电源的设备称为受电设备PD(Powered Device)。PSE负责将电源注入以太网线，并实施功率的规划和管理。而受电设备PD必须满足IEEE802.3af对于PD在侦测过程中的表现(特征)作出的规定。
由于在信号传输系统中，通常是将其他信号转换成网络信号，通过网络传输后再转换成原来的信号，应用中就出现了成对的设备：发送端设备和接收端设备。目前的POE技术只能做到如果将发送端设备配置为PSE，接收端设备就配置为PD，或者将发送端设备配置为PD，接收端设备就配置为PSE，POE供电只能单向传输。
为此中国专利CN201510181680提供了一种以太网POE中双向供电系统，该专利是用继电器来切换系统中的PSE模块和PD模块，从而实现POE供电双向传输的目的。但是采用继电器进行切换，存在以下缺点：
1、继电器本身体积较大，不利于产品小型化设计；
2、继电器在切换时会产生噪音，影响用户体验。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种POE双向供电装置，其可实现PSE供电状态和PD受电状态的切换，并且具有噪音小、占用空间小的优点。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种POE双向供电装置，其包括网口模块、DC插座、防逆流二极管、整流模块、PD模块以及PSE模块；所述网口模块的供电端连接所述整流模块的输入端和所述PSE模块的输出端；所述整流模块的正极输出端连接所述PD模块的正极输入端和所述防逆流二极管的负极；所述整流模块的负极输出端连接所述DC插座的负极静触点；所述DC插座的正极触点连接所述PSE模块的正极输入端和所述防逆流二极管的正极；所述DC插座的负极动触点连接所述PD模块的负极输入端以及所述PSE模块的负极输入端；所述DC插座的负极动触点接地。
所述网口模块包括RJ45网口和与RJ45网口连接的网络变压器；所述网口模块的供电端包括一级供电端和二级供电端；所述一级供电端包括第一一级供电端和第二一级供电端；所述二级供电端包括第一二级供电端和第二二级供电端；所述RJ45网口的7脚和8脚连接形成所述第一一级供电端；所述RJ45网口的4脚和5脚连接形成所述第二一级供电端；所述网络变压器的两个中心抽头分别为第一二级供电端和第二二级供电端。
所述整流模块包括一个一级桥式整流电路和一个二级桥式整流电路；所述一级桥式整流电路的两个输入端分别连接第一一级供电端和第二一级供电端；所述二级桥式整流电路的两个输入端分别连接第二级一供电端和第二二级供电端；所述整流模块的正极输出端连接所述一级桥式整流电路的正极输出端和所述二级桥式整流电路的正极输出端；所述整流模块的负极输出端连接所述一级桥式整流电路的负极输出端和所述二级桥式整流电路的负极输出端。
所述PSE模块的正极输出端和负极输出端分别连接第一一级供电端和第二一级供电端或者所述PSE模块的正极输出端和负极输出端分别连接第二一级供电端和第一一级供电端。
所述PSE模块的正极输出端和负极输出端分别连接第一二级供电端和第二二级供电端或者所述PSE模块的正极输出端和负极输出端分别连接第二二级供电端和第一二级供电端。
所述PD模块包括签名电阻、PD开关电路以及DC-DC降压芯片；所述DC-DC降压芯片的输入电压范围介于20伏特到60伏特之间；所述PD模块的正极输入端连接所述签名电阻的一端、PD开关电路的控制端以及所述DC-DC降压芯片的正极输入端；所述PD模块的负极输入端连接所述签名电阻的另一端与PD开关电路的输出端；所述PD开关电路的输入端连接所述DC-DC降压芯片的负极端。
所述PSE模块包括第一侦测电路、第二侦测电路、PSE供电开关电路、逻辑或电路和电源电路；所述PSE模块的负极输入端连接所述第一侦测电路、第二侦测电路、PSE供电开关电路和电源电路的接地端；所述PSE模块的正极输入端通过第二侦测电路的电流采样电阻连接至PSE供电开关电路的输入端；所述PSE模块的正极输入端还连接所述电源电路的输入端，所述电源电路的输出端连接所述第一侦测电路和第二侦测电路的电源端；所述PSE模块的正极输出端连接所述PSE供电开关电路的输出端和所述第一侦测电路的采样输入端，所述PSE模块的负极输出端连接所述第一侦测电路、PSE供电开关电路和第二侦测电路的接地端；所述第一侦测电路的输出端和第二侦测电路的输出端分别连接所述逻辑或电路的两个输入端，逻辑或电路的输出端连接所述PSE供电开关电路的控制端。
