一种浪涌防护电路、供电设备及供电系统的制作方法

本实用新型涉及以太网供电技术领域，尤其涉及一种浪涌防护电路、供电设备及供电系统。

背景技术：

有源以太网(poweroverethernet，poe)技术指的是在现有的以太网cat.5布线基础构架不做任何改动的情况下，在为一些给予ip的终端(带有网络功能的设备)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。通俗的讲就是一根网线既能传输数据，又能提供电源。

poe供电系统中，提供电的一端叫做供电设备(powersourcingequipment，pse)端，受电的一端叫做受电设备(powereddevice，pd)端。正因为poe技术供电的便利性，安防、通信等行业均广泛使用poe-pse供电，室外应用更是比比皆是。雷击浪涌事件往往发生在架空的室外走线上，针对动辄几十米、百米，甚至是几百米的网线，雷击浪涌损坏网口的事件更是层出不穷。

poe-pd设备因为比较明确其是否在室外，所以在设计时浪涌防护能力往往更得到重视，而poe-pse设备一般是位于工作室内或者是工程箱中，相对比较安全，设计浪涌防护时等级相对偏低。实际上，浪涌电流会从感应点向两边传播，poe-pse端也会有大浪涌电流经过。所以，高等级poe-pse防护电路迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种浪涌防护电路、供电设备及供电系统，以为供电设备提供更高等级的浪涌防护。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种浪涌防护电路，包括：第一防护器件、第一二极管、第二二极管和第三二极管；

所述第一防护器件的第一端与网口变压器的初级线圈的第一中心抽头连接，所述第一防护器件的第二端连接地端；

所述第一二极管的负极与所述第一防护器件的第一端连接，所述第一二极管的正极与所述网口变压器的初级线圈的第二中心抽头连接；所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极连接，所述第二二极管的正极连接地端；所述第三二极管的负极与所述第一防护器件的第一端连接，所述第三二极管的正极与功能电路的第一输入端连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种供电设备，包括本实用新型任意实施例提供的浪涌防护电路，还包括：

网口变压器，所述变压器至少包括第一中心抽头和第二中心抽头；

功能电路，所述功能电路至少包括第一输入端。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种供电系统，包括本实用新型任意实施例提供的供电设备，以及与所述供电设备连接的受电设备。

本实用新型中，基于以太网供电的浪涌防护电路包括第一防护器件、第一二极管、第二二极管和第三二极管，其中，第一防护器件的第一端与网口变压器的初级线圈的第一中心抽头连接，第一端接地，第一二极管负极连接第一防护器件的第一端，正极分别连接网口变压器的初级线圈的第二中心抽头和第二电极的负极，第二电极的负极接地，则第一防护器件、第一二极管和第二二极管的配合能够有效泄放第一中心抽头与地端、第二中心抽头与地端以及第一中心抽头和第二中心抽头之间的浪涌电压，则本实施例在不需要大量防护器件的前提下，通过反向耐压较高的第一防护器件进行浪涌防护。此外，第三二极管的负极连接第一防护器件的第一端，正极连接功能电路，则第一防护器件设置在功能电路的前端，能够有效将浪涌与功能电路隔离，避免经过第一防护器件的浪涌残压对功能电路的损坏，有效对后级功能电路的芯片进行保护，提高供电设备的功能电路的安全防护等级，保证供电设备的安全。

附图说明

图1是现有技术中一种浪涌防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浪涌防护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种浪涌防护电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第一中心抽头对地端的浪涌路径示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第二中心抽头对地端的浪涌路径示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第一中心抽头对第二中心抽头的浪涌路径示意图；

图7是实用新型实施例提供的一种浪涌防护电路对比例的结构示意图；

图8是图7中对比例的第一中心抽头对地端的浪涌路径示意图；

图9是图7中对比例的第二中心抽头对地端的浪涌路径示意图；

图10是图7中对比例的第一中心抽头对第二中心抽头的浪涌路径示意图；

图11是本实用新型实施例提供的一种供电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是现有技术中一种浪涌防护电路的结构示意图，如图1所示，现有技术中的浪涌防护电路基于网口变压器11’设置的防护电路，图1中网口变压器11’包括有中心抽头n1’和中心抽头n2’，中心抽头n1’和地端gnd’之间设置有第二防护器件13’，中心抽头n2’和地端gnd’之间设置有第三防护器件14’，则中心抽头n1’和中心抽头n2’之间设置有第二防护器件13’和第三防护器件14’。上述第二防护器件13’和第三防护器件14’可以为瞬态抑制二极管、压敏电阻和瞬态二极管等。则中心抽头n1’对地端gnd’之间的浪涌能量通过第二防护器件13’进行泄放，中心抽头n2’对地端gnd’之间的浪涌能量通过第三防护器件14’进行泄放，上述为pse功率共模防护；中心抽头n1’对中心抽头n2’之间的浪涌能量通过第二防护器件13’和第三防护器件14’进行泄放，则为pse功率差模防护。上述浪涌防护电路无论是差模防护还是共模防护，均采用防护器件，防护器件成本较高，当产品多为pes端口设计时，成本缺陷被放大。此外，该防护器件的残压直接体现在功能电路12’的pse芯片管脚端，防护器件残压过高时，就会导致芯片损坏，因此无法满足高规格的防护需求。

