CN204517833U - 以太网供电***及其供电端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种以太网供电***及其供电端设备，该设备包括：多个网口；与所述多个网口一一对应连接的多个开关电路；与所述多个开关电路连接的开关控制电路，其向每个所述开关电路发送开启信号或关闭信号，以及连接于所述多个开关电路和所述开关控制电路之间的供电电路，其在一开关电路开启时向接入至与该开关电路连接的网口的受电端设备供电。本实用新型通过利用开关电路的切换作用实现了一个PSE芯片管理多个网口，通过自动切换保证了对PD端的正常供电效果，并且能够在保证经济性基础上，有效地提高***的可靠性，大大地减少成本。

Description

以太网供电***及其供电端设备

技术领域

本实用新型涉及局域网供电***安全领域，尤其涉及一种以太网供电***及其供电端设备。

背景技术

随着IEEE802.3at标准的颁布，以太网供电(Power over Ethernet，简称POE)技术日趋走向成熟。POE***由供电端设备(Power Sourcing Equipment，简称PSE)和受电端设备(Powered Device，简称PD)两部分组成。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备，而PD设备是接受供电的PSE负载，即POE***的客户端设备，如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑(PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备。

在现有的以太网供电***中多采用双网口甚至是多个网口供电、接入的架构。具体来说就是，该供电***包括N(N≥2)个网口、与N个网口一一对应连接的N个PSE端，这N个PSE端分别控制N个PD端的供电。

虽然这种架构能够在一定程度上保证供电的效率，但是，由于这种架构是一个网口对应一个PSE端，因此存在电路庞大，成本较高的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一是需要提供一种在保证供电效率的基础上，电路简单、成本较低的以太网供电***的供电端设备。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种以太网供电***的供电端设备，包括：多个网口；与所述多个网口一一对应连接的多个开关电路；与所述多个开关电路连接的开关控制电路，其向每个所述开关电路发送开启信号或关闭信号，以及连接于所述多个开关电路和所述开关控制电路之间的供电电路，其在一开关电路开启时向接入至与该开关电路连接的网口的受电端设备供电。

在一个实施例中，所述开关控制电路包括：控制芯片，其包括多个管脚，所述多个管脚与所述多个开关电路一一对应连接，其中，所述控制芯片监测所述供电电路的供电状态，通过向各个开关电路发送高电平或低电平来切换网口。

在一个实施例中，所述开关控制电路包括：与所述多个开关电路一一对应连接的多个控制支路，各个所述控制支路相互通信以分别向与之连接的开关电路发送高电平或低电平。

在一个实施例中，所述供电电路包括：一个供电端设备芯片；开关元件，其连接于所述供电端设备芯片和所述多个开关电路之间；感应电阻，其一端与所述开关元件连接，另一端接地。

在一个实施例中，每个所述开关电路包括：二极管，其正极端与所述网口的一端连接；开关元件，其与所述二极管的负极端、所述开关控制电路以及所述供电电路的开关元件连接。

在一个实施例中，所述开关元件为MOS管或三极管。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种以太网供电***，包括：如上所述的供电端设备，以及接入至所述供电端设备的网口的受电端设备。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果。

本申请通过利用开关电路的切换作用实现了一个PSE芯片管理多个网口，通过自动切换保证了对PD端的正常供电效果，并且能够在保证经济性基础上，有效地提高***的可靠性。另外，由于一个PSE芯片对应多个网口，因此能够在后续的使用多网口供电的架构设计中，大大地减少成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型的技术方案而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例的以太网供电***的概略结构示意图。

图2为本申请一个实施例的具备两个网口的以太网供电***的电路结构示意图。

图3为本申请另一个实施例的具备两个网口的以太网供电***的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

图1为本申请实施例的以太网供电***的概略结构示意图。如图1所示，该以太网供电***，其主要包括转开关控制电路110、供电电路120、多个开关电路(如图1中的开关电路S1、S2……SN)、多个网口(如图1中的网口W1、W2……WN)等。

