一种以太网供电隔离装置的制作方法

本发明涉及通信设备技术领域，特别涉及一种以太网供电隔离装置。

背景技术：

目前，业界关于poe的标准主要有ieee802.3af和ieee802.3at，支持最大pd功耗25.5w。另外，还有业界使用较为广泛的非标ltpoe++，支持高达90w的pd功耗。根据ieee802.3af、ieee802.3at和ltpoe++规定，pse输出电压和pd输入电压均将近40v至54v左右，依此推算，pd功耗25.5w时，pse供电电流最大638ma；pd功耗90w时，pse供电电流最大2.25a。

采用现有的普通网络变压器，在其次级中心抽头加上电压给负载供电，由于普通变压器电感线芯较细，638ma电流足以使电感饱和而失去变压器耦合信号的作用，无法进行数据通信，对于2.25a的大电流绕线更是由于电感绕线无法承受如此大的电流而烧断。更重要的是，即便电感不饱和或者大电流不将变压器绕线烧断的情况下，次级线圈的大电流也将在变压器的初级侧感应出同等大小的电流，那么与变压器初级连接的phy侧芯片将会损坏，无法实现网络变压器保护phy侧芯片的目的。

也就是说，由于现有的poe设备在传输数据信号的同时，也需要供电或者受电，采用普通网络变压器将会面临无法承载负载电流，以及在变压器连接phy端口的一侧感应出电流，损坏phy芯片的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种以太网供电隔离装置，解决现有技术中网络变压器难以承载负载电流，在变压器连接phy端口的一侧感应出电流，损坏phy芯片的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种以太网供电隔离装置，包括：网络变压器、电源负极电感隔离结构以及电源正极电感隔离结构；

所述电源正极电感隔离结构连接在所述网络变压器的第一次级输入/输出差分线对之间；所述电源负极电感隔离结构连接在所述网络变压器的第二次级输入/输出差分线对之间；

所述电源正极电感隔离结构包括：第一电感以及第二电感；所述第一电感以及所述第二电感串联，并连接在所述第一次级输入/输出差分线对之间；所述第一电感以及所述第二电感设置poe电源正极接口；

所述电源负极电感隔离结构包括：第三电感以及第四电感；所述第三电感以及所述第四电感串联，并连接在所述第二次级输入/输出差分线对之间；所述第三电感以及所述第四电感设置poe电源负极接口。

