一种用于摄像头的组网供电装置及摄像头设备的制作方法

本发明涉及摄像头供电方案和组网方案，具体涉及一种用于摄像头的组网供电装置及摄像头设备。

背景技术：

随着摄像头技术的普及，摄像头组网系统和施工布线成为了一项需要优化的项目，其中通过交换机组网+dc12电源布线成为主流系统，这种组网+电源的布设方式，需要两条线缆，包括：网线及电源线，随着组网系统中摄像头数量的增加，施工成本及组网的复杂性也会成倍增加。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种用于摄像头的组网供电装置及摄像头设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于摄像头的组网供电装置，包括：受电端pd电路、供电端pse电路、直流稳压电路和交换机；

所述pd电路分别与所述pse电路、所述直流稳压电路和所述交换机连接，所述直流稳压电路分别与摄像头和所述交换机连接，所述交换机分别与所述摄像头和所述pse电路连接；

所述pd电路用于将外部输入的有源以太网poe信号分离成电力部分和网络数据部分，所述直流稳压电路用于将所述电力部分进行转换后为所述摄像头和所述交换机供电，所述交换机用于与所述摄像头和所述pse电路进行数据交换，所述pse电路用于将所述电力部分和交换机输入的网络数据混合成poe信号并输出。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种摄像头设备，包括摄像头和上述组网供电装置。

本发明的有益效果是：利用poe技术，使得每个组网供电装置既能够为摄像头提供电力，又能够进行数据传输，并且各个组网供电装置之间可串联连接，从而可利用一根网线将各个摄像头设备串联成一个完整的摄像头设备组网供电系统，实现了电力和数据的同时同线路传输，大大减少了施工难度和成本。

附图说明

图1为现有技术中摄像头组网供电的连接结构示意图；

图2为现有技术中单个摄像头的组网供电的连接结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于摄像头的组网供电装置的连接结构示意图；

图4为本发明实施例提供的poe交换机与多个摄像头设备组成的组网供电系统的连接结构示意图；

图5为本发明实施例提供的pd电路的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的开关电源和直流稳压电源的电路原理图；

图7为本发明实施例提供的交换机的电路原理图；

图8为本发明实施例提供的pse电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在了解本发明之前，需要了解一下现有技术中摄像头组网供电的模式，如图1所示，现有技术中，摄像头组网需要交换机和电源两部分分别与各个摄像头通过网线以及电源线与摄像头连接。这样的连接方式可以使每个摄像头不相互影响，但对于交换机数据口以及线材的压力是很大的。

图2为单个摄像头的组网供电的连接结构示意图，从图2可以看出，电源供电和数据传输是分别进行的，而且实现的功能比较简单。电源利用电源芯片将dc12v转换成5v和3.3v两个电压来给相应的电路供电。而摄像头模组则通过板载的交换机芯片与外界交换机利用网线连接在一起。作为摄像头最基本的功能是完成图像的采集，处理，分析，指示灯调节以及摄像头与服务器的交互，市场上的摄像头均可以满足这些基本功能的要求，但是为了实现这些要求，交换机需要预留很多网口这样大大增加了成本而且每个摄像头还要另外甩线材用于供电。

下面对本发明实施例的技术方案进行详细介绍。

图3为本发明实施例提供的一种用于摄像头的组网供电装置的连接结构示意图，如图3所示，该装置包括：受电端pd电路、供电端pse电路、直流稳压电路和交换机；

所述pd电路分别与所述pse电路、所述直流稳压电路和所述交换机连接，所述直流稳压电路分别与摄像头和所述交换机连接，所述交换机分别与所述摄像头和所述pse电路连接；

所述pd电路用于将外部输入的有源以太网poe信号分离成电力部分和网络数据部分，所述直流稳压电路用于将所述电力部分进行转换后为所述摄像头和所述交换机供电，所述交换机用于与所述摄像头和所述pse电路进行数据交换，所述pse电路用于将所述电力部分和交换机输入的网络数据混合成poe信号并输出。