如图1所示，每个开关电路与每个网口一一对应连接，例如开关电路S1与网口W1连接，开关电路S2与网口W2连接。开关控制电路110，其与多个开关电路对应连接，配置以向每个开关电路发送开启信号或关闭信号，也就是高电平或低电平，这些开关电路根据被施加的电平进行开启或关闭操作。供电电路120，其连接于多个开关电路与开关控制电路110连接，该供电电路120配置以在某一开关电路开启时向接入至与该开关电路连接的网口的受电端设备供电，例如若开关电路S1开启，通过检测确定标准PD1接入至网口W1，则向该PD1供电。

下面参照图1，以向接入网口W1的PD1进行供电为例，具体说明本实施例的供电***的工作过程。

在该***上电后，开关控制电路110开始工作，开关控制电路110向开关电路S1输入高电平，此刻开关电路S1打开。同时，开关控制电路110向其他开关电路(开关电路S2～SN)输入低电平，此刻其他开关电路关闭。通过如上操作，仅将对应网口1的供电端口开启。

供电电路120通过该供电端口开始对网口1进行检测，判断是否有符合标准的PD***，如果检测到PD1被***，则供电电路121开始对PD1进行供电。

另外，为了防止出现PD1掉电(例如网口1发生故障或PD1损坏或连接PD1的网线脱落)所引起的供电效率降低，在本实施例中，在供电电路120对PD1供电的期间，开关控制电路110可以实时对供电电路120的供电状态信息进行检测。

如果监测到供电正常则保持当前供电状态不变，如果监测到网口1发生故障或PD1损坏或连接PD1的网线脱落等任何异常现象所导致的供电受到影响时，则供电电路120停止对外供电。

而且，在此阶段开关控制电路110向开关电路S2输入高电平，开启开关电路S2。同时，开关控制电路110向其他开关电路(开关电路S1、S3～SN)输入低电平，关闭其他开关电路，这样切换到对应网口2的供电端口。

如果供电电路120检测到接入网口W2的标准的PD2，则供电电路120对PD2进行供电。如果供电电路120没有检测到标准的PD2，那么开关控制电路110将会进行不停地切换，切换到对应网口3～N的供电端口，并检测到是否有接入的PD，直到找到PD为止，以此为确保本***对PD的正常供电。

下面以两个网口为例，详细说明本申请的以太网供电***的各个组成。图2为本申请一个实施例的具备两个网口的以太网供电***的电路结构示意图。

如图2所示，该供电***主要包括：两个网口PD1、PD2；与这两个网口一一对应连接的两个开关电路K1、K2；MCU(或可编程控制器)110，其包括多个GPIO管脚，其中管脚IO1与开关电路K1连接，管脚IO2与开关电路K2；以及供电电路120，其一端与MCU 10连接，另一端与开关电路K1、K2连接。

在本实施例中，由于开关电路K1和K2结构相同，因此下面仅对开关电路K1的结构进行说明。如图2所示，开关电路K1包括开关元件MOS1和二极管D1。其中，二极管D1的正极端与网口1的一端连接；开关元件MOS1，其包括栅极、源极和漏极，其源极与二极管D1的负极端连接、栅极与MCU 110的管脚IO1连接，漏极与供电电路120连接。

需要说明的是，虽然本实施例中开关电路的结构如上所述，但是其他的能够实现开关功能的开关电路也可以应用到本申请中。另外，本实施例中的K1和K2电路结构相同，但在其他实施例中也可以采取具有相同功能的不同的电路结构。而且，开关元件除了可以使用本例中的MOS管以外，还可以选择三极管。