本实用新型实施例提供了一种浪涌防护电路，包括：第一防护器件、第一二极管、第二二极管和第三二极管；

第一防护器件的第一端与网口变压器的初级线圈的第一中心抽头连接，第一防护器件的第二端连接地端；

第一二极管的负极与第一防护器件的第一端连接，第一二极管的正极与网口变压器的初级线圈的第二中心抽头连接；第二二极管的负极与第一二极管的正极连接，第二二极管的正极连接地端；第三二极管的负极与第一防护器件的第一端连接，第三二极管的正极与功能电路的第一输入端连接。

本实用新型实施例中，基于以太网供电的浪涌防护电路包括第一防护器件、第一二极管、第二二极管和第三二极管，其中，第一防护器件的第一端与网口变压器的初级线圈的第一中心抽头连接，正极接地，第一二极管负极连接第一防护器件的第一端，正极分别连接网口变压器的初级线圈的第二中心抽头和第二电极的负极，第二电极的负极接地，则第一防护器件、第一二极管和第二二极管的配合能够有效泄放第一中心抽头与地端、第二中心抽头与地端以及第一中心抽头和第二中心抽头之间的浪涌电压，则本实施例在不需要大量防护器件的前提下，通过反向耐压较高的第一防护器件进行浪涌防护。此外，第三二极管的负极连接第一防护器件的第一端，正极连接功能电路，则第一防护器件设置在功能电路的前端，能够有效将浪涌与功能电路隔离，避免经过第一防护器件的浪涌残压对功能电路的损坏，有效对后级功能电路的芯片进行保护，提高供电设备的功能电路的安全防护等级，保证供电设备的安全。

以上是本实用新型的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2是本实用新型实施例提供的一种浪涌防护电路的结构示意图，主要针对pse端口进行浪涌防护，如图2所示，供电设备的网口变压器11包括两个中心抽头：第一中心抽头n1和第二中心抽头n2，浪涌防护电路设置在上述中心抽头和供电设备的功能电路12之间，用于对功能电路12进行保护。如图2所示，浪涌防护电路包括第一防护器件13、第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3。其中，第一防护器件13的第一端与网口变压器11的初级线圈的第一中心抽头n1连接，第二端连接地端gnd；第一二极管d1的负极连接第一防护器件13的第一端，也即，连接网口变压器11的初级线圈的第一中心抽头n1，正极分别连接网口变压器11的初级线圈的第二中心抽头n2和第二二极管d2的负极；第二二极管d2的正极连接地端gnd。此外，第三二极管d3分别与第一防护器件13的第一端、第一二极管d1的负极连接，正极连接功能电路12的输入端121。则第一防护器件13在利用反向耐压较高的特性对浪涌进行泄放时，通过第三二极管d3将第一防护器件13和功能电路12隔开，则第一防护器件13在功能电路12的前端进行浪涌泄放，并且形成的残压会被第三二极管d3隔离掉，使得功能电路12能够完全不受浪涌的影响，保证供电设备的功能电路12的安全。并且与图1中现有技术中的浪涌防护电路相比，本实施并未设置大量的防护器件，极大地节约了浪涌防护电路批量配置的成本。

可选的，继续参考图2，第一中心抽头n1可以为高压线圈的中心抽头pse+；第二中心抽头n2可以为低压线圈的中心抽头pse-，从而使得浪涌防护电路能够泄放供电设备的高压端对地浪涌，以及供电设备的低压端的对地浪涌，以及供电设备的高压端与低压端之间的浪涌，实现浪涌防护电路对供电设备的进一步保护。当然，第一中心抽头n1和第二中心抽头n2还可以为其他位置的初级线圈的中心抽头，本实施例对此不进行限定。

可选的，第一防护器件13的额定耐压大于或等于6kv，则该第一防护器件13能够承受电压较高的浪涌，示例性的，上述第一防护器件13能够承受6kv的浪涌，并能使得残压小于100v，通过与第三二极管d3的配合，示例性的，第三二极管d3可耐压100v左右，能够为功能电路12分担残压，防止100v的残压全部施加至功能电路12。从而提高对功能电路12中的pse芯片的防护等级，使得功能电路12能够正常工作。并且本实施例并未设置较多防护器件，节省了防护成本。可选的，第三二极管d3的额定反向耐压大于或等于200v，以进一步增强第三二极管d3对第一防护器件13和功能电路12之间的隔离性能。

