CN202009229U - 以太网馈电端口组、防浪涌保护电路以及以太网馈电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种以太网馈电端口组，包括：防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，其特征在于，所述防浪涌保护电路还包括：与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。本实用新型所提出的以太网馈电端口组的电路结构简单、成本低廉，并且抗浪涌能力强。本实用新型还公开了一种防浪涌保护电路和一种以太网馈电设备。

Description

以太网馈电端口组、防浪涌保护电路以及以太网馈电设备

技术领域

本实用新型涉及以太网接口技术，特别地涉及以太网馈电端口及其防浪涌保护电路、以太网馈电设备，属于通信技术领域。

背景技术

在网络建设过程中，放置在楼道、接近用户侧的网络设备如何简便且可靠的取电一直困扰着运营商，也成为阻碍网络建设能否顺利进行的主要因素和难以预估的不确定因素。近年来为解决这个问题，已经在实践中提出了反向馈电技术，即，由多个(特殊情况下可以为一个)具有以太网接口的用户终端设备通过非屏蔽双绞线(UTP)/屏蔽双绞线(STP)向具有以太网接口的接入网设备供电的方式，其框架图如图1所示。

从图1中可见，现有的以太网反向馈电***设备由两部分组成：馈电设备(Power Source Equipment，PSE)和受电设备(Powered Device，PD)，两者通过UTP/STP相互连接。PSE通过UTP/STP向PD馈电。PD可以有多个以太网接口，每个以太网接口可连接一台PSE，即，每台PD由多个PSE(特殊情况下可以为一个PSE)馈电。

实际应用中，馈电***的设备一般都采用单口保护的方式，例如，在专利号为200810002341.7、发明名称为：POE端口及其防雷保护装置的中国发明专利中公开的技术方案，如图2所示。从图2中可见，本发明中所提出的防雷方案包括，设置于作为供电线的4/5线对和7/8线对之间的防雷保护装置，所述防雷保护装置包括利用电感串联的两级电路，前级电路为利用压敏电阻来形成瞬时高压泄放电路，后级电路利用三个TVS管实现电压钳位，从而来实现对POE端口的共模和差模防护。

这种端口防浪涌的方式对于单端口防护较为实用，但是在实际网络建设过程中，往往同时存在多个馈电设备，例如，存在4路、8路、16路的反向馈电 设备，此时，如果每个端口都设置上述的防浪涌电路，那么不仅成本很高。而且布局布线困难很大，同时在多端口连接电路中引入大量的电阻，还会破坏信号质量、造成设备臃肿，不利于设备的安装和布局；另外，该防雷设计只针对供电线路进行保护，而不对信号线路进行保护，因而应用场景具有较大的局限性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种以太网馈电端口组及其防浪涌保护电路，使得以太网馈电端口具有很强的防浪涌能力。

为此，本实用新型还提供一种以太网馈电端口组，包括：防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，所述防浪涌保护电路还包括：

与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

进一步地，所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元时，合路输出至所述钳位保护电路。

本实用新型还提供一种防浪涌保护电路，包括：串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路、TVS泄压电路和整流电路：所述整流电路设置于外部预设的以太网馈电端口和所述钳位保护电路之间，进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

进一步地，所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元时，合路输出至所述钳位保护电路。

进一步地，所述钳位保护电路包括：两个第一压敏电阻，分别设置于所述馈电端口的两个馈电线与地之间；一个第二压敏电阻，设置于所述整流电路的正极输出和负极输出之间；

所述退耦电路，包括两个电感线圈、第一电容以及第二电容，所述两个电 感线圈分别设置在所述整流电路的正极输出和负极输出上，所述第一电容和第二电容设置在所述整流电路的正极输出与负极输出之间；

所述TVS泄压电路，包括设置在所述整流电路的正极输出和负极输出之间的TVS管。

进一步地，所述整流电路和所述钳位保护电路之间设置有过流保护电路。

更进一步地，所述整流电路与所述过流保护电路之间设置正向导通的二极管。

进一步地，所述整流电路所述钳位保护电路之间设置正向导通的二极管。

进一步地，所述两个电感线圈为两个共模扼流线圈。

进一步地，所述退耦电路和TVS泄压电路之间设置正向导通的二极管。

本实用新型提供一种以太网馈电设备，包括：用于以太网馈电端口保护的防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，所述防浪涌保护电路还包括：