接下来对供电电路120进行说明。

请参考图2，供电电路120包括一个供电端设备芯片(后称PSE芯片)、开关元件MOS3以及感应电阻R。开关元件MOS3包括栅极、源极和漏极，其栅极与PSE芯片的GATE端连接，源极与开关电路K1、K2中的开关元件MOS1、MOS2的漏极连接。感应电阻R，其第一端与开关元件MOS3的漏极连接，第二端接地。另外，感应电阻R的第一端还与PSE芯片的电流检测端连接，PSE芯片通过检测电流流经感应电阻R所产生的压降来进行过流保护。

而且，MCU 110的管脚IO3与PSE芯片的GATE端连接，在向PD供电的过程中MCU 110通过监测GATE端的电平状态来检测当前的供电状态。或者MCU 110通过通信接口(例如12C总线接口)与PSE芯片通信，读取供电状态信息也能够获得当前的供电状态。

下面一边参照图2一边详细说明本供电***的工作过程。

在***上电后，可编程控制器110开始工作。可编程控制器110的GPIO管脚IO1置为高电平，打开开关元件MOS1，可编程控制器110的GPIO管脚IO2置为低电平，关闭开关元件MOS2。通过上述动作将对应网口1的PSE端口打开。

PSE芯片开始对网口1进行检测，判断是否有符合标准的PD***，如果检测到PD1被***，则PSE芯片自动将其GATE管脚置为高电平，将开关元件MOS3打开，电源(一般为40V～57V，本例为48V)的电流通过网线，经由PD1从二极管D1流经开关元件MOS1、开关元件MOS3到地，形成回路，即供电电路120开始对PD1供电。

如果供电正常则保持当前供电状态不变。如果网口1发生故障或PD1损坏或连接PD1的网线脱落等任何异常现象所导致的供电受到影响，则PSE芯片将其GATE管脚置为低电平，关闭开关元件MOS3，停止对外供电。

而且，在供电过程中，可编程控制器110可以通过其GPIO管脚IO3监测PSE芯片的GATE管脚的电平状态，也可以通过通信接口读取PSE芯片的端口状态信息，查询当前的供电状态。在可编程控制器110通过管脚IO3或者PSE芯片的通信接口获取到异常信息时，则将管脚IO1置为低电平，将管脚IO2置为高电平，从而关闭开关元件MOS1，打开开关元件MOS2，PSE接口切换到网口2。

此后，PSE芯片开始检测是否存在接入到网口2的标准的PD2，如果检测到，则PSE芯片将其GATE管脚拉高，打开开关MOS3，对接入网口2的PD2进行供电。

另外，可编程控制器110还可以监测PSE芯片的GATE管脚状态或者PSE芯片的内部寄存器，在检测到的信息表明网口2还没有被接入标准的PD时，则可编程控制器110将会进行不停地切换，从网口2切换到网口1或从网口1切换到网口2，直到找到PD为止，以此为确保PD的正常供电。

本申请通过利用MOS管的切换来实现一个PSE芯片管理N(N>＝2)个端口，实现了通过自动切换来保证PD正常供电的效果，并且能够在保证经济性基础上，有效地提高***的可靠性。另外，由于一个PSE芯片对应多个端口，因此能够在后续的使用多网口供电的架构设计中，大大地减少成本。

虽然，图2所示实施例的开关控制电路采用一个控制芯片，其内部根据设定的时序和状态来实现高低电平的输出，从而实现开启或关闭开关电路进而切换网口，但是，本申请的开关控制电路还可以采用其他形式的电路，例如可以为与多个开关电路一一对应连接的多个控制支路，各个控制支路相互通信以分别向与之连接的开关电路发送高电平或低电平，具体请参考图3。

图3为本申请另一个实施例的具备两个网口的以太网供电***的电路结构示意图。该实施例与图2所示实施例的主要区别在于，开关控制电路110包括两个控制支路MCU 110a和MCU 110b。由于其他结构与图2类似，下面仅对开关控制电路进行说明，省略对其他结构的描述。