可选的，所述第一防护器件13包括下述至少一项：稳压二极管、瞬态抑制二极管或压敏电阻。如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的另一种浪涌防护电路的结构示意图，图3示出了第一防护器件为稳压二极管zd的结构示意图，第一防护器件13还可以为瞬态抑制二极管或压敏电阻，上述器件均能够在电压超过一定数值后将电压钳位在特定数值。此外，第一防护器件13还可以为其他能够进行电压钳位的电子器件，本实施例对此不进行限定。需要注意的是，压敏电阻没有正负极性，其两端可随机作为第一端，而稳压二极管和瞬态抑制二极管均存在正极和负极，则当第一防护器件13为稳压二极管和瞬态抑制二极管时，负极作为第一端，正极作为第二端。

在上述实施例的基础上，第一防护器件13的额定耐压大于或等于6kv，若第一防护器件13为瞬态抑制二极管或稳压二极管，则第一防护器件13的反向额定耐压大于或等于6kv，若第一防护器件13为压敏电阻，则第一防护器件13的额定耐压大于或等于6kv。

可选的，第三二极管d3的额定反向耐压大于第一防护器件13的残压，则上述第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3具有较强的耐压能力和耐流能力，额定反向耐压大于第一防护器件13的残压的二极管在浪涌等级较高时不易损坏，保证浪涌防护电路不被损坏，保证浪涌泄放的顺利进行。同理，第一二极管d1和第二二极管d2的额定反向耐压大于第一防护器件13的残压。

也即，第一防护器件13的残压小于第一二极管d1和第二二极管d2的击穿电压。可知上述额定功率为6kv的第一防护器件13的残压不超过100v，则第一二极管d1和第二二极管d2的击穿电压也可不超过100v，从而保证第一二极管d1和第二二极管d2不会被第一防护器件13产生的残压击穿，避免浪涌防护电路被损坏，提高浪涌防护电路的强度，从而保证整个供电设备的安全。同理，第一防护器件13的残压小于第三二极管d3的击穿电压，有效防止浪涌电压直接接入功能电路12，从而对第一防护器件13和功能电路12进行隔离。

可选的，浪涌防护电路还可以包括：封装件(图2中未示出)；封装件用于封装第一防护器件13、第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3。上述由第一防护器件13、第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3构成的浪涌防护电路可通过封装件进行封装，则可批量获取浪涌防护电路配置给不同的以太网供电系统的供电设备，并且上述封装结构内器件成本较低，可配置给更多的供电设备，实现以太网供电的安全性。

以下对图2所示的浪涌防护电路的工作过程进行详述，具体包括第一中心抽头n1对地端gnd的浪涌路径，第二中心抽头n2对地端gnd的浪涌路径，以及第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的浪涌路径。

如图4所示，图4是本实用新型实施例提供的第一中心抽头对地端的浪涌路径示意图，路径l1为第一中心抽头n1对地端gnd的正向浪涌路径，第一中心抽头n1对地端gnd的正向浪涌通过第一防护器件13进行泄放，其残压低于第三二极管d3的反向耐压，所以不会影响后级功能电路12的正常工作。路径l2为第一中心抽头n1对地端gnd的负向浪涌路径，第一中心抽头n1对地端gnd负向浪涌通过第一防护器件13、第一二极管d1和第二二极管d2进行泄放。图5是本实用新型实施例提供的第二中心抽头对地端的浪涌路径示意图，路径l3为第二中心抽头n2对地端gnd的正向浪涌路径，路径l4为第二中心抽头n2对地端gnd的负向浪涌路径，第二中心抽头n2对地端gnd的正向浪涌先经过第一二极管d1，后经过第一防护器件13进行泄放，同理，第三二极管d3的隔离作用使得后级功能电路12不受到浪涌电压的影响，第二中心抽头n2对地端gnd的负向浪涌直接通过第二二极管d2进行泄放。图6是本实用新型实施例提供的第一中心抽头对第二中心抽头的浪涌路径示意图，路径l5为第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的正向浪涌路径，路径l6为第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的负向浪涌路径，第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的正向浪涌先经过第一防护器件13，后经过第二二极管d2进行泄放，第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的负向浪涌仅通过第一二极管d1进行泄放。

综上，本实施例提供的浪涌防护电路未使用较多防护器件，通过反向耐压较高的第一防护器件13和第三二极管d3的配合，使得第一防护器件13在功能电路12的前级泄放浪涌，提高功能电路12的防护等级。

