一种比较器、检测电路、分级电路和POE供电系统的制作方法

本发明涉及poe供电，具体涉及一种比较器、检测电路、分级电路和poe供电系统。

背景技术：

1、作为一种新型供电技术，poe供电在现代建筑和智能监控等领域展现出独特优势和巨大应用前景，通过poe供电可以不用为各式各样的微小型电子设备搭建专门的线缆或独立的电源供给装置，可以避免错综复杂的供电线缆和过多的独立电源所存在的缺陷，能大幅降低安装成本和避免各种安全隐患。

2、在poe供电系统中，主要通过pse电源管理单元和pd电源管理单元来完成功率传输的管理和控制，其中pse电源管理单元主要负责对具有poe功能的pd设备进行检测分级和供电，后者完成对pse设备的相互识别和供电电压的转换。在pse电源管理单元对pd设备检测和分级时，pse电源管理单元通过先输入检测电压，其中检测电压在一个区间内逐渐增大，当检测电压超过区间的上限时，检测阶段结束，如果pse电源管理单元检测到pd设备，则检测结束。

3、目前在pd设备进行检测时，大多通过比较器将pse管理单元输出的检测电压与参考电压进行比较，以及根据比较结果来判断pd设备检测是否结束。然而对于现有的这种检测方式，由于需要选用较大电阻值的电阻组成的分压电路来设计参考电压，从而降低功耗，但是这样导致提供参考电压的电路的启动速度变慢，进而导致pse电源管理单元对pd设备检测的响应速度变慢；另外大电阻会占用较大的芯片面积，不利于电路集成。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种比较器、检测电路、分级电路和poe供电系统，所要解决的技术问题是现有poe供电系统的pse电源管理单元在对pd设备检测时由于需要加入参考电压，导致检测速度变慢。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供一种比较器，包括输入pmos管、带隙基准单元和比较单元，所述输入pmos管的栅极用于输入外部电压，所述输入pmos管的漏极接地，所述输入pmos管的源极与所述带隙基准单元电连接，所述带隙基准单元基于所述外部电压输出基准电压，所述基准电压与所述外部电压正相关，所述比较单元基于所述基准电压输出检测信号，且在所述基准电压低于设定阈值时输出第一电平状态的检测信号，在所述基准电压高于设定阈值时输出第二电平状态的检测信号，所述第一电平状态和第二电平状态为相反的两种状态。

3、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括分压单元，所述分压单元包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、反相器inv2、mos管m40和mos管m41；

4、所述电阻r10、电阻r11和电阻r12依次串联，且电阻r12的尾端接地，所述电阻r10一端用于输入工作电压，所述电阻r10另一端与mos管m40的漏极电连接，所述mos管m40的栅极与反相器inv2的输入端电连接，反相器inv2的输出端与mos管m41的栅极电连接，mos管m41的漏极与电阻r12的首端电连接，mos管m41的源极分别与mos管m40的源极和输入pmos管的栅极电连接。

5、在第一方面的某种实施方式中，所述带隙基准单元包括mos管m6、mos管m7、mos管m8、三极管q1、三极管q2、电阻r1、电阻r2和mos管m13；

6、所述mos管m6的漏极分别与所述输入pmos管的源极、三极管q1的基极和三极管q2的基极电连接；所述mos管m6的栅极分别与mos管m7的栅极、mos管m8的栅极、mos管m7的漏极和三极管q2的集电极电连接；所述mos管m6的源极分别与mos管m7的源极和mos管m8的源极电连接，用于输入所述工作电压；三极管q2的发射极通过电阻r2分别与电阻r1一端和三极管q1的发射极电连接；三极管q1的集电极与mos管m8的漏极电连接；电阻r1另一端与mos管m13的源极电连接，mos管m13的栅极与mos管m13的漏极电连接，用于接地。

7、在第一方面的某种实施方式中，所述比较单元包括mos管m9、mos管m10、mos管m11和mos管m12;

8、所述mos管m9的源极与mos管m10的源极电连接，用于输入所述工作电压；所述mos管m9的栅极与mos管m8的栅极电连接；mos管m9的漏极分别与mos管m12的漏极、mos管m12的栅极和mos管m11的栅极电连接，mos管m12的源极接地；mos管m10的栅极mos管m8的漏极电连接，mos管m10的漏极与mos管m11的漏极电连接，用于输出所述检测信号，mos管m11的源极接地。

9、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括用于向所述带隙基准单元输入启动信号的启动单元，所述启动单元包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4和mos管m5；

10、所述mos管m1的源极分别与mos管m2的源极和mos管m5的源极电连接，用于输入所述工作电压；所述mos管m1的栅极分别与mos管m3的源极和mos管m4的源极电连接，用于接地，所述mos管m1的漏极分别与mos管m3的漏极、mos管m3的栅极和mos管m4的栅极电连接；所述mos管m2的栅极分别与mos管m5的栅极、mos管m2的漏极和mos管m4的漏极电连接；所述mos管m5的漏极与mos管m13的源极电连接。

11、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括保护单元，所述保护单元包括mos管15、mos管m16、mos管m17、mos管m18、mos管m19、mos管m20和电容c1；

