CN109150551B - 用于网口的非标准poe供电电路、供电设备及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于以太网供电技术领域，提供了一种用于网口的非标准POE供电电路、供电设备及供电方法；非标准POE供电电路与POE电源及网线接口连接，网线接口包括网口信号线和网口电源线，非标准POE供电电路包括：交换模块、上电检测模块、控制模块、断电检测模块及供电模块；在受电设备未上电时，通过上电检测模块能够检测网线接口是否有受电设备接入；当网线接口接入受电设备后，控制模块生成电源使能信号，供电模块根据电源使能信号将POE电源的电源信号输出到网口电源线；当受电设备与网线接口正常通信后，通过控制模块可使上电检测模块与网口信号线断开连接；通过本发明解决了传统的POE供电电路的供电成本较高、灵活性较低的问题。

Description

用于网口的非标准POE供电电路、供电设备及供电方法

技术领域

本发明属于以太网供电技术领域，尤其涉及一种用于网口的非标准POE供电电路、供电设备及供电方法。

背景技术

随着网络通信的快速发展，以太网作为一种新型的网络媒体传输方式，由于以太网的数据传输速率较快，能够进行远距离通讯等众多优点，以太网已经成为目前网路设备的主流通信方式；在以太网通信系统中，移动设备需要实时接入电源以实现相应的物理功能，传统技术通常采用POE供电(Power Over Ethernet，以太网供电)电路来实现对于移动设备的充电过程，POE供电电路能够在现有的以太网布线基础结构不做任何改动的情况下，为移动终端提供稳定的直流电能，以保障移动设备与外界通信设备能够进行正常的通讯操作；由于移动设备通过POE供电电路能够接入稳定的电能，因此POE供电已经成为了通信设备的一种主要的供电技术规范。

根据传统技术中POE系统的供电原理，POE系统包括两部分：PSE设备(PowerSourcing Equipment，供电设备)和PD设备(Powered Device，受电设备)；其中PSE设备作为以太网供电过程中的管理者，当POE系统在正常工作过程中，PSE设备将外界电源转换为稳定可靠的直流电源，以向PD设备进行供电；然而传统技术中的POE供电电路存在至少以下几个问题：1、在标准的POE供电电路中，PSE设备中必然存在PSE芯片，通过PSE芯片来对电源进行管理，以实现对PD设备的充电过程；由于PSE设备中的PSE芯片具有集成的电路结构，其制造成本较高，若POE供电电路包含该PSE芯片，那么将会使该POE供电电路的制造成本大幅增加；2、由于PSE芯片的功能在出厂之后就被固定，该PSE芯片只能向PD设备提供协议规定范围内的POE电压，比如该POE电源的幅值范围为36V～53V，而实际应用过程中由于PD设备的类型不同，该PD设备具有不同的额定工作电压，因此若该POE供电电路采用标准PSE芯片向PD设备进行供电，那么PSE芯片所输出的POE电压无法满足不同类型PD设备的供电电压需求，进而导致POE供电电路无法兼容适用在具有不同电压需求的PD设备中，从而传统POE供电电路的灵活性低，电路结构的兼容性差，无法普遍地适用于不同类型的移动设备中；3、在非标准的PSE设备的供电过程中，POE系统中的网口空闲线对(比如网口空闲线对4&5以及网口空闲线对7&8)直接带强电，若网口空闲线对出现短路故障，这种强电将会烧毁POE供电电路中的电子设备，进而传统的POE供电电路存在较大的触电风险，危害PD设备的上电安全。

发明内容

本发明提供一种用于网口的非标准POE供电电路、供电设备及供电方法，旨在解决传统技术中POE供电电路的供电成本高，POE供电电路的电路结构无法适用于具有不同电压需求的PD设备中，兼容性较差，灵活性较低，及其供电安全性较低的问题。

本发明第一方面提供一种用于网口的非标准POE供电电路，所述非标准POE供电电路与POE电源和网线接口连接，所述网线接口包括网口信号线和网口电源线，所述非标准POE供电电路包括：

交换模块，与所述网口信号线连接，用于在受电设备与所述网线接口正常通信时生成SWITCH_LED信号；

上电检测模块，与所述网口信号线连接，用于在无SWITCH_LED信号时检测所述网线接口是否有所述受电设备接入；

控制模块，与所述上电检测模块连接，用于在有所述SWITCH_LED信号时使得所述上电检测模块与所述网口信号线断开并生成电源使能信号，或者在无SWITCH_LED信号并且在所述网线接口接入所述受电设备后生成所述电源使能信号；

断电检测模块，与所述交换模块和所述控制模块连接，用于在所述上电检测模块与所述网口信号线断开连接后，检测所述受电设备和所述网线接口是否断开连接；及

供电模块，与所述POE电源、所述控制模块以及所述网口电源线连接，用于根据所述电源使能信号将所述POE电源的电源信号通过所述网口电源线输出到所述受电设备。

本发明第二方面提供一种供电设备，用于向受电设备进行上电，所述供电设备包括：如上所述的用于网口的非标准POE供电电路、与所述非标准POE供电电路连接的POE电源、与所述非标准POE供电电路连接的网线接口。