一种基于所述的以太网供电装置的接口，所述接口包括：poe电源正极接口、poe电源负极接口、phy端口以及rj45连接器；

所述poe电源正极接口用于连接poe电源的正极；

所述poe电源负极接口用于连接poe电源的负极；所述phy端口连接所述网络变压器的初级；

所述rj45连接器分别与所述第一次级输入/输出差分线对以及所述第二次级输入/输出差分线对相连。

一种基于所述的接口的供电设备，所述供电设备包括：所述接口以及供电设备主体；

所述供电设备主体的控制芯片用于管理poe电源；所述接口通过所述poe电源正极接口和所述poe电源负极接口分别连接所述供电主体的供电电源。

一种基于所述的接口的受电设备，所述受电设备包括：所述接口以及受电设备主体；

所述受电设备主体的控制芯片用于对输入电源整流、功率等级配置的电源控制；

所述接口通过所述poe电源正极接口和所述poe电源负极接口分别连接所述受电主体的供电端。

一种基于所述的供电设备的以太网供电系统，包括：所述供电设备、以太网线以及受电设备；

所述供电设备通过所述以太网线连接所述受电设备。

一种基于所述的受电设备的以太网供电系统，包括：所述受电设备、以太网线以及供电设备；

所述受电设备通过所述以太网线连接所述供电设备。

一种基于所述的供电设备和所述的受电设备的以太网供电系统，包括：所述受电设备、所述供电设备以及以太网线；

所述受电设备以及所述供电设备通过所述以太网线相连。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的以太网供电隔离装置，针对网络变压器的负载电流能力受限，易产生初级感应电流损伤phy芯片的问题，提出解决方案。通过网络变压器、设置在第一次级输入/输出差分线对间的电源正极电感隔离结构以及设置在第二次级输入/输出差分线对间的电源负极电感隔离结构避免电流流经网络变压器同时抑制初级侧感应电流的产生，从而解决负载电流受限于网络变压器的问题，还可以避免phy芯片受到感应电流的损伤。具体来说，以电源路径来说，电源连接poe电源正极接口，直流电流流过第一电感和第二电感至第一次级输入/输出差分线对，由于第一次级输入/输出差分线对间不存在电位差，所以网络变压器的次级电感没有电流流过，电感不会饱和，从而不影响差分数据信号耦合至初级端，初级没有感应电流，也就不会损坏phy芯片，保持网络变压器电气隔离的特性。通过rj45连接器和以太网线至对端设备后回流的电流到达第二次级输入/输出差分线对并经过第三电感和第四电感进入poe电源负极接口，形成完整的电源电流回流路径；同样地，由于第二次级输入/输出差分线对间的电势相等，不存在电位差，因此网络变压器次级电感没有电流流过，不影响数据通信。以数据通信路径来说，数据信号到达网络变压器与第一电感、第二电感、第三电感和第四电感的结点时，由于电感具有通直流、阻交流的特性，信号直接进入网络变压器，耦合至初级或者流经rj45连接器，而不进入第一电感、第二电感、第三电感和第四电感，所以数据不会因为流经电感到达电源而干扰电源或者失真。即，对于数据信号来讲，会保持原来的路径进行数据传输。对于大功耗负载的需求，网络变压器无需更换，仅需选择合适额定电流的电感，对于不同速率的数据通信，只要网络变压器支持相应速率的接入要求，仅需选择合适感值的电感，达到通直流、阻高频信号的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的以太网供电隔离装置结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的以太网供电隔离装置结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种以太网供电隔离装置，解决现有技术中网络变压器难以承载负载电流，在变压器连接phy端口的一侧感应出电流，损坏phy芯片的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种以太网供电隔离装置，用于poe以太网供电环境。包括：网络变压器t1、电源负极电感隔离结构以及电源正极电感隔离结构。

具体来说，所述电源正极电感隔离结构连接在所述网络变压器t1的第一次级输入/输出差分线对lan1和lan2之间；所述电源负极电感隔离结构连接在所述网络变压器t1的第二次级输入/输出差分线对lan3和lan6之间。

所述电源正极电感隔离结构包括：第一电感l1以及第二电感l2；所述第一电感l1以及所述第二电感l2串联，并连接在所述第一次级输入/输出差分线对lan1和lan2之间；所述第一电感l1以及所述第二电感l2设置poe电源正极接口vccp。

所述电源负极电感隔离结构包括：第三电感l3以及第四电感l4；所述第三电感l3以及所述第四电感l4串联，并连接在所述第二次级输入/输出差分线对lan3和lan6之间；所述第三电感l3以及所述第四电感l4设置poe电源负极接口vccn。

在执行供电操作的情况下，供电电源从所述poe电源正极接口vccp接入，电流经过所述第一电感l1以及所述第二电感l2，进而从第一次级输入/输出差分线对lan1和lan2流出，并且第一次级输入/输出差分线对lan1和lan2之间不存在电势差；也就使得网络变压器t1的次级电感线圈不会有电流经过；因此，一方面不会在初级侧产生感应电流，从而避免烧坏与之连接的芯片；另一方面，次级电感线圈不会饱和，也不会影响差分信号耦合至初级，保证数据传输的质量和可靠性；从而保持网络变压器的电气隔离特性。

回流的电流通过所述第二次级输入/输出差分线对lan3和lan6回流，并通过所述第三电感l3以及第四电感l4流入所述poe电源负极接口vccn，进而进入供电电源。期间，由于第二次级输入/输出差分线对lan3和lan6间不存在电位差，所述次级电感线圈上依然不会有电流通过，从而避免影响数据通信。

在执行数据通信的情况下，信号到达所述网络变压器t1与第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的结点时，由于电感具有通直流、阻交流的特性，信号直接进入网络变压器t1，耦合至初级或者流经rj45连接器，而不进入第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4，所以数据不会因为流经电感到达电源而干扰电源或者失真。即，对于数据信号来讲，会保持原来的路径进行数据传输。

对于实际应用中的大功耗负载需求，网络变压器t1无需更换，仅需选择合适额定电流的第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4。

对于不同速率的数据通信，只要网络变压器t1支持相应速率的接入要求，仅需选择合适感值的第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4，达到通直流、阻高频信号的目的。

需要说明的是，本实施例的说明和实施仅以快速以太网(100mbit/s)、标准以太网(10mbit/s)为例，即仅使用常规网线中的2对，对接rj45连接器的pin1、pin2、pin3和pin6，分别对应图1中网络变压器至rj45连接器的lan1、lan2、lan3和lan6这2对数据线；

实施例2

参见图2，还可以根据实际需要，采用千兆以太网(1000mbit/s)和10g(10gbit/s)以太网，其均可在此基础上的扩展和应用，不再赘述。

此处lan1/lan2，lan3/lan6加载vccp，lan4/lan5，lan7/lan8加载vccn。也可以是①lan1/lan2是vccp(或vccn)，lan3/lan6是vccn(或vccp)如图1所示的，lan4/lan5和lan7/lan8不加载电压，也即lan4/lan5和lan7/lan8可以不要有电感；②lan4/lan5是vccp(或vccn)，lan7/lan8是vccn(或vccp)，lan1/lan2和lan3/lan6不加载电压，也即lan1/lan2和lan3/lan6可以不要有电感。