12、所述mos管m15的源极分别与mos管m16的源极和mos管m19的源极电连接，用于输入所述工作电压；所述mos管m15的栅极分别与mos管m2的栅极和mos管m19的栅极电连接；所述mos管m15的漏极分别与mos管m17的源极、mos管m16的漏极和mos管m20的栅极电连接，mos管m16的栅极与三极管q2的集电极电连接，mos管m20的源极分别与mos管m19的漏极和三极管q2的基极电连接，mos管m20的漏极接地；mos管m17的栅极分别与mos管m17的漏极和mos管m18的源极电连接，mos管m18的栅极和电容c1一端均接地，电容c1另一端与mos管m18的漏极电连接。

13、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括钳位单元，所述钳位单元与所述比较单元的检测信号输出端电连接，用于在所述比较单元输出低电平状态的信号后将所述检测信号输出端的电平拉低为电平状态；

14、所述钳位单元包括电容c2、mos管m30、mos管m31、mos管m32、mos管m33、mos管m34、mos管m35、mos管m36、电容c3、反相器inv1和施密特触发器smt；

15、所述检测信号输出端分别与电容c2一端、mos管m30的漏极和施密特触发器smt的输入端电连接，施密特触发器smt的输出端与反相器inv1的输入端电连接，电容c2另一端接地；mos管m30的栅极分别与mos管m33的漏极和mos管m34的漏极电连接，mos管m30的源极与mos管m31的漏极电连接，mos管m31的栅极分别与mos管m3的栅极和mos管m36的栅极电连接，mos管m31的源极接地；

16、mos管m32的漏极与mos管m35的漏极电连接，用于接入所述工作电压，mos管m32的栅极与mos管m7的栅极电连接，mos管m32的源极与mos管m33的源极电连接，mos管m33的栅极分别与mos管m34的栅极、mos管m35的源极、mos管m36的漏极和电容c3一端电连接，mos管m34的源极、电容c3另一端和mos管m36的源极均接地，mos管m35的栅极与mos管m2的栅极电连接。

17、第二方面，本发明还提供了一种检测电路，包括上述的一种比较器，还包括电阻r20和mos管m50，所述工作电压分别输入到所述比较器的分压单元和电阻r20一端，电阻r20另一端与mos管m50的漏极电连接，比较器的正输入端输入第一基准电压，比较器输出的检测信号输入到mos管m50的栅极，mos管m50的源极接地。

18、第三方面，本发明还提供了一种分级电路，包括上述的检测电路，还包括反相器inv10、反相器inv11、与非门nand1、第二比较器cmp2、稳压单元和电阻r30；

19、第二比较器cmp2的负输入端用于输入第二基准电压，第二比较器的正输入端与稳压单元的电源输入端电连接，用于输入所述工作电压，第二比较器cmp2的输出端与反相器inv10的输入端电连接，反相器inv10的输出端与与非门nand1的第一输入端电连接，反相器inv11的输入端用于输入标志信号，所述标志信号在所述检测信号为高电平信号时为高电平状态，在所述检测信号为低电平时为低电平状态，所述反相器inv11的输出端和与非门nand1的第二输入端电连接，与非门nand1的输出端与稳压单元电连接，所述稳压单元在与非门nand1输出低电平时向所述电阻r30一端输入稳压电压，所述电阻r30另一端接地。

20、第四方面，本发明还提供了一种poe供电系统，包括上述的分级电路、pse供电单元、第三比较器cmp3和状态标志判断单元，所述状态标志判断单元包括与非门nand10、与非门nand11、与非门nand12、与非门nand13和反相器inv14；

21、所述第三比较器cmp3的负输入端用于输入第三基准电压，所述第三比较器cmp3的正输入端用于输入所述工作电压，所述第三比较器cmp3的输出端分别和与非门nand10的第一输入端和与非门nand12的第一输入端电连接，所述与非门nand10的第二输入端分别和与非门nand12的输出端和与非门nand13的第二输入端电连接，与非门nand12的第二输入端与反相器inv14的输出端电连接，反相器inv14的输入端用于输入所述标志信号；所述与非门nand10的输出端和与非门nand11的第一输入端电连接，所述与非门nand11的第二输入端与与非门nand13的输出端电连接，所述与非门nand11的输出端和与非门nand12的第一输入端电连接；

22、所述pse供电单元用于输出所述工作电压，且分别与所述检测电路和分级电路电连接，在所述检测电路输出低电平状态的检测信号时输出所述标志信号，以及依据所述稳压单元输出的稳压电压来计算流过电阻r30的电流大小，并依据流过电阻r30的电流大小来设定自身输出功率等级，所述pse供电单元依据设定自身输出功率等级输出对应电源；所述功率输出等级包括五个等级，分别为等级零、等级一、等级二、等级三和等级四；

23、当自身输出功率等级为等级四时，所述pse供电单元先将所述工作电压拉低至第一电压区间来进行二次检测，所述第一电压区间的下区间点大于所述第三基准电压，所述第一电压区间的上区间点小于所述第一基准电压，在二次检测完成后，接着将所述工作电压拉高至第二电压区间进行二次分级，所述第二电压区间的下区间点大于所述第一基准电压，所述第二电压区间的上区间点小于所述第二基准电压，所述pse供电单元在二次分级后仍然将自己的输出功率等级设定为等级四时，将所述工作电压拉低至第一基准电压以下，并通过所述状态标志判断单元输出设定信号，所述设定信号用于让所述pse供电单元向功率等级为四级的pd设备供电。

24、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：由于本发明的比较器在进行电压检测时外部电压直接输入到pmos管的栅极，而不是外加参考电位，因此不需要在电路中增加大阻值的电阻，从而能够使采用本发明的poe供电系统的拥有更快的响应速度。