本发明第三方面提供一种用于网口的非标准POE供电方法，所述网线接口包括网口信号线和网口电源线，所述非标准POE供电方法包括如下步骤：

通过所述网口信号线检测所述网线接口是否有受电设备接入；

若所述网线接口接入所述受电设备，则生成电源使能信号；

根据所述电源使能信号将POE电源的电源信号输出到所述网口电源线；

若所述受电设备与所述网线接口正常通信后，则停止检测所述网线接口是否有所述受电设备接入。

上述用于网口的非标准POE供电电路包括多个分立的电路模块：交换模块、上电检测模块、控制模块、断电检测模块以及供电模块；通过交换模块生成的SWITCH_LED信号能够得出网线接口的通信状态，若受电设备上电成功并且与网线接口通信成功，则交换模块生成SWITCH_LED信号，进而该非标准POE供电电路通过交换模块能够实时监控受电设备是否上电成功；一方面，当受电设备上电失败时，则通过检测模块检测受电设备和网线接口的连接状态，若网线接口已经接入受电设备，控制模块生成电源使能信号，供电模块根据该电源使能信号开始向供电设备提供电源信号，以实现受电设备的上电过程；另一方面，若受电设备与网线接口通信成功，则通过控制模块使上电检测模块与网口信号线断开，以避免上电检测模块的检测操作对网线接口的网络通信造成干扰，保证网线接口的安全通信过程，并且供电模块根据电源使能信号持续地向受电设备提供直流电能，以维持受电设备的稳定上电过程；因此在本发明结合检测模块(包括上电检测模块和断电检测模块)和交换模块即可对供电电路的通信状态和物理连接状态进行监控和调整，由于检测模块在对受电设备和网线接口之间的物理连接状态进行检测过程中，检测模块只需要极低的供电电压，网线接口上的网口电源线对不需要直接带上强电，从而降低了由于网口电源线对短路所造成的触电风险，极大地保护了该POE供电电路的物理安全；同时结合控制模块和供电模块能够对供电电路的供电过程进行管理和调节，上述非标准POE供电电路采用多个分立的电路模块来实现传统供电设备的供电功能，无需PSE芯片，应用成本较低；并且非标准POE供电电路所输出的供电电源能够根据受电设备的工作电压进行调整，可兼容适用于在具有不同额定电压的受电设备中，应用范围广，灵活性强；从而上述非标准POE供电电路根据受电设备的工作电压需求能够将额定的电能传输至受电设备中，可向各种类型的移动终端进行供电，兼容性极强；有效地解决了传统技术中标准的POE供电电路必须依靠PSE芯片进行供电管理，进而导致POE供电电路的供电成本较高，灵活性较低，及其所实现的供电方式无法适用于具有不同工作电压范围的受电设备中，兼容性较差的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于网口的非标准POE供电电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的一种上电检测模块的电路结构图；

图3是本发明实施例提供的一种断电检测模块的电路结构图；

图4是本发明实施例提供的一种控制模块的电路结构图；

图5是本发明实施例提供的一种供电模块的电路结构图；

图6是本发明实施例提供的一种供电设备的模块结构图；

图7是本发明实施例提供的一种用于网口的非标准POE供电方法的实现流程图。

具体实施方式

在传统技术中，标准POE供电电路作为一个独立的电路设备，其主要通过PSE芯片来实现电源管理功能，示例性的，PSE芯片的型号包括：TPS2384系列、TPS23861系列；然而由于PSE芯片的内部电路结构在设计制造过程中已经被固定，则PSE芯片所实现的电路功能无法按照受电设备的供电需求进行任意调整，当技术人员将PSE芯片应用在标准POE供电电路中时，标准POE供电电路只能对电源实现预设的电源转换功能，标准POE供电电路只能针对特定的受电设备实现上电过程，兼容性较低；并且由于PSE芯片的功能复杂，PSE芯片的内部电路结构包含众多的电子元器件，标准POE供电电路在供电过程中，若PSE芯片中的某个功能出现运行故障，则需要将电路中的PSE芯片进行整体更换，以使标准POE供电电路能够实现正常的供电功能，并且PSE芯片制造成本较高，因此在传统技术中，标准的POE供电电路必须包含PSE芯片，供电成本较高，降低了POE供电的适用普遍性。

基于上述问题，本发明实施例提供一种用于网口的非标准POE供电电路，其中非标准POE供电电路采用分立的电路模块来替代PSE芯片，以实现向受电设备的上电过程；通过本发明实施例不但极大地降低了POE供电电路的供电成本，而且极大地提高了电路结构的灵活性，该非标准POE供电电路能够适用于具有不同工作电压的受电设备中，兼容性极强；具体的，图1示出了用于网口的非标准POE供电电路10的模块结构，如图1所示，非标准POE供电电路10与POE电源20以及网线接口30连接，POE电源20用于提供电能，POE电源20通过网线接口30将稳定的直流电能传输至受电设备40，具体的，网线接口30包括通讯端口和网络变压器芯片，其中通讯端口可以为RJ45端口；网线接口30中通讯端口包括网口信号线和网口电源线，网口信号线能够用于网线接口30与外界电子设备之间的网络通信，其中，网线接口30中的空闲线作为网口电源线，网口电源线用于实现电能传输，通过该网口电源线能够将稳定的电能传输至受电设备40，以实现受电设备40的上电操作。

如图1所示，非标准POE供电电路10包括：交换模块101、上电检测模块102、控制模块103、断电检测模块104以及供电模块105；交换模块101与网线接口30中的网口信号线连接，当受电设备40与网线接口30正常通信时，则交换模块101生成SWITCH_LED信号；具体的，交换模块101与网线接口30中的网口信号线进行连接，当POE电源20将电源信号传输至受电设备40后，并且交换模块101能够与网线接口30进行信息交互后，通过交换模块101所生成的SWITCH_LED信号能够得出网线接口30的通信状态；若受电设备40与网线接口30实现正常通信时则说明受电设备40已经上电成功，此时交换模块101生成SWITCH_LED信号；相反若受电设备40并未接入电源信号，此时受电设备40无法与网口接口30进行正常通信，则说明受电设备40上电失败或者受电设备40在上电过程中突然出现中断现象，此时交换模块101并不会生成SWITCH_LED信号；因此在本发明实施例中，非标准POE供电电路10可根据SWITCH_LED信号准确地判断网线接口30的通信状态，进而实现对于受电设备40上电状态的实时监控，以便于非标准POE供电电路10对受电设备40能够进行高效的上电操作。