在上述实施例的基础上，本实施例提供一个对比例，如图7所示，图7是实用新型实施例提供的一种浪涌防护电路对比例的结构示意图。该浪涌防护电路包括第四防护器件15、第四二极管d4和第五二极管d5。第四防护器件15的第一端连接网口变压器11的第一中心抽头n1，第四防护器件15的第二端接地端gnd；第四二极管d4的负极连接第四防护器件15的第一端，正极连接网口变压器11的第二中心抽头n2；第五二极管d5的负极连接第四二极管d4的的正极，正极连接地端gnd。与本实施例浪涌防护电路相比，虽然图7所示对比例设置的第四二极管d4与第一二极管d1作用相同，第五二极管d5与第一二极管d2作用相同，但是第四防护器件15并未设置在功能电路12的前级，也无法实现功能电路12与第四防护器件15的残压的隔离。

具体的，如图8所示，图8是图7中对比例的第一中心抽头对地端的浪涌路径示意图，路径l7为第一中心抽头n1对地端gnd的正向浪涌路径，路径l8为第一中心抽头n1对地端gnd的负向浪涌路径，第一中心抽头n1对地端gnd的正向浪涌通过第四防护器件15进行泄放，第一中心抽头n1对地端gnd负向浪涌通过第四防护器件15、第四二极管d4和第五二极管d5进行泄放。因为功能电路12的供电电压最高达57v，一般的第四防护器件15选型的都在58v以上，所以对于高等级的浪涌，第四防护器件15产生的大于58v的残压直接作用于功能电路12，则功能电路12相关芯片的管脚会承受不住第四防护器件15的高残压，容易损坏，则图8所示浪涌防护电路仅能满足2.5kv的防护规格，在实际应用过程容易导致浪涌防护电路视效，对于图8中的对比例，如要提升防护能力至6kv，则只能通过提升第四防护器件15的功率来进一步降低第四防护器件15产生的残压，由此带来成本大幅上升，甚至是封装的改变。而本实施例在不使用第四防护器件15的前提下，通过第一防护器件13和第三二极管d3实现功能电路12免收残压的影响，满足6kv的防护规格。

图9是图7中对比例的第二中心抽头对地端的浪涌路径示意图，路径l9为第二中心抽头n2对地端gnd的正向浪涌路径，路径l10为第二中心抽头n2对地端gnd的负向浪涌路径，第二中心抽头n2对地端gnd的正向浪涌先经过第四二极管d4，后经过第四防护器件15进行泄放，第二中心抽头n2对地端gnd的负向浪涌直接通过第五二极管d5进行泄放。同理，功能电路12容易受到第四防护器件15的残压的损害。图10是图7中对比例的第一中心抽头对第二中心抽头的浪涌路径示意图，路径l11为第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的正向浪涌路径，路径l12为第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的负向浪涌路径，第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的正向浪涌先经过第四防护器件15，后经过第五二极管d5行泄放，第一中心抽头n1对第二中心抽头n2的负向浪涌仅通过第四二极管d4进行泄放。

综上，本实施例的浪涌防护电路相对图7所示对比例，在不需要增大防护器件的功率的前提下，提升浪涌防护等级，使得防护规格达到能够抵抗6kv的浪涌电压，并且浪涌防护电路的各器件成本较低，利于实现对各供电设备的有效保护。

本实用新型实施例还提供一种供电设备。如图2所示，本实用新型实施例提供的供电设备包括本实用新型任意实施例的浪涌防护电路。供电设备还可以包括网口变压器11，变压器11至少包括第一中心抽头n1和第二中心抽头n2；功能电路12，功能电路12至少包括第一输入端121。

本实施例提供的供电设备，基于以太网供电的浪涌防护电路包括第一防护器件、第一二极管、第二二极管和第三二极管，其中，第一防护器件的第一端与网口变压器的初级线圈的第一中心抽头连接，第二端接地，第一二极管负极连接第一防护器件的第一端，正极分别连接网口变压器的初级线圈的第二中心抽头和第二电极的负极，第二电极的负极接地，则第一防护器件、第一二极管和第二二极管的配合能够有效泄放第一中心抽头与地端、第二中心抽头与地端以及第一中心抽头和第二中心抽头之间的浪涌电压，则本实施例在不需要大量防护器件的前提下，通过反向耐压较高的第一防护器件进行浪涌防护。此外，第三二极管的负极连接第一防护器件的第一端，正极连接功能电路，则第一防护器件设置在功能电路的前端，能够有效将浪涌与功能电路隔离，避免经过第一防护器件的浪涌残压对功能电路的损坏，有效对后级功能电路的芯片进行保护，提高供电设备的功能电路的安全防护等级，保证供电设备的安全。

基于同一构思，本实用新型实施例还提供一种供电系统，如图11所示，图11是本实用新型实施例提供的一种供电系统的结构示意图，供电系统包括本实用新型任意实施例提供的供电设备1，以及与该供电设备1连接的受电设备2。

本实施例包括本实用新型任意供电设备的技术特征，具备本实用新型任意实施例提供的供电设备的有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。