所述PSE模块还包括延时电路，所述延时电路串联于所述逻辑或电路的输出端与所述PSE供电开关电路的控制端之间。
所述第二侦测电路包括电流采样电阻和运算放大器；所述电流采样电阻的两端分别连接所述运算放大器的两个输入端；所述运算放大器的输出端连接逻辑或电路的一个输入端。
所述第一侦测电路为窗口比较器电路。
采用上述方案后，本实用新型在DC插座没有电源适配器接入时，DC插座的负极动触点与负极静触点接触导通，使得整流模块的负极输出端接地，此时若网口模块有外接的PSE设备接入，外接的PSE设备产生的输入电压经由整流模块输入到PD模块，PD模块工作以输出后端系统所需的工作电压，由于防逆流二极管的单向导通特性，外接的PSE设备产生的输入电压无法输入到PSE模块，PSE模块不工作，此时本实用新型处于PD受电状态；而当在DC插座有电源适配器接入时，DC插座的负极动触点与负极静触点断开连接，整流模块的负极输出端悬空而使得整流模块无法工作，此时电源适配器产生的输入电压会输入到PD模块和PSE模块而使得PD模块和PSE模块同时工作，使得网口模块的供电端存在电压以用于输出，本实用新型由PD受电状态切换为PSE供电状态，而且此时即使网口模块有外接的PSE设备接入，由于整流模块无法工作，PD模块也无法从外接的PSE设备取电。
综上可知，本实用新型是通过DC插座是否有电源适配器接入来实现PSE供电状态和PD受电状态的切换，相比较现有技术中采用继电器来进行切换，本实用新型的成本更低，噪音更小，占用空间更小。
附图说明
图1为本实用新型的硬件框图；
图2为本实用新型的网口模块的电路原理图；
图3为本实用新型的DC插座、整流模块以及PD模块的电路原理图；
图4为本实用新型的PSE模块的电路原理图。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
如图1所示，本实用新型揭示了一种POE双向供电装置，其包括网口模块1、DC插座J1、防逆流二极管D1、整流模块2、PD模块3以及PSE模块4；所述网口模块1的供电端连接所述整流模块1的输入端和所述PSE模块4的输出端；所述整流模块2的正极输出端连接所述PD模块3的正极输入端和所述防逆流二极管D1的负极；所述整流模块2的负极输出端连接所述DC插座J1的负极静触点；所述DC插座J1的正极触点连接所述PSE模块4的正极输入端和所述防逆流二极管D1的正极；所述DC插座J1的负极动触点连接所述PD模块3的负极输入端以及所述PSE模块4的负极输入端；所述DC插座J1的负极动触点接地。
本实用新型的工作原理为：利用DC插座J1本身的物理结构，本实用新型在DC插座J1没有电源适配器接入时，DC插座J1的负极动触点与负极静触点接触导通，使得整流模块2的负极输出端接地，此时若网口模块1有外接的PSE设备接入，外接的PSE设备产生的输入电压经由整流模块2输入到PD模块3，PD模块3工作以输出后端系统所需的工作电压，由于防逆流二极管D1的单向导通特性，外接的PSE设备产生的输入电压无法输入到PSE模块4，PSE模块4不工作，此时本实用新型处于PD受电状态；而当在DC插座J1有电源适配器接入时，DC插座J1的负极动触点与负极静触点断开连接，整流模块2的负极输出端悬空而使得整流模块2无法工作，此时电源适配器产生的输入电压会输入到PD模块3和PSE模块4而使得PD模块3和PSE模块4同时工作，使得网口模块1的供电端存在电压以用于输出，本实用新型由PD受电状态切换为PSE供电状态，而且此时即使网口模块1有外接的PSE设备接入，由于整流模块2无法工作，PD模块3也无法从外接的PSE设备取电。
综上可知，本实用新型是通过DC插座J1是否有电源适配器接入来实现PSE供电状态和PD受电状态的切换，相比较现有技术中采用继电器来进行切换，本实用新型的成本更低，噪音更小，占用空间更小。
为便于理解本实用新型，以下对本实用新型的具体电路结构进行阐述。