上电检测模块102与网口信号线连接，若交换模块101并未生成SWITCH_LED信号，则受电设备40上电失败，上电检测模块102能够检测网线接口30是否有受电设备40接入，并且上电检测模块102生成上电检测信号，该上电检测信号包括上电检测模块102的检测结果，根据该上电检测信号的电平状态可得出：在受电设备40上电失败时，受电设备40与网线接口30的物理连接状态，例如当上电检测模块102检测到受电设备40和网线接口30连接成功，则上电检测信号为第一电平状态，可选的，所述上电检测信号的第一电平状态既可以为高电平状态也可以为低电平状态，对此不做限定，此时网线接口30与受电设备40已经实现了物理连接；若交换模块101已经生成了SWITCH_LED信号，则受电设备40已经能够实现正常通信的功能，则受电设备40必然已经接入到网线接口30中，上电检测模块102无需再检测受电设备40与网线接口30是否实现了物理连接，从而本发明实施例中的上电检测模块102准确地检测出受电设备40与网线接口30的物理连接状态，而且具有极高的检测效率，提高非标准POE供电电路10的供电效率；如上所述，当交换模块101并未生成SWITCH_LED信号时，此时受电设备40上电失败，此时通过上电检测模块102检测受电设备40是否插入到网线接口30中，以判断受电设备40是否完成了上电准备工作；若通过上电检测模块102检测出受电设备40已经完成了上电准备工作，即网线接口30有受电设备40接入，上电检测模块102将上电检测信号传输至控制模块103，则上述非标准POE供电电路10能够对受电设备40进入下一步上电过程，以提高受电设备40的上电安全。

作为一种更为具体的实施方式，上电检测模块102根据检测使能信号来检测网线接口30是否有受电设备40接入；通过检测使能信号来控制上电检测模块102的工作状态，由于检测使能信号具有不同的电平状态，当检测使能信号为不同的电平状态时，上电检测模块102也处于不同的工作状态；示例性的，当交换模块101并未生成SWITCH_LED信号，检测使能信号为第一电平状态，通过该检测使能信号驱动上电检测模块102对网线接口30与受电设备40的物理连接状态进行检测，并且上电检测模块102根据检测结果生成上电检测信号；当交换模块101生成SWITCH_LED信号时，受电设备40已经上电成功，检测使能信号为第二电平状态，此时上电检测模块102便不再检测网线接口30与受电设备40的物理连接状态，保证了网线接口30的网络通信在上电过程中不受干扰，以及减少上电检测模块102所造成的静态损耗；因此在本发明实施例中通过检测使能信号能够使上电检测模块102处于工作或者停止状态，即保障了受电设备40的上电安全又保障了网线接口30正常的网络通信。

需要说明的是，上述检测使能信号的第一电平状态既可以高电平状态也可以是低电平状态，对此不做限定；若检测使能信号的第一电平状态为高电平状态，则第二电平状态为低电平状态。

在本发明实施例中，上电检测模块102对网线接口30与受电设备40的物理连接状态进行检测过程，上电检测模块102只需要很低的供电电源，如3.3V直流电源，则网线接口30上的网口电源线不直接带上强电(36V～57V)；网口电源线只需要很低的供电电压，上电检测模块102即可对网线接口30与受电设备40的物理连接状态进行实时检测，降低了网口电源线对由于短路而造成的触电风险，进一步防止短路故障中强电会烧毁电子设备的问题，有效地保障了非标准POE供电电路10中电子设备在供电过程中的物理安全。

控制模块103与上电检测模块102连接，当交换模块101生成SWITCH_LED信号，此时受电设备40已经插入受电设备40中，并且受电设备40上电成功，控制模块103使得上电检测模块102与网口信号线断开，进而使上电检测模块102不再检测网线接口30是否有受电设备40接入，以防止上电检测模块102的检测操作对网线接口30的网络通信造成干扰，保证在上电过程中网线接口30能够与外界设备进行正常的数据交互功能，并且控制模块103生成电源使能信号，电源使能信号为第一电平状态，通过该电源使能信号能够驱动非标准POE供电电路10对受电设备40继续进行上电操作。

若交换模块101并未生成SWITCH_LED信号，则受电设备40上电失败，此时上电检测模块102将上电检测信号传输至控制模块103，由于上电检测信号包含了网线接口30与受电设备40的物理连接信息，当上电检测模块102检测到网线接口30有受电设备40接入时，则说明受电设备40已经完成了上电准备工作，控制模块103生成电源使能信号，电源使能信号为第一电平状态，通过该电源使能信号能够间接地使POE电源20对受电设备40传输电能，以实现受电设备40的上电过程；相反若通过上电检测模块102检测到网线接口30没有受电设备40接入时，受电设备40还未完成上电准备工作，控制模块103生成电源使能信号，电源使能信号为第二电平状态，则非标准POE供电电路10并不会将直流电能传输至受电设备40，并且控制模块103生成检测使能信号，该检测使能信号为第一电平状态，控制模块103将该检测使能信号传输至上电检测模块102，通过该检测使能信号驱动上电检测模块102检测网线接口30是否有受电设备40接入，以促使上电检测模块102能够及时检测受电设备40与网线接口30的连接状态，完成受电设备40的上电准备工作，使受电设备40快速上电。

在本发明实施例中，控制模块101具有信号处理和转换的功能，能够对受电设备40的上电过程进行管理和控制；同时，控制模块101还能够生成检测使能信号和电源使能信号，通过检测使能信号能够控制上电检测模块102的工作状态，并且通过电源使能信号的电平状态控制受电设备40的上电状态；从而本发明实施例中的非标准POE供电电路10操作简便，能够极大地提高受电设备40的上电效率，以及保障受电设备40的上电安全。