可选地，在该实施例中，所述直流稳压电路包括用于为所述交换机供电的直流稳压电源和用于为所述摄像头和所述直流稳压电源供电的开关电源；

所述开关电源分别与所述pd电路、摄像头和所述直流稳压电源连接，所述直流稳压电源还与所述交换机连接。

具体的，如图3所示，该组网供电装置内部分为两部分，系统电源部分和数据部分。前级设备提供了一条poe网线，poe网线同时具有网线和供电两种功能，把poe网线接入交换机的接口上，各个组网供电装置就通过交换机组成了网络。并且从交换机的另一接口接出准备与下一级组网供电装置连接的网线。poe的电力部分通过pd电路转换成了一个48v的电源。48v电源经过开关电源转换成5v并且给摄像头模组供电，再经过直流稳压电源转换成3.3v电源并且给交换机等设备供电。而48v又通过pse电路产生一个满足ieee802.3af/at标准的poe电力部分，并且利用pse电路中的poe网络变压器把poe的电力部分和交换机的数据部分混合成一个poe网络接口来用于与下一级组网供电装置连接。而交换机的三个端口分别与前级设备，后级设备以及摄像头模组连接。

本发明实施例中，每个摄像头的组网供电装置都具有pd电路(poe输入电路)和pse电路(poe输出电路)，使得每个组网供电装置既能够为摄像头提供电力，又能够进行数据传输，并且各个组网供电装置之间可串联连接，，如图4所示，通过一根网线可将poe交换机与各个摄像头设备串联成一个完整的摄像头设备组网供电系统。

这种poe供电组网模式，使一根网线具有了供电和数据的双功能，大大节省了线缆的成本，并且不需要再提供其他的电源。本装置可采用的标准的poe传输模式，所以可以采用千兆网口接入，不会烧坏交换机。另外，poe的传输距离为100米并且无衰减，这也让设备之间的距离可以更长。

本技术方案针对市场上场内摄像头布线困难，电力传输方式复杂的问题进行了技术革新，在摄像头设备内集成上述具有poe功能的组网供电装置，将摄像头设备变成了可以只需要一个网线就可连接，通过网线串联即可组网并且传输电力的系统。大大减少了施工难度和成本，经过系统的优化，单个摄像头设备的总功率不会超过5w，单个poe交换机的网口提供的功耗是有限的，而本摄像头设备的低功耗就让单个交换机口可以串联多个摄像头设备。在实际施工过程中，以一个384瓦特的24口的poe交换机为例，这台交换机即可将76个摄像头设备组成网络及供电。

下面具体介绍该组网供电装置中各个组成电路的电路结构。

可选地，在该实施例中，如图5所示，所述pd电路包括第一插座p5、整流桥d6、第一电容c29、第二电容c15、第三电容c11、第一二极管d7、第二二极管d3、第一电阻r47、第二电阻r45、第三电阻r49、第一功率晶体管q2、受电端pd控制器u4和第一网络变压器u7；

所述第一插座p5的第一信号输入引脚3脚、第二信号输入引脚4脚、第一信号输出引脚5脚和第二信号输出引脚6脚分别与所述第一网络变压器的第一信号输入引脚16脚、第二信号输入引脚14脚、第一信号输出引脚11脚和第二信号输出引脚9脚连接，

所述第一网络变压器的第一数据输入引脚1脚、第二数据输入引脚3脚、第一数据输出引脚6脚和第二数据输出引脚8脚均与所述交换机连接，所述第一网络变压器的第一电力输出引脚10脚和第二电力输出引脚15脚分别与所述整流桥的第一输入端comtb和第二输入端comt对应连接，

所述整流桥的第一输出端分别与所述第一电容c29的第一端、第二电容c15的第一端、第一电阻r47的第一端、第三电容c11的第一端、第二电阻r45的第一端、第一二极管d7的阳极、pd控制器的vdd引脚1脚和pd电路的供电端+48v连接，

所述第一电阻r47的第二端与所述pd控制器的den引脚2脚连接，所述第三电容c11的第二端分别与所述pd控制器的rtn引脚5脚、第二二极管d3的阳极和第一功率晶体管q2的源极连接，所述第二二极管d3的阴极分别与所述pd控制器的cdb引脚6脚、第二电阻r45的第二端和第一功率晶体管q2的栅极连接，所述第一功率晶体管q2的漏极接地，所述整流桥d6的第二输出端分别与所述第一电容c29、第一二极管d7、第二电容c15的第二端、第三电阻c49的第一端、所述pd控制器的vss引脚4脚和pwpd引脚9脚连接，所述第三电阻r49的第二端与所述pd控制器的cls引脚3脚连接。

具体的，本系统选用ti公司的tps2378dda芯片作为pd设备即通过tps2378dda芯片来获得poe网线中的电力。利用tps2378dda产生一个dc48v电源。u4为整个pd系统的基础电路。p5为poe网线的接口，并经过网络变压器芯片hll20nl来把网络数据部分接入交换机芯片并且把电力部分接到整流桥(d6)两个输入引脚上。d6通过整流把满足ieee802.3af/at标准的电力传输到u4，当前级检测到u4是满足ieee802.3af/at标准的pd设备时，会通过网线以与网线数据通讯不同的频率把电力传送到u4的1脚和4，9脚上。u4利用整个电路产生一个48v的电源。48v电源为后续的整个电路提供电源以及通过pse电路将电力传输到下一级。