配合图2所示，所述网口模块1包括RJ45网口J2和与RJ45网口J2连接的网络变压器T1；所述网口模块J2的供电端包括一级供电端和二级供电端；所述一级供电端包括第一一级供电端和第二一级供电端；所述二级供电端包括第一二级供电端和第二二级供电端；所述RJ45网口J1的7脚和8脚连接形成所述第一一级供电端；所述RJ45网口J2的4脚和5脚连接形成所述第二一级供电端；所述网络变压器T1的两个中心抽头分别为第一二级供电端和第二二级供电端。
配合图3所示，所述整流模块2包括一个一级桥式整流电路BD1和一个二级桥式整流电路BD2；配合图2和图3所示，所述一级桥式整流电路BD1的两个输入端分别连接第一一级供电端和第二一级供电端；所述二级桥式整流电路BD2的两个输入端分别连接第二级一供电端和第二二级供电端；所述整流模块2的正极输出端连接所述一级桥式整流电路BD1的正极输出端和所述二级桥式整流电路BD2的正极输出端；所述整流模块2的负极输出端连接所述一级桥式整流电路BD1的负极输出端和所述二级桥式整流电路BD2的负极输出端。通过一级桥式整流电路BD1和二级桥式整流电路BD2，本实用新型可以兼容采用中间跨接法的外接PSE设备和采用末端跨界法的外接PSE设备的接入；其中当采用中间跨接法的外接的PSE设备接入到RJ45网口J2时，该PSE设备产生的输出电压便通过一级桥式整流电路BD1进行整流；而当采用末端跨接法的外接的PSE设备接入到RJ45网口时，该PSE设备产生的输入电压则通过二级桥式整流电路BD2进行整流。需要说明的是，本实用新型并不局限于所述整流模块2包括一个一级桥式整流电路BD1和一个二级桥式整流电路BD2，也可以是所述整流模块2只包括一个一级桥式整流电路BD1或者是所述整流模块2只包括一个二级桥式整流电路BD2，这样本实用新型只能适用于采用中间跨接法的外接PSE设备的接入或者是本实用新型只能适用于采用末端跨界法的外接PSE设备的接入。
配合图3所示，所述PD模块3包括签名电阻R1、PD开关电路31以及DC-DC降压芯片U1；所述DC-DC降压芯片U1的输入电压范围介于20伏特到60伏特之间；所述PD模块3的正极输入端连接所述签名电阻R1的一端、PD开关电路31的控制端以及所述DC-DC降压芯片U1的正极输入端；所述PD模块3的负极输入端连接所述签名电阻R1的另一端与PD开关电路31的输出端；所述PD开关电路31的输入端连接所述DC-DC降压芯片U1的负极端；其中所述PD开关电路31可以采用MOS管开关电路，具体的，所述PD开关电路31包括第三电阻R3、第四电阻R4、第一稳压管Z1以及第一MOS管Q1，所述第三电阻R3的一端连接所述签名电阻R1的一端和所述DC-DC降压芯片U1的正极输入端；所述第三电阻R3的另一端连接所述第一稳压管Z1的负极，所述第一稳压管Z1的正极连接所述第四电阻R4的一端和所述第一MOS管Q1的栅极，所述第四电阻R4的另一端连接所述签名电阻R1的另一端和所述第一MOS管Q1的源极，所述第一MOS管Q1的漏极连接所述DC-DC降压芯片U1的负极端。所述PD模块3通过签名电阻R1可以使得外接的PSE设备对所述PD模块3进行认证，具体的，外接的PSE设备通过输出一个电流较低的试探电流给PD模块3，该试探电流使得签名电阻R1产生一个试探电压，该试探电压无法使得PD开关电路31导通，此时外接的PSE设备检测试探电压的具体值并判断该试探电压是否处于可通过认证的电压值范围内，如果处于可通过认证的电压值范围内，则认证通过，外接的PSE设备提高输出电压以使得PD开关电路31导通，此时DC-DC降压芯片U1工作以输出后端系统所需的工作电压。本实用新型通过所述的DC-DC降压芯片U1则可以使得本实用新型接受外接的PSE设备或电源适配器产生的输入电压的范围可达到20伏特到60伏特，使得本实用新型可以兼容标准PSE设备，也可以兼容自定义的低电压PSE设备。
配合图4所示，所述PSE模块4包括第一侦测电路41、第二侦测电路42、PSE供电开关电路44、逻辑或电路43和电源电路45；配合图3和图4所示，所述PSE模块4的负极输入端连接所述第一侦测电路41、第二侦测电路42、PSE供电开关电路44和电源电路45的接地端；所述PSE模块4的正极输入端通过第二侦测电路42的电流采样电阻R13连接至PSE供电开关电路44的输入端；所述PSE模块4的正极输入端还连接所述电源电路45的输入端，所述电源电路45的输出端连接所述第一侦测电路41和第二侦测电路42的电源端；所述PSE模块4的正极输出端连接所述PSE供电开关电路44的输出端和所述第一侦测电路41的采样输入端，所述PSE模块4的负极输出端连接所述第一侦测电路41、PSE供电开关电路44和第二侦测电路42的接地端；所述第一侦测电路41的输出端和第二侦测电路42的输出端分别连接所述逻辑或电路43的两个输入端，逻辑或电路43的输出端连接所述PSE供电开关电路44的控制端。