断电检测模块104与交换模块101以及控制模块103连接，当上电检测模块102与网口信号线断开连接后，通过断电检测模块101检测受电设备40和网线接口30是否断开连接；具体的，如上所述，通过交换模块101所生成的SWITCH_LED信号能够得到网线接口30的网络通信状态，以判断受电设备40是否上电成功；若受电设备40已经上电成功，此时通过控制模块103使上电检测模块102与网口信号线断开，上电检测模块102无法在上电成功以后检测网线接口30与受电设备40的物理连接状态，那么交换模块101将SWITCH_LED信号传输至断电检测模块104，断电检测模块104能够在上电成功以后继续检测受电设备40与网线接口30是否断开连接；在本发明实施例中，当断电检测模块104检测到受电设备40与网线接口30突然断开时，则断电检测模块104立即生成断电检测信号，该断电检测信号为第一电平状态，并且断电检测模块104将断电检测信号传输至控制模块103，进而使得POE电源20无法继续将电源信号传输至受电设备40，防止网线接口30中的网口电源线在上电中断过程中带强电，以保护网线接口30的物理安全；因此在本发明实施例中，通过断电检测模块104所生成的断电检测信号能够得出上电成功以后受电设备40与网线接口30的物理连接状态；因此无论在受电设备40上电成功之前还是在上电成功之后，非标准POE供电电路10结合上电检测模块102和断电检测模块104都能够对受电设备40与网线接口30的物理连接状态进行检测；结合前文所述，控制模块103根据上电检测信号和断电检测信号实现对受电设备40上电过程的自适应控制和管理，以实现受电设备40的安全上电。

供电模块105与POE电源20、控制模块103以及网线接口30的网口电源线连接，控制模块103将电源使能信号传输至供电模块105，其中电源使能信号能够驱动供电模块105实现电能传输功能；因此，当电源使能信号为第一电平状态时，供电模块105导通，供电模块105根据电源使能信号将POE电源20的电源信号输出到网口电源线，进而通过网线接口30将稳定的电源信号传输至受电设备40，以实现受电设备40的上电操作；当电源使能信号为第二电平状态时，此时供电模块105断开，POE电源20无法将电源信号通过网口电源线传输至受电设备40，此时受电设备40并未处于上电状态；因此在本发明实施例中，供电模块105根据电源使能信号能够驱动POE电源20对受电设备40进行稳定地充电，受电设备40进入上电阶段，从而通过供电模块105可实现受电设备40的安全、快速上电操作。

根据上述非标准POE供电电路10的电路结构，本发明实施例通过分离的电路模块来实现受电设备40的上电过程，通过上电检测模块102、断电检测模块104以及交换模块101能够准确地检测出网线接口30和受电设备40的物理连接状态和供电状态；并且在上电检测模块102对受电设备40和网线接口30之间的物理连接状态进行检测过程中，上电检测模块102只需要很低的供电电压，网口电源线对不直接带上强电，从而降低了由于网口电源线对短路而出现的触电风险，保证了受电设备40的上电安全；控制模块103根据上电检测信号和断电检测信号能够对受电设备40的上电过程进行管理和控制，当网线接口30接入受电设备40时，控制模块103将电源使能信号传输至供电模块105，供电模块105根据电源使能信号驱动POE电源20的电源信号输出至网口电源线，以实现受电设备40的快速、稳定上电过程，POE电源20通过供电模块105将稳定的电能传输至受电设备40；同时当受电设备40与网线接口30正常通信以后，控制模块103使上电检测模块102与网口信号线及时断开，上电检测模块102停止工作，从而确保上电检测模块102的检测操作对网线接口30的网络通信不会造成影响，在受电设备40的正常上电过程中，网线接口30始终能够与外界设备保持正常的数据通信；因此本发明实施例中的非标准POE供电电路10采用了分离的电路模块来对受电设备40的上电过程进行控制与管理，无需采用PSE芯片，极大地降低了非标准POE供电电路10的制造成本和应用成本，并且本发明实施例中的非标准POE供电电路10输出的供电电源可根据受电设备40的工作电压进行调整，可兼容适用于具有不同额定电压的受电设备中，以向受电设备40提供最合适的供电电源，灵活性强，可普遍地应用于各种类型的受电设备中，兼容性极强；从而有效地解决了传统技术中POE供电电路必须依靠PSE芯片才能对PD设备的上电过程进行管理和控制，进而导致POE供电电路的工业制造成本和实际应用成本都较高，该POE供电电路的结构固定，无法为具有不同工作电压的PD设备进行供电，兼容性差，灵活性低，以及PD设备在上电过程中上电安全无法得到保障的问题。

作为一种具体的实施方式，断电检测模块104检测受电设备40和网线接口30是否断开连接，具体为，当受电设备40在上电过程中，交换模块101与网口信号线进行数据通讯，并且交换模块101生成SWITCH_LED信号并输出至断电检测模块104，断电检测模块104对SWITCH_LED信号进行RC滤波后得到稳定的断电检测信号，断电检测模块104根据断电检测信号判断受电设备40和网线接口30是否断开连接；如上所述，在受电设备40进行上电的过程中，由于交换模块101所生成的SWITCH_LED信号包括受电设备40通信连接信息，通过RC滤波后能够输出稳定的断电检测信号，并且断电检测信号的电平状态与网线接口30的物理连接状态具有一一对应关系，比如当受电设备40与网线接口30突然断开时，交换模块101无法生成SWITCH_LED信号，断电检测信号为第一电平状态，当受电设备40与网线接口30并未断开时，交换模块101输出SWITCH_LED信号，则断电检测信号为第二电平状态；因此断电检测模块104可根据断电检测信号可准确地判断出受电设备40和网线接口30在上电过程中是否断开连接，能够保障受电设备40的上电安全性。