可选地，在该实施例中，如图6所示，所述开关电源包括第四电容c3、第五电容c5、第六电容c7、第七电容c6、第八电容c4、第九电容c2、第四电阻r7、第五电阻r8、第六电阻r15、第七电阻r14、第八电阻r13、第九电阻r9、第三二极管d1、第一电感l1和第一稳压器u1；

所述第四电容c3的第一端分别与所述pd电路的供电端+48v、第四电阻r7的第一端和第一稳压器u1的vin引脚2脚连接，所述第四电容c3的第二端分别与所述第五电阻r8的第一端、第五电容c5的第一端、第六电容c7的第一端、第七电容c6的第一端、第六电阻r15的第一端、第七电阻r14的第一端、第八电容c4的第一端、以及第一稳压器u1的gnd引脚9脚连接，所述第四电阻r7的第二端分别与所述第五电阻r8的第二端和第一稳压器u1的en引脚3脚连接，所述第五电容c5的第二端分别与所述第八电阻r13的第一端和第一稳压器u1的comp引脚8脚连接，所述第八电阻r13的第二端与所述第六电容c7的第二端连接，所述第七电容c6的第二端与所述第一稳压器u1的ss/tr引脚4脚连接，所述第六电阻r15的第二端与所述第一稳压器u1的rt/clk引脚5脚连接，所述第七电阻r14的第二端分别与所述第一稳压器u1的vsense引脚7脚和第九电阻r9的第一端连接，所述第九电阻r9的第二端分别与所述第一电感l1的第一端、第八电容c4的第二端、和开关电源的供电端vcc5v连接，所述第一电感l1的第二端分别与所述第三二极管d1的阴极、第一稳压器u1的ph引脚10脚和第九电容c2的第一端连接，所述第三二极管d1的阳极接地，所述第九电容c2的第二端与所述第一稳压器u1的boot引脚1脚连接。

所述直流稳压电源包括第十电容c31、第十一电容c32、第十二电容c33、第二电感bd1和第二稳压器u6；

所述第十电容c31的第一端分别与所述开关电源的供电端和第二稳压器u6的vin引脚3脚连接，所述第十电容c31的第二端分别与所述第二稳压器u6的gnd引脚1脚、第十一电容c32的第一端和第十二电容c33的第一端连接后接地，所述第十一电容c32的第二端分别与所述第二稳压器的vout引脚2脚、所述直流稳压电源的第一供电端dvdd3.3v和所述第二电感bd1的第一端连接，第十二电容c33的第二端分别与所述第二电感bd1的第二端和所述直流稳压电源的第二供电端avdd3.3v连接。

具体的，直流稳压电源利用ti公司的tps54260(u1)来完成dc48v转换为dc5v的功能，u1以及周围的电路即完成了这一功能。为了满足非poe输入即普通dc12v输入的情况，摄像头内部利用tps5430(u5)将dc12v转dc5v的芯片，这部分电路就完成了poe接法和普通dc12v+网线双接法均能使用的功能。最终利用lm1117-3.3v将dc5v转换成稳定的dc3.3v，可为交换机等电路供电，dc5v还为摄像头模组供电。

可选地，在该实施例中，如图7所示，所述交换机包括第二插座p1、第二网络变压器u9、交换机芯片u8、第十三电容c41、第十四电容42、第十五电容46、第十六电容c47和晶振y1；