配合图3和图4所示，所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端可以连接至所述PD开关电路31的输入端，这样所述PSE模块4受控于所述PD模块3；需要说明的是，所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端也可以直接连接所述DC插座J1的负极动触点，这样所述PSE模块4便不受控于所述PD模块3。配合图2和图4所示，所述PSE模块4的正极输出端和负极输出端分别连接第一一级供电端和第二一级供电端，这样本实用新型就采用中间跨接法进行输出，第一一级供电端和第二一级供电端则分别为正极和负极，此处需要说明的是，第一一级供电端和第二一级供电端的极性可以进行调换，即所述PSE模块4的正极输出端和负极输出端分别连接第二一级供电端和第一一级供电端以使得第一一级供电端和第二一级供电端分别为负极和正极。而且本实用新型并不局限于采用中间跨接法进行输出，本实用新型也可以采用末端跨接法进行输出，即本实用新型也可以是所述PSE模块4的正极输出端和负极输出端分别连接第一二级供电端和第二二级供电端或者所述PSE模块4的正极输出端和负极输出端分别连接第二二级供电端和第一二级供电端。
配合图4所示，所述电源电路45包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第二稳压管Z2；所述PSE模块4的正极输入端连接所述第五电阻R5的一端和所述第六电阻R6的一端，所述第二稳压管Z2的负极连接所述第五电阻R5的另一端和所述第六电阻R6的另一端，所述第二稳压管Z2的正极连接所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端，所述第五电阻R5、第六电阻R6以及第二稳压管Z2的公共端为所述电源电路45的输出端；通过所述电源电路45以对第一侦测电路41和第二侦测电路42进行供电。
配合图4所示，所述第一侦测电路41为一个窗口比较器电路，所述第一侦测电路41包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12以及第一比较器U21和第二比较器U22；所述电源电路45的输出端连接第七电阻R7的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端以及第一比较器U21和第二比较器U22的电源端，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和第一比较器U21的同相输入端，第八电阻R8的另一端连接电阻R9的一端和第二比较器U22的反相输入端，第九电阻R9的另一端连接所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端，所述第一比较器U21和第二比较器U22的接地端连接所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端；所述第十电阻R10的另一端连接所述PSE模块4的正极输出端、第十一电阻R11一端、第一比较器U21的反相输入端和第二比较器U22的同相输入端，所述第十二电阻R12的另一端连接第一比较器U21的输出端、第二比较器U22的输出端和逻辑或电路43的一个输入端。通过第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9能设置所述第一侦测电路41的上限电压和下限电压，第十电阻R10和第十一电阻R11的公共端即为所述第一侦测电路41的采样输入端，通过所述第一侦测电路41能对PD设备进行认证，具体的，当PD设备为合法设备时，PD设备内的签名电阻在采样输入端产生的电压便处于上限电压和下限电压之间，所述第一侦测电路41输出高电平到逻辑或电路43中；当PD设备为非法设备时，PD设备内的签名电阻在采样输入端产生的电压不处于上限电压和下限电压之间，所述第一侦测电路41输出低电平到逻辑或电路43中。