可选的，图2示出了本发明实施例提供的上电检测模块102的电路结构，其中，上电检测模块102包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一三极管Q1、第一MOS管M1以及第二MOS管M2；具体的，第一电阻R1的第一端、第一MOS管M1的源极以及第一电容C1的第一端共接于第一直流电源V1，第一电阻R1的第二端和第一三极管Q1的集电极共接于第一MOS管M1的栅极，第一电容C1的第二端接地GND，第一MOS管M1的漏极接第三电阻R3的第一端，第二电阻R2的第一端和第二电容C2的第一端共接于第一三极管Q1的基极，第二电容C2的第二端和第一三极管Q1的发射极共接于地GND，第二电阻R2的第二端和第四电阻R4的第一端共接于控制模块103，用于接入检测使能信号ON_DET_EN，第四电阻R4的第二端接第二MOS管M2的栅极，第二MOS管M2的源极接地GND，第三电阻R3的第二端、第三电容C3的第一端、第四电容C4的第一端以及第二MOS管M2的漏极接网口信号线，第三电容C3的第二端和第四电容C4的第二端接入网口信号变压器RX。

可选的，在上述上电检测模块102的电路结构中，第一三极管Q1为NPN型三极管，第一MOS管M1为P型MOS管，第二MOS管M2为N型MOS管，第一直流电源V1为+3.3V直流电源。

根据图2中所示出的上电检测模块102的电路结构，第二电阻R2的第二端和第四电阻R4的第一端为上电检测模块102的使能信号输入端，控制模块103将检测使能信号ON_DET_EN通过使能信号输入端传输至上电检测模块102，如上所述，检测使能信号ON_DET_EN具有不同的电平状态，当第一三极管Q1的基极接入检测使能信号ON_DET_EN时，通过第一三极管Q1能够对检测使能信号ON_DET_EN进行电平转换，当第一MOS管M1的栅极以及第二MOS管M2的栅极同时接入检测使能信号ON_DET_EN时，通过检测使能信号ON_DET_EN能够使第一MOS管M1和第二MOS管M2同时导通或者同时关闭，进而调整上电检测模块102的工作状态，因此通过检测使能信号ON_DET_EN即可驱动上电检测模块102能够实现正常的检测功能；其中第三电阻R3的第二端、第三电容C3的第一端、第四电容C4的第一端以及第二MOS管M2的漏极为上电检测模块102的检测信号输出端，当上电检测模块102对受电设备40和网线接口30的连接状态进行检测后生成上电检测信号ON_DET_A，通过上电检测模块102的检测信号输出端能够将上电检测信号ON_DET_A传输至控制模块103。

示例性的，以图2为例，在本发明实施例中，网线接口30为百兆网口，则百兆网口包括2组网口信号线对1&2和3&6，网线接口30包括2组空闲线对4&5和7&8，其中空闲线对作为网口电源线，可选的，上电检测模块102与网口信号线对3、6进行连接，或者上电检测模块102与网口信号线对1、2进行连接；根据上电检测模块102的电路结构，上电检测模块102包括两个开关电路：第一开关电路和第二开关电路，其中第一开关电路包括第一MOS管M1，第二开关电路包括第二MOS管M2；可选的，第一开关电路接网口信号线3，第二开关电路接网口信号线6，因此，通过网口信号线3的电平通过第一MOS管M1上拉到第一直流电源V1，通过网口信号线6的电平通过第二MOS管M2的漏极电压下拉到地GND，当网线接口30接入带有变压器的受电设备时，网口信号线3和网口信号线6为网线接口30中网口变压器同一个绕组的两端，网口信号线3和网口信号线6对于直流电源而言相当于一条低电阻的导线；其中上电检测模块102对受电设备40和网线接口30连接状态的检测原理为：若受电设备40没有插入到网线接口30，网口信号线3的电平为高电平，网口信号线6的电平为低电平，此时上电检测信号ON_DET_A也为高电平；若受电设备40插入到网线接口30后，由于网口信号线对3、6为网口变压器的同一个绕组两端，此时网口信号线3的电平保持不变，网口信号线6的电平将会被拉低；因此上电检测模块102根据第一开关管M1的漏极电平变化，实现对于上电检测模块102与网线接口30物理连接关系的监控；并且当受电设备40与网线接口30进行断开和连接时，上电检测信号ON_DET_A就会具有不同的高低电平状态，进而通过上电检测信号ON_DET_A的电平状态即可判断出网线接口30和受电设备40之间的物理连接状态，操作简便；同时由于在非标准POE供电电路10中，网口信号线对3、6通过第三电容C3和第四电容C4接网口信号变压器，进一步地，该网口信号变压器接交换模块101，进而实现多个网线接口之间的通信互联，其中第三电容C3和第四电容C4作为隔直电容，确保上电检测模块102所生成上电检测信号的电平状态不受供电设备上网口信号变压器的影响，并且第三电容C3和第四电容C4通过网口信号变压器连接至另一个网线接口中，以实现多个网线接口之间的通信互联，以使非标准POE供电电路10具有最佳的供电效果。