所述交换机芯片u8的rxin1引脚3脚、rxip1引脚2脚、txon1引脚4脚、txop1引脚5脚分别与所述第一网络变压器u7的第一数据输入引脚1脚、第二数据输入引脚3脚、第一数据输出引脚6脚和第二数据输出引脚8脚连接，所述交换机芯片u8的txop2引脚、txon2引脚、rxip2引脚、rxin2引脚均与所述pse电路连接，所述交换机芯片u8的txop3引脚、txon3引脚、rxip3引脚和rxin3引脚分别与所述第二网络变压器u9的第一数据输出引脚9脚、第二数据输出引脚11脚、第一数据输入引脚14脚和第二数据输入引脚16脚连接，所述第二网络变压器u9的第一信号输入引脚1脚、第二信号输入引脚3脚、第一信号输出引脚6脚和第二信号输出引脚8脚分别与所述第二插座p1的第一信号输入引脚4脚、第二信号输入引脚3脚、第一信号输出引脚2脚和第二信号输出引脚1脚连接，所述交换机芯片u8的v33in引脚37脚和dvddh引脚31脚均与所述直流稳压电源的第一供电端dvdd3.3v连接，所述交换机芯片u8的avddhpll引脚38脚和avddh引脚6、8、18、48脚均与所述直流稳压电源的第二供电端avdd3.3v连接，所述交换机芯片u8的v33in引脚37脚还分别与所述第十三电容c41、第十四电容c42的第一端连接，所述第十三电容c41的第二端、第十四电容c42的第二端均接地，所述交换机芯片u8的x0引脚39分别与所述晶振y1和第十五电容c46的第一端连接，所述第十五电容c46的第二端接地，所述交换机芯片u8的x1引脚40脚分别与所述晶振y1的第二端、以及第十六电容c47的第一端连接，所述第十六电c47容的第二端接地。

具体的，利用交换机芯片rtl8305nb引出的三个网络接口来把各个设备组成一个网络。其中u9为网络交换机，从u9会引出三路网络信号分别是与poe输入连接的四根数据线txop1、txon1、rxip1、rxin1，与poe输出连接的四根数据线ttxop2、txon2、rxip2、rxin2和与摄像头模组连接的四根数据线txop3、txon3、rxip3、rxin3。其中txop1，txon1，rxip1，rxin1，txop2，txon2，rxip2，rxin2在非poe模式是为普通的数据线。这两组数据线只有在poe功能是才有功能上的区分，在非poe模式下两组数据线功能相同。而d9,d10,d11为三个网络接口的数据指示灯。y1为交换机芯片的晶振。u8为整个交换机基础电路。

可选地，在该实施例中，如图8所示，所述pse电路包括第三插座p2、第三网络变压器u3、第二功率晶体管q1、pse芯片u2、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第三二极管和按键开关；

所述第三插座p2的第一信号输入引脚3脚、第二信号输入引脚4脚、第一信号输出引脚5脚和第二信号输出引脚6脚分别与所述第三网络变压器u3的第一信号输入引脚1脚、第二信号输入引脚3脚、第一信号输出引脚6脚和第二信号输出引脚8脚连接，所述第三网络变压器u3的第一数据输入引脚14脚、第二数据输入引脚16脚、第一数据输出引脚9脚和第二数据输出引脚11脚分别与所述交换机芯片u8的rxip2引脚12脚、rxin2引脚11脚、txop2引脚9脚、txon2引脚10脚连接，所述pse芯片u2的vdd引脚1脚分别与所述直流稳压电源的第一供电端dvdd3.3v、所述第十一电阻r17的第一端、第十七电容c8的第一端连接，所述第十七电容c8的第二端接地，所述pse芯片u2的reset引脚2脚分别与所述第十一电阻r17的第二端和所述按键开关s1的第一端连接，所述按键开关s2的第二端接地，所述pse芯片u2的vpwr引脚28脚分别与所述pd电路的供电端+48v和所述第十八电容c9的第一端连接，所述第十八电容c9的第二端接地，所述pse芯片u2的gate2引脚21脚与所述第二功率晶体管q1的栅极4脚连接，所述pse芯片u2的drain2引脚20脚与所述第十二电阻r18的第一端连接，所述第十二电阻r18的第二端分别与所述第三二极管d2的阳极、所述第二功率晶体管q1的漏极5、6、7、8脚、所述第十九电容c10的第一端、所述第三网络变压器u3的第一电力输入引脚10脚连接，所述第三二极管d2的阴极分别与所述第十九电容c10的第二端和所述pd电路的供电端+48v连接，所述pse芯片u2的sen2引脚19脚与所述第十三电阻r34的第一端连接，所述第十三电阻r34的第二端分别与所述第二功率晶体管q1的源极1、2、3脚、所述第十四电阻r35和第十五电阻r44的第一端连接，所述第十四电阻r35和第十五电阻r44的第二端连接后接地，所述第三网络变压器u3的第二电力输入引脚15脚与所述pd电路的供电端+48v连接，所述pse芯片u2的shtdwn引脚24脚与所述直流稳压电源的第一供电端dvdd3.3v连接。

具体的，pse电路利用tps23861(u2)芯片产生poe标准电信号，其中u2和q1组成供电系统，在经过h1188nl(u3)把电源信号混合进网络数据信号中，最后由p2这个网络接口插座输出一个标准的poe网络信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。