MCU 110a与MCU 110b通过通信接口连接，MCU 110a的管脚a与开关元件MOS1的栅极连接，MCU 110a的管脚aa与PSE芯片的GATE管脚连接，且MCU 110a还与PSE芯片通过通信接口连接。MCU 110b的管脚b与开关元件MOS2的栅极连接，MCU 110b的管脚bb也与PSE芯片的GATE管脚连接，且MCU 110b还与PSE芯片通过通信接口连接。

在***上电后，MCU 110a将管脚a置为高电平，打开开关元件MOS1，MCU110b通过与MCU 110a通信后，MCU 110b将管脚b置为低电平，关闭开关元件MOS2。通过上述动作将对应网口1的PSE端口打开。

如果供电正常则保持当前供电状态不变。如果供电出现问题，则PSE芯片将其GATE管脚置为低电平，关闭开关元件MOS3，停止对外供电。

而且，在对接入至网口1的PD1供电的过程中，MUC 110a和MUC 110b可以通过各自的管脚aa和管脚bb监测PSE芯片的GATE管脚的电平状态，也可以通过通信接口读取PSE芯片的端口状态信息，查询当前的供电状态。在监测到供电异常时，MCU 110a将其管脚a置为低电平，关闭开关元件MOS1，MCU 110b通过与MCU 110a通信后，MCU 110b将管脚b置为高电平，开启开关元件MOS2，从而将PSE接口切换到网口2。

此后，PSE芯片开始检测是否存在接入到网口2的标准的PD2，如果检测到，则PSE芯片将其GATE管脚拉高，打开开关MOS3，对接入网口2的PD2进行供电。

另外，MCU 110a和MCU 110b还可以监测PSE芯片的GATE管脚状态或者PSE芯片的内部寄存器，在监测到的信息表明网口2还没有被接入标准的PD时，那么MCU 110a和MCU 110b将会进行不停地切换，直到找到PD为止，以此为确保PD的正常供电。

综上所述，本申请通过利用MOS管的切换来实现一个PSE芯片管理N(N>＝2)个端口，实现了通过自动切换来保证PD正常供电的效果，并且能够在保证经济性基础上，有效地提高***的可靠性。另外，由于一个PSE芯片对应多个端口，因此能够在后续的使用多网口供电的架构设计中，大大地减少成本。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种以太网供电***的供电端设备，其特征在于，包括：

多个网口；

与所述多个网口一一对应连接的多个开关电路；

与所述多个开关电路连接的开关控制电路，其向每个所述开关电路发送开启信号或关闭信号，以及

连接于所述多个开关电路和所述开关控制电路之间的供电电路，其在一开关电路开启时向接入至与该开关电路连接的网口的受电端设备供电。

2.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述开关控制电路包括：

控制芯片，其包括多个管脚，所述多个管脚与所述多个开关电路一一对应连接，

其中，所述控制芯片监测所述供电电路的供电状态，通过向各个开关电路发送高电平或低电平来切换网口。

3.根据权利要求1所述的供电端设备，其特征在于，所述开关控制电路包括：

与所述多个开关电路一一对应连接的多个控制支路，各个所述控制支路相互通信以分别向与之连接的开关电路发送高电平或低电平。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的供电端设备，其特征在于，所述供电电路包括：

一个供电端设备芯片；

开关元件，其连接于所述供电端设备芯片和所述多个开关电路之间；

感应电阻，其一端与所述开关元件连接，另一端接地。

5.根据权利要求4所述的供电端设备，其特征在于，每个所述开关电路包括：

二极管，其正极端与所述网口的一端连接；

开关元件，其与所述二极管的负极端、所述开关控制电路以及所述供电电路的开关元件连接。

6.根据权利要求5所述的供电端设备，其特征在于，所述开关元件为MOS管或三极管。

7.一种以太网供电***，其特征在于，包括：

如权利要求1-6中任一项所述的供电端设备，以及

接入至所述供电端设备的网口的受电端设备。