因此，在本发明实施例中，上电检测模块102与网线接口30中的网口信号对(3&6或者1&2)连接，根据上电检测模块102所生成上电检测信号ON_DET_A的电平状态即可准确地得到：受电设备40与网线接口30是否连接成功；若上电检测信号ON_DET_A为低电平，则说明受电设备40与网线接口30已经物理连接成功；进一步，若POE电源20将电能传输至受电设备40，受电设备40已经进入上电阶段，并且成功地进行网络通信后，此时交换模块101生成SWITCH_LED信号，上电检测模块102中的第一MOS管M1和第二MOS管M2都关闭，上电检测模块102停止工作；因此当检测使能信号ON_DET_EN为第二电平状态时，通过第一MOS管M1和第二MOS管M2能够使上电检测模块102在上电完成且通信网络完成握手协议后与网线接口30中的网口信号线对断开连接，以确保网线接口30与外界通信设备之间的网络通信在上电完成后正常工作中不受干扰；进而本发明实施例通过上电检测模块102极大地维护了网线接口30的通信质量。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本发明实施例提供的断电检测模块104的电路结构，如图3所示，断电检测模块104包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第五电容C5、第六电容C6以及第一二极管D1；其中，第一二极管D1的阳极和第五电阻R5的第一端共接于交换模块101，第一二极管D1的阴极接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端、第五电阻R5的第二端、第五电容C5的第一端以及第六电容C6的第一端共接于控制模块103，第五电容C5的第二端和第六电容C6的第二端共接于地GND。

根据图5中所示出断电检测模块104的电路结构，第一二极管D1的阳极和第五电阻R5的第一端为断电检测模块104的信号输入端，断电检测模块104通过该信号输入端能够接入SWITCH_LED信号，第六电阻R6的第二端、第五电阻R5的第二端、第五电容C5的第一端以及第六电容C6的第一端为断电检测模块104的信号输出端；断电检测模块104中的电子元器件根据SWITCH_LED信号判定出受电设备40和网线接口30在上电过程中是否断开连接；当受电设备40上电成功时，通过断电检测模块104对SWITCH_LED信号进行RC滤波后得到稳定的断电检测信号OFF_DET_B，若在上电过程中，受电设备40和网线接口30的连接关系发生改变时，断电检测信号OFF_DET_B的电平状态也会发生变化；示例性的，当受电设备40和网线接口30正常连接，受电设备40正常上电时，交换模块101能够将SWITCH_LED信号传输至断电检测模块104，SWITCH_LED信号通过第一二极管D1和第六电阻R6对第五电容C5和第六电容C6进行充电，进而使断电检测信号OFF_DET_B为高电平；相反，若受电设备40与网线接口30断开连接后，存储在第五电容C5和第六电容C6上的电荷通过第五电阻R5进行放电，断电检测信号OFF_DET_B为低电平；因此在本发明实施例中，根据断电检测信号OFF_DET_B的电平状态能够在上电过程中准确判断出受电设备40是否出现上电中断的情况，从而通过断电检测模块104能够保障POE电源20在受电设备40与网线接口30断开连接后停止向受电设备40进行供电。

可选的，图4示出了本发明实施例提供的控制模块103的电路结构，如图4所示，控制模块103包括：单路非门芯片U1、两路与非门芯片U2、第七电容C7、第八电容C8、第七电阻R7以及第八电阻R8；其中，单路非门芯片U1的信号输入管脚A接断电检测模块104，用于接入断电检测信号OFF_DET_B；单路非门芯片U1的接地管脚接地GND，单路非门芯片U1的电源管脚和第七电容C7的第一端共接于第二直流电源V2，第七电容C7的第二端接地GND，单路非门芯片U1的信号输出管脚Y和两路与非门芯片U2的第一信号输入管脚A共接于上电检测模块102，用于将检测使能信号ON_DET_EN传输至上电检测模块102，通过检测使能信号ON_DET_EN控制上电检测模块102的工作状态，并且检测使能信号ON_DET_EN作为两路与非门芯片U2的输入信号，能够驱动两路与非门芯片U2生成电源使能信号POE_EN；第七电阻R7的第一端接上电检测模块102，用于接入上电检测信号ON_DET_A；第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第一端共接于两路与非门芯片U2的第二信号输入管脚B，第八电阻R8的第二端接地GND，两路与非门芯片U2的接地管脚接地GND，两路与非门芯片U2的电源管脚VCC和第八电容C8的第一端共接于第三直流电源V3，第八电容C8的第二端接地GND，两路与非门芯片U2的信号输出管脚Y接控供电模块105，用于将电源使能信号POE_EN传输至供电模块105。

作为一种优选的实施方式，单路非门芯片U1的型号为SN74LVC1G04，两路与非门芯片U2的型号为SN74AUP1G00DCKR。

在上述控制模块103的电路结构中，单路非门芯片U1的信号输入管脚A和第七电阻R7的第一端为控制模块103的信号输入端，单路非门芯片U1的信号输出管脚Y和两路与非门芯片U2的信号输出管脚Y为控制模块103的信号输出端；单路非门芯片U1具有信号反向的功能，当单路非门芯片U1的信号输入管脚A接入断电检测信号OFF_DET_B时，单路非门芯片U1对断电检测信号OFF_DET_B进行非逻辑运算后，可使信号的电平发生翻转，进而通过信号输出管脚Y输出检测使能信号ON_DET_EN；两路与非门芯片U2对于输入信号具有与非逻辑运算的功能，当两路与非门芯片U2的第一信号输入管脚A和第二信号输入管脚B分别接入检测使能信号ON_DET_EN和上电检测信号ON_DET_A时，两路与非门芯片U2能够对检测使能信号ON_DET_EN和上电检测信号ON_DET_A进行与非逻辑运算，进而通过两路与非门芯片U2的信号输出管脚Y将电源使能信号POE_EN传输至供电模块105；示例性，表1示出了上述控制模块103对断电检测信号OFF_DET_B和上电检测信号ON_DET_A进行逻辑转换的真值表，以及通过控制模块103的逻辑转换后，检测使能信号ON_DET_EN和电源使能信号POE_EN为不同电平状态时，非标准POE供电电路10所处相应的工作状态；