本实施例还基于上述隔离装置，提出了应用方案。

本实施例提供一种基于所述的以太网供电隔离装置的接口，所述接口包括：poe电源正极接口、poe电源负极接口、、phy端口以及rj45连接器；

所述poe电源正极接口用于连接poe电源的正极；

所述poe电源负极接口用于连接poe电源的负极；

所述phy端口连接所述网络变压器的初级；用于连接具备phy端口的芯片。

所述rj45连接器分别与所述第一次级输入/输出差分线对以及所述第二次级输入/输出差分线对相连；实现数据和供电结构的连接。

在使用过程中，将所述隔离结构连接在poe供电系统中的pse供电设备以及pd供电设备上，用于对外连接以太网线。

工作过程中，电流经过电感隔离结构在供电和受电设备间形成回路，不经过网络变压器，从而实现数据通信和电源供电的电气隔离；还能避免感应电流的产生影响相连的芯片和正常数据通信。

进一步地，本实施例还提供了基于上述接口的以太网供电系统的pse供电设备和pd受电设备。

一种基于所述的接口的供电设备，所述供电设备包括：所述接口以及供电设备主体。

所述供电设备主体的控制芯片用于管理poe电源；

所述接口通过所述poe电源正极接口和所述poe电源负极接口分别连接所述供电主体的供电电源。

一种基于所述的接口的受电设备，所述受电设备包括：所述接口以及受电设备主体；

所述受电设备主体的控制芯片用于对输入电源整流、功率等级配置的电源控制；

所述接口通过所述poe电源正极接口和所述poe电源负极接口分别连接所述受电主体的供电端。

上述受电和供电设备的隔离操作均在第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4处实现，此处不再赘述。

本实施例还基于上述供电和受电设备，提出了一种以太网供电系统。

一种基于所述的供电设备的以太网供电系统，包括：所述供电设备、以太网线以及受电设备；

所述供电设备通过所述以太网线连接所述受电设备。

一种基于所述的受电设备的以太网供电系统，包括：所述受电设备、以太网线以及供电设备；

所述受电设备通过所述以太网线连接所述供电设备。

一种基于所述的供电设备和所述的受电设备的以太网供电系统，包括：所述受电设备、所述供电设备以及以太网线；

所述受电设备以及所述供电设备通过所述以太网线相连。

上述以太网供电系统的隔离操作均在第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4处实现，此处不再赘述。一般而言，此结构可以设置在受电端，供电端或者两端都设置，可根据实际需要选择。

phy指物理层，osi的最底层；一般指与外部信号接口的芯片；以太网phy芯片。

rj45是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种，连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成，插头有8个凹槽和8个触点。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的以太网供电隔离装置，针对网络变压器的负载电流能力受限，易产生初级感应电流损伤phy芯片的问题，提出解决方案。通过网络变压器、设置在第一次级输入/输出差分线对的电源正极电感隔离结构以及设置在第二次级输入/输出差分线对的电源负极电感隔离结构避免电流流经网络变压器同时抑制初级侧感应电流的产生，从而避免负载电流受限于网络变压器的问题，还可以避免phy芯片受到感应电流的损伤。具体来说，以电源路径来说，电源连接poe电源正极接口，直流电流流过第一电感和第二电感至第一次级输入/输出差分线对，由于第一次级输入/输出差分线对间不存在电位差，所以网络变压器的次级电感没有电流流过，电感不会饱和，从而不影响差分数据信号耦合至初级端，初级没有感应电流，也就不会损坏phy芯片，保持网络变压器电气隔离的特性。通过rj45连接器和以太网线至对端设备后回流的电流到达第二次级输入/输出差分线对并经过第三电感和第四电感进入poe电源负极接口，形成完整的电源电流回流路径；同样地，由于第二次级输入/输出差分线对上的电势相等，不存在电位差，因此网络变压器次级电感没有电流流过，不影响数据通信。以数据通信路径来说，数据信号到达网络变压器与第一电感、第二电感、第三电感和第四电感的结点时，由于电感具有通直流、阻交流的特性，信号直接进入网络变压器，耦合至初级或者流经rj45连接器，而不进入第一电感、第二电感、第三电感和第四电感，所以数据不会因为流经电感到达电源而干扰电源或者失真。即，对于数据信号来讲，会保持原来的路径进行数据传输。对于大功耗负载的需求，网络变压器无需更换，仅需选择合适额定电流的电感，对于不同速率的数据通信，只要网络变压器支持相应速率的接入要求，仅需选择合适感值的电感，达到通直流、阻高频信号的目的。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。