与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点：

(1)本实用新型所提出的防浪涌保护电路在接收外部信号输入时首先利用整流电路对浪涌信号进行预处理，降低了其幅值波动性；

(2)本实用新型所提出的防浪涌保护电路中增设过流保护电路，在浪涌电压所带来的电流过大时有效地保护后续电路的用电安全；

(3)本实用新型所提出的防浪涌保护电路中通过多级保护，安全性更高；

(4)本实用新型所提出的防浪涌保护电路可以对馈电线路和信号线路同时进行防护，使得端口的防浪涌能力更强；

(5)本实用新型所提出的以太网馈电设备、以太网接入端口及防浪涌保护电路的电路结构简单、成本低廉，且由于对于引入的浪涌利用了多级泄放，使得残压较低，抗浪涌能力强。

附图说明

图1示出了以太网反向馈电结构的框架图；

图2示出了现有技术中增加防雷保护后的POE端口示意图；

图3示出了本实用新型实施例的具有防浪涌电路的馈电端口的电路原理示意图；

图4示出了本发明实施例中具有多个馈电端口的以太网馈电端口组的情形。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地介绍，但不作为对本实用新型的限定。

如图3所示，示出了一种具有防浪涌电路的以太网馈电端口的电路原理图。其中，图中所示出的RJ45为以太网馈电接口的输入侧，其使用四个引脚(1、2、3、4)来进行信号传输，而使用四个空闲引脚(4/5、7/8)来进行反向馈电传输，图中的DC/DC转换器为受电设备侧的电源输入。

从图3中可以看出，该端口防浪涌保护电路包括：整流电路、钳位保护电路、退耦电路以及TVS泄压电路，其中：

整流电路，其包括设置在馈电线之间的第一整流单元和设置在信号线之间的第二整流单元，优选地，第一整流单元和第二整流单元均可以选用如图3中所示出的第一整流桥BR1和BR2，第一整流单元输入端设置在进行馈电传输的引脚4/5和7/8之间，对于馈电输入端的电压进行整流；第二整流单元输入端设置在进行信号传输的信号线之间，图3中示例性地示出了设置在POE变压器中心抽头引出线之间，对于信号输入端所引入的电压进行整流；所述第一整流单元和第二整流单元的输出信号合路后输出；

钳位保护电路，其包括两个第一压敏电阻RV1，分别设置于整流电路正极输出与地、以及负极输出和地之间；一个第二压敏电阻RV2，设置于整流电路的正极输出和负极输出之间；

退耦电路，其包括两个电感线圈L1、第一电容C1以及第二电容C2，所述两个电感线圈L1分别设置于整流电路出正极输出和负极输出上，所述第一 电容C1和第二电容C2设置在整流电路正极输出和负极输出之间；优选地，所述两个线圈L1为共轭线圈；

TVS泄压电路，其包括钳位TVS管，所述钳位TVS管设置在整流电路正极输出和负极输出之间；

优选地，所述端口防浪涌保护电路在馈电线路侧还包括过流保护电路，其根据需要可以在整流电路的正极输出和/或负极输出上设置；所述过流保护电路可以采用现有技术中的电路或者集成电路来实现，典型地，可以选用熔断器。如图3中所示出的，熔断器F1和F2。

在图3所示的实施例中，所述整流电路通过设置在整流电路正极输出上的第一二极管D1与过流保护电路连接，所述过流保护电路的输出与钳位保护电路连接，所述钳位保护电路通过退耦电路与TVS泄压电路连接，优选地，所述钳位保护电路通过退耦电路以及分别设置在退耦电路输出的两个正向导通的二极管D2、D3，所述TVS泄压电路的输出为受电设备的电源输入端。

上述的端口防浪涌保护电路工作的工作原理如下：当有浪涌信号到达该以太网馈电端口时，对应引脚的输出电压升高，其首先通过整流电路，对输入电压进行整流输出，经过起“或门”作用的第一二极管D1合路后流向过流保护电路，继而输入钳位保护电路，此时，过流保护电路在输入信号所产生的电流过大时，自动切断后续电路，保护了后续受电设备的用电安全；否则，在所述钳位保护电路中，两个第一压敏电阻RV1的对称设置有效地抑制了共模电压的作用，同时由于两者可以视为串联连接，对差模电压具有一定的抑制作用；而第二压敏电阻RV2有效地抑制了差模电压，可见，钳位保护电路对于由于端口浪涌电压所造成的暂态过压能够进行有效衰减；在退耦电路中，电感能够抑制从前级电路引入的高频高压，使其在在前级得到有效泄放，从而能起到分压保护的作用；在TVS泄压电路中，通过TVS管来实现对于前级传输过来的残余浪涌电压的补充泄放。

进一步地，当退耦电路中的两个电感为共模扼流线圈时，其上寄生的差模电感能起到差模退耦的作用。

进一步地，当退耦电路和TVS泄压电路之间存在导通的二极管D2、D3时，充分地利用了二极管的单向导电性来抑制因为耦合电路中的电感线圈储能 泄放而出现的瞬时压降，使得受电设备的输入避免了瞬时的压降，为受电设备工作稳定起到了精确保护的作用。