表1控制模块103的逻辑转换真值表

根据表1中所示出的控制模块103的逻辑转换关系，控制模块103能够根据断电检测信号OFF_DET_B和上电检测信号ON_DET_A来获取网线接口30和受电设备40的连接状态，进而控制模块103生成并输出检测使能信号ON_DET_EN，通过该检测使能信号ON_DET_EN来驱动上电检测模块102对网线接口30和受电设备40连接关系进行检测；同时控制模块103生成并输出电源使能信号POE_EN，通过电源使能信号POE_EN能够驱动POE电源20对受电设备40的进行上电；因此本发明实施例中，通过控制模块103对上电检测信号ON_DET_A和断电检测信号OFF_DET_B进行逻辑转后生成电源使能信号POE_EN和检测使能信号ON_DET_EN，通过电源使能信号POE_EN和检测使能信号ON_DET_EN实现对于受电设备40的上电过程进行管理和控制。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本发明实施例提供的供电模块105的电路结构，如图5所示，供电模块105包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第九电容C9、第二二极管D2以及第三MOS管M3；其中，第九电阻C9的第一端接控制模块103，第九电阻C9的第一端为供电模块105的信号输入端，用于接入电源使能信号POE_EN；第九电阻R9的第二端、第九电容C9的第一端以及第十电阻R10的第一端共接于第三MOS管M3的栅极，第九电容C9的第二端、第十电阻C10的第二端以及第三MOS管M3的源极共接于地GND，第三MOS管M3的漏极接网口电源线的负极POE-，第二二极管D2的阳极接POE电源20，第二二极管D2的阴极接网口电源线的正极POE+。

可选的，第三MOS管M3为N型MOS管；其中，第二二极管D2的阳极为供电模块105的电源输入端，用于接入电源信号V4；第三MOS管M3的漏极和第二二极管D2的阴极为供电模块105的电源输出端；当供电模块105的信号输入端接入电源使能信号POE_EN时，第三MOS管M3的栅极接入电源使能信号POE_EN，当电源使能信号为第一电平状态(高电平)时，第三MOS管M3的漏极和源极之间导通，那么供电模块105内部的电源回路就能够导通，进而POE电源20输出电源信号V4，该电源信号V4依次通过第二二极管D2和网线接口30的网口电源线输出至受电设备40中，进而通过电源信号实现受电设备40的上电过程；因此本发明实施例中的供电模块105能够将电源信号快速传输至受电设备40，以实现受电设备40的上电操作。

优选的，交换模块101包括Switch芯片，其中Switch芯片具有网口通信指示灯功能；可选的，Switch芯片的型号为RTL8305NB-CG，Switch芯片的LED信号输出管脚接上电检测模块102，Switch芯片的网口信号管脚接网口变压器，用于实现多个网线接口之间的通信互联，保证网线接口之间能够进行正常的网络通讯，Switch芯片的通讯管脚接网线接口30，进而Switch芯片与网线接口30通讯互联，并且在受电设备40的上电过程中，Switch芯片能够获取受电设备40在正常通信过程中的指示信号，并且生成SWITCH_LED信号，通过Switch芯片的LED信号输出管脚将SWITCH_LED信号传输至断电检测模块104，进而断电检测模块104根据SWITCH_LED信号识别出：受电设备40是否处于正常上电状态，从而保障非标准POE供电电路10的供电安全。

作为一种可选的实施方式，图6示出了本发明实施例提供的供电设备70的模块结构，其中供电设备70用于向受电设备40进行上电，如图6所示，供电设备70包括：如上所述的用于网口的非标准POE供电电路10、POE电源20以及网线接口30，非标准POE供电电路10与POE电源20以及网线接口30连接，参照上述图1-图5的实施例，在图6所示出的供电设备70中，通过非标准POE供电电路10即可对供电设备70的供电过程进行检测、管理以及控制等操作，进而是POE电源20将电能通过网络接口30传输至受电设备40，以实现受电设备40的上电过程；由于本发明实施例中供电设备70不需要采用PSE芯片，进而极大地降低供电设备70的应用成本，兼容性极强。

可选的，受电设备40为支持POE供电的POE网络摄像机。

图7示出了本发明实施例提供的非标准POE供电方法的实现流程，如图7所示，其中所述网线接口包括网口信号线和网口电源线，所述非标准POE供电方法包括如下步骤：

步骤S901：通过网口信号线检测网线接口是否有受电设备接入，以实时监控网线接口与受电设备之间的物理连接状态；

步骤S902：若网线接口接入受电设备，则生成电源使能信号；当网线接口接入受电设备后，则受电设备已经完成了上电准备工作，进而通过电源使能信号驱动受电设备尽快进入上电阶段；反之，若网线接口并未接入受电设备，则返回步骤S901，继续检测网线接口与受电设备的物理连接状态。

步骤S903：根据电源使能信号将POE电源的电源信号输出到网口电源线；通过该电源信号对受电设备进行充电，以实现受电设备的上电操作。

步骤S904：若受电设备与网线接口正常通信后，则停止检测网线接口是否有受电设备接入；

在步骤S904中，当受电设备接受所述电源信号后并且受电设备与网线接口正常通信后，则停止网线接口与受电设备的连接状态，避免网线接口在上电成功后的网络通信受到干扰，维持受电设备的正常上电功能。

需要说明的是，图7中非标准POE供电方法是图1中用于网口的非标准POE供电电路10相对应的步骤，因此关于图7非标准POE供电方法中各个步骤的实施例可参照图1的实施例，此处将不再赘述。

因此在本发明实施例中，非标准POE供电方法能够实现对于受电设备的上电过程进行检测、管理和控制，通过该非标准POE供电方法能够向具有不同工作电压的POE受电设备提供稳定的直流电能，以实现POE受电设备的安全上电过程，兼容性极强，适用范围较广；有效地解决了传统技术必须依靠PSE芯片才能对于POE受电设备的上电过程进行管理和控制等操作，进而导致传统的标准POE供电方法无法普遍适用的问题。