配合图4所示，所述第二侦测电路42包括电流采样电阻R13和运算放大器U3；所述电流采样电阻R13的两端分别连接所述运算放大器U3的两个输入端；运算放大器U3的输出端连接逻辑或电路43的一个输入端，运算放大器U3的电源端连接电源电路45的输出端，运算放大器U3的接地端连接所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端；当本实用新型对PD设备供电时，会有一定的电流流过电流采样电阻R13，使得电流采样电阻R13两端产生一个采样电压，该采样电压经由运算放大器U3放大产生一个高电平输入到逻辑或电路43中；而当电流采样电阻R13流过的电流为零或者接近于零，那么运算放大器U3放大产生低电平输入到逻辑或电路43中。
所述逻辑或电路43可以采用集成的或门，所述逻辑或电路43也可以由两个同相并联的二极管组成，这两个二极管的正极即为所述逻辑或电路43的两个输入端，这两个二极管的负极共同构成所述逻辑或电路43的输出端。
配合图4所示，所述PSE供电开关电路44包括第二MOS管Q2、第十四电阻R14、第十五电阻R15、三极管Q3和二极管D2；第二MOS管Q2的源极和所述第十四电阻R14的一端连接形成所述PSE供电开关电路44的输入端，所述第二MOS管Q2的漏极连接二极管D2的正极，二极管D2的负极即为所述PSE供电开关电路44的输出端；所述第十四电阻R14的另一端连接所述第二MOS管Q2的栅极和第十五电阻R15的一端，所述第十五电阻R15的另一端连接三极管Q3的集电极，所述三极管Q3的发射极连接所述PSE模块4的负极输入端和负极输出端，所述三极管Q3的基极即为所述PSE供电开关电路44的控制端。
当本实用新型的DC插座J1有电源适配器接入时，所述PSE模块4的工作原理为：当本实用新型未接入PD设备时，第一侦测电路41和第二侦测电路42均输出低电平，此时逻辑或电路43输出低电平给所述PSE供电开关电路44的控制端，所述PSE供电开关电路44关断；当本实用新型接入非法的PD设备时，非法的PD设备内的签名电阻产生的电压不满足要求的范围，因此第一侦测电路41输出低电平，而此时所述PSE供电开关电路44还处于关断状态，电流采样电阻R13两端电压相同，第二侦测电路42还是输出低电平，所述PSE供电开关电路44无法开启，本实用新型不会对非法的PD设备供电；当本实用新型接入合法的PD设备时，合法的PD设备内的签名电阻产生的电压满足所要求的范围，第一侦测电路41输出高电平而使得逻辑或电路输出高电平给所述PSE供电开关电路44的控制端，使得所述PSE供电开关电路44导通，本实用新型即可向合法的PD设备供电，供电的同时，第一侦测电路41的采样输入端的电压变成供电电压，该供电电压超过第一侦测电路41的上限电压而使得第一侦测电路41输出低电平，但是由于此时电流采样电阻R13有电流流过而使得第二侦测电路42输出高电平，从而使得逻辑或电路保持输出高电平，所述PSE供电开关电路44保持导通状态，使得本实用新型持续向合法的PD设备供电。
进一步，接入合法的PD设备时，为了保持供电稳定，所述PSE模块4还包括延时电路46；所述延时电路46串联于所述逻辑或电路43的输出端与所述PSE供电开关电路44的控制端之间。通过延时电路46可以使得逻辑或电路43输出的有效高电平保持一端时间，以实现第一侦测电路41和第二侦测电路42的稳定衔接。所述延时电路46可以采用RC延时电路或者是555延时电路。
此处需要说明的是，本实用新型所述的PD模块3并不局限于采用签名电阻R1、PD开关电路31以及DC-DC降压芯片U1构成的电路结构，本实用新型所述的PSE模块4也并不局限于采用第一侦测电路41、第二侦测电路42、PSE供电开关电路43、逻辑或电路44、电源电路45以及延时电路46构成的电路结构，本实用新型的关键在于通过DC插座J1是否有电源适配器接入来控制PSE模块4和PD模块3的工作状态，因此本实用新型所述的PD模块3和所述的PSE模块4也可以采用现有的其他结构PD模块和PSE模块。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。