需要说明的是，上述实施例中所提及的整流电路是对后级电路的防浪涌保护输入电压做预处理而设置，其能部分地降低输入浪涌电压的幅值波动性，所述整流电路中的第一整流单元对于所引入的馈电线路的浪涌电压进行整流，而第二整流单元对于所引入的数据线路的浪涌电压进行整流，利用包括所述两个整流单元的整流电路可以对于馈电信号和数据信号同时进行防浪涌保护，但是在实际的应用场景中，可以选择仅对其一进行保护。

可见，在上述实施例所介绍的防浪涌保护电路中，通过多级抑制后，可以将以太网电缆袭来的暂态过电压限制到被保护电子设备可以耐受的水平。而还要说明一点的是，在上述的防浪涌保护电路中，所述整流电路、二极管需要选择反向击穿电压大、抗浪涌能力强的器件，通常跟据所需防护的浪涌大小来确定，以保证前级过瞬态浪涌不会击穿器件，造成***无法工作。

在另一实施例中，如果存在具有多个馈电端口的以太网馈电端口组的情形，如图4所示(图中示例性地给出了两个端口(1)、(2)的情况，更多以太网馈电端口的情况类似)，可见，在该以太网馈电端口组中也包括：防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路、TVS泄压电路，还包括：与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

进一步地，所述整流电路还包括设置在信号传输线之间的第二整流单元，所述第一整流单元和第二整流单元合路输出至所述钳位保护电路。

可见，在本实施例中，除了整流电路外，对于以太网馈电端口组中的多个馈电端口而言，钳位保护电路、退耦电路、TVS泄压电路等电路只需要设置一个公用，这在具有多以太网馈电端口的设备中应用较为方便，而且增设防浪涌保护不会使得设备过于庞大，成本过高。

此外，由于以太网馈电设备通常都是利用以太网来传输电力，因此常规地必须进行接地处理，利用常规的接地方法进行防护时，如果设备没有接地，则浪涌无法泄放，会损坏设备，使其无法正常工作。但是利用上述实施例中提出的电路可以较为容易的解决这个问题，当存在多个馈电的以太网接入端口时，如果以太网设备具有防浪涌处理，设备会自行发现泄放途径，而不损坏设备。示例性的，如图4所示，当存在两个反以太网馈电端口时，假如以太网馈电端口(2)有防浪涌保护，而以太网馈电端口(1)没有防浪涌保护，则当以太网接口(1)有浪涌袭击时，则浪涌会通过设备本身的保护地PE流向以太网馈电端口(2)，进而实现泄放，而不损害后端受电设备。

相应的，本实施例还提供一种以太网馈电设备，包括：用于以太网馈电端口保护的防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，所述防浪涌保护电路还包括：

与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

所述以太网馈电设备的工作原理与上述以太网馈电端口组、防浪涌保护电路的工作原理类似，此处不赘述。

应当理解的是，对本实用新型技术所在领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其构思进行相应的等同改变或者替换，而所有这些改变或者替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种以太网馈电端口组，包括：防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，其特征在于，所述防浪涌保护电路还包括：

与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

2.如权利要求1所述以太网馈电端口组，其特征在于，所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元时，合路输出至所述钳位保护电路。

3.一种防浪涌保护电路，包括：串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，其特征在于，所述防浪涌保护电路还包括：

整流电路，其设置于外部预设的以太网馈电端口和所述钳位保护电路之间，进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。

4.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元时，合路输出至所述钳位保护电路。

5.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，

所述钳位保护电路包括：两个第一压敏电阻，分别设置于所述馈电端口的两个馈电线与地之间；一个第二压敏电阻，设置于所述整流电路的正极输出和负极输出之间；

所述退耦电路，包括两个电感线圈、第一电容以及第二电容，所述两个电感线圈分别设置在所述整流电路的正极输出和负极输出上，所述第一电容和第二电容设置在所述整流电路的正极输出与负极输出之间；

所述TVS泄压电路，包括设置在所述整流电路的正极输出和负极输出之间的TVS管。

6.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述整流电路和所述钳位保护电路之间设置有过流保护电路。 

7.如权利要求6所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述整流电路与所述过流保护电路之间设置正向导通的二极管。

8.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述整流电路所述钳位保护电路之间设置正向导通的二极管。

9.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述两个电感线圈为两个共模扼流线圈。

10.如权利要求3所述防浪涌保护电路，其特征在于，所述退耦电路和TVS泄压电路之间设置正向导通的二极管。

11.一种以太网馈电设备，包括：用于端口保护的防浪涌保护电路，所述防浪涌保护电路包括：设置在所述馈电端口中馈电输出端和外部受电设备输入端之间、串联形成电通路的钳位保护电路、退耦电路和TVS泄压电路，其特征在于，所述防浪涌保护电路还包括：

与每个以太网馈电端口单一对应连接、且输出至所述钳位保护电路的多个整流电路，所述整流电路进一步包括：设置在每个馈电端口的馈电线之间的第一整流单元，和/或，设置在每个馈电端口的信号线之间的第二整流单元。 

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