需要说明的是,在本文中，诸如多次和多条之类的词语是指大于1的数量。

Claims (10)

1.一种用于网口的非标准POE供电电路，所述非标准POE供电电路与POE电源和网线接口连接，所述网线接口包括网口信号线和网口电源线，其特征在于，所述非标准POE供电电路包括：

交换模块，与所述网口信号线连接，用于在受电设备与所述网线接口正常通信时生成SWITCH_LED信号；

上电检测模块，与所述网口信号线连接，用于在无SWITCH_LED信号时检测所述网线接口是否有所述受电设备接入；

控制模块，与所述上电检测模块连接，用于在有所述SWITCH_LED信号时使得所述上电检测模块与所述网口信号线断开并生成电源使能信号，或者在无SWITCH_LED信号并且在所述网线接口接入所述受电设备后生成所述电源使能信号；

断电检测模块，与所述交换模块和所述控制模块连接，用于在所述上电检测模块与所述网口信号线断开连接后，检测所述受电设备和所述网线接口是否断开连接；及

供电模块，与所述POE电源、所述控制模块以及所述网口电源线连接，用于根据所述电源使能信号将所述POE电源的电源信号通过所述网口电源线输出到所述受电设备；

若所述受电设备与所述网线接口实现正常通信时则所述交换模块生成所述SWITCH_LED信号；若所述受电设备无法与所述网口接口进行正常通信，则所述交换模块不生成所述SWITCH_LED信号；

所述控制模块具体用于在有所述SWITCH_LED信号时生成对应的检测使能信号，使得所述上电检测模块与所述网口信号线断开，并生成所述电源使能信号，或者在无SWITCH_LED信号并且在所述网线接口接入所述受电设备后生成所述电源使能信号；

所述上电检测模块还用于根据所述检测使能信号检测所述网线接口是否有受电设备接入。

2.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述断电检测模块检测所述受电设备和所述网线接口是否断开连接，具体为：

所述断电检测模块对所述SWITCH_LED信号进行RC滤波后得到断电检测信号，并根据所述断电检测信号判断所述受电设备和所述网线接口是否断开连接。

3.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述上电检测模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一三极管、第一MOS管以及第二MOS管；

其中，所述第一电阻的第一端、所述第一MOS管的源极以及所述第一电容的第一端共接于第一直流电源，所述第一电阻的第二端和所述第一三极管的集电极共接于所述第一MOS管的栅极，所述第一电容的第二端接地，所述第一MOS管的漏极接所述第三电阻的第一端，所述第二电阻的第一端和所述第二电容的第一端共接于所述第一三极管的基极，所述第二电容的第二端和所述第一三极管的发射极共接于地，所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第一端共接于所述控制模块，所述第四电阻的第二端接所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极接地，所述第三电阻的第二端、所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端以及所述第二MOS管的漏极接所述网口信号线，所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端接入网口信号变压器。

4.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述断电检测模块包括：第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容以及第一二极管；

其中，所述第一二极管的阳极和所述第五电阻的第一端共接于所述交换模块，所述第一二极管的阴极接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端、所述第五电阻的第二端、所述第五电容的第一端以及所述第六电容的第一端共接于所述控制模块，所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端共接于地。

5.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述控制模块包括：单路非门芯片、两路与非门芯片、第七电容、第八电容、第七电阻以及第八电阻；

其中，所述单路非门芯片的信号输入管脚接所述断电检测模块，所述单路非门芯片的接地管脚接地，所述单路非门芯片的电源管脚和所述第七电容的第一端共接于第二直流电源，所述第七电容的第二端接地，所述单路非门芯片的信号输出管脚和所述两路与非门芯片的第一信号输入管脚共接于所述上电检测模块，所述第七电阻的第一端接所述上电检测模块，所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第一端共接于所述两路与非门芯片的第二信号输入管脚，所述第八电阻的第二端接地，所述两路与非门芯片的接地管脚接地，所述两路与非门芯片的电源管脚和所述第八电容的第一端共接于第三直流电源，所述第八电容的第二端接地，所述两路与非门芯片的信号输出管脚接所述供电模块。

6.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述供电模块包括：第九电阻、第十电阻、第九电容、第二二极管以及第三MOS管；

其中，所述第九电阻的第一端接所述控制模块，所述第九电阻的第二端、所述第九电容的第一端以及所述第十电阻的第一端共接于所述第三MOS管的栅极，所述第九电容的第二端、所述第十电阻的第二端以及所述第三MOS管的源极共接于地，所述第三MOS管的漏极接所述网口电源线的负极，所第二二极管的阳极接所述POE电源，所述第二二极管的阴极接所述网口电源线的正极。

7.根据权利要求1所述的非标准POE供电电路，其特征在于，所述交换模块包括Switch芯片，其中所述Switch芯片具有网口通信指示灯功能。

8.一种供电设备，用于向受电设备进行上电，其特征在于，所述供电设备包括：如权利要求1-7任一项所述的用于网口的非标准POE供电电路、与所述非标准POE供电电路连接的POE电源、与所述非标准POE供电电路连接的网线接口。

9.根据权利要求8所述的供电设备，其特征在于，所述受电设备为POE网络摄像机。

10.一种用于网口的非标准POE供电方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的用于网口的非标准POE供电电路，其特征在于，所述非标准POE供电方法包括如下步骤：

通过所述网口信号线检测所述网线接口是否有受电设备接入；

若所述网线接口接入所述受电设备，则生成电源使能信号；

根据所述电源使能信号将POE电源的电源信号输出到所述网口电源线；

若所述受电设备与所述网线接口正常通信后，则停止检测所述网线接口是否有所述受电设备接入。

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