CN109390924A - 浪涌防护电路及poe系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种浪涌防护电路及POE系统。其中，浪涌防护电路包括：第一防雷电路、第二防雷电路、第一开关电路、选通电路和差模防护电路。基于特定的电路结构，当负压浪涌作用到POE系统时，负压浪涌电流从大地经过第二防雷电路流到POE系统的负相供电端；并且负压浪涌电流从大地经过第一防雷管一大部分直接流到POE系统的正相供电端，经过第一防雷管的负压浪涌电流剩余部分经过差模防护电路和选通电路流至负相供电端，从而泄放掉负压浪涌能量。这样，该防护电路不仅可泄放掉浪涌能量，实现对POE供电设备的保护，还可使负压浪涌电流不会流至开关电源，进而可避免浪涌电流导致开关电源的电压跌落，从而可降低POE系统掉电的概率。
Description
技术领域
本申请涉及以太网供电技术领域，尤其涉及一种浪涌防护电路及POE系统。
背景技术
随着互联网技术的发展，人们不仅可能需要在任意时间、任意地点快速接入互联网，而且还需要在远端采集和实时接收数据，这就要求实现为互联网远端设备进行远距离供电。为了满足人们的需求，以太网供电(Power Over Ethernet，POE)技术应运而生。
POE技术指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于网络协议(Internet Protocol，IP)的终端(如IP电话机、无线局域网接入点、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。
POE系统包括供电端设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受电端设备(Powered Device，PD)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备。其中POE系统的电源一般采用开关电源。
但是，POE系统一般需要将以太网网线在室外铺设连接，当有外界浪涌干扰串扰到网线上时，极易导致POE系统收到外界浪涌冲击而损坏。这些浪涌干扰包括雷击、汽车放电等干扰。现有的浪涌防护电路虽然可有效防止POE系统受到浪涌干扰，但是当负压浪涌作用在浪涌防护电路时，有时会导致开关电源的电压跌落，进而导致POE系统掉电重启。
发明内容
本申请的多个方面提供一种浪涌防护电路及POE系统，用以防止遇到负压浪涌时PSE系统的开关电源出现跌落，进而可降低POE系统掉电的概率。
本申请实施例提供一种浪涌防护电路，适用于POE系统，包括：第一防雷电路、第二防雷电路、第一开关电路、选通电路和差模防护电路；其中，
所述第一防雷电路电连接于所述POE系统的正相供电端和地之间；所述第二防雷电路电连接于所述POE系统的负相供电端和地之间；所述第一开关电路电连接于所述正相供电端与所述负相供电端之间；
所述选通电路连接于所述POE系统中POE供电设备的电压输出端和接地端之间；其中，所述选通电路与所述电压输出端的连接点与所述负相供电端直连；所述选通电路与所述接地端的连接点与所述POE系统的开关电源的负极电连接；
所述差模防护电路连接于所述正相供电端与所述开关电源的负极之间；且所述差模防护电路与所述正相供电端的连接点与所述开关电源的正极直连。
本申请实施例还提供一种POE系统，包括：POE供电设备、POE受电设备、开关电源以及上述浪涌防护电路。
本申请实施例提供的浪涌防护电路，包括：第一防雷电路、第二防雷电路、第一开关电路、选通电路和差模防护电路。基于本申请实施例提供的浪涌防护电路，当负压浪涌作用到POE系统时，该浪涌防护电路可将负压浪涌电流从大地经过第二防雷电路流到POE系统的负相供电端；并可将负压浪涌电流从大地经过第一防雷管一大部分直接流到POE系统的正相供电端，经过第一防雷管的负压浪涌电流剩余部分经过差模防护电路和选通电路流至负相供电端。这样，不仅可泄放掉浪涌能量，实现对POE供电设备的保护，还可使负压浪涌电流不会流至开关电源，进而可避免浪涌电流导致开关电源的电压跌落，从而可降低POE系统掉电的概率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种浪涌防护电路的结构示意图；
图2a为本申请实施例提供的一种浪涌防护电路的电路结构图及其正压浪涌的电流流向示意图；
图2b为本申请实施例提供的一种浪涌防护电路的电路结构图及其负压浪涌的电流流向示意图；
图2c为本申请实施例提供的采用IEEE802.3bt标准的一种浪涌防护电路的电路结构图；
图3为本申请实施例提供的一种POE系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
针对现有浪涌防护电路在负压浪涌作用时可能会导致开关电源的电压跌落而导致POE系统掉电的技术问题，本申请实施例提供一种浪涌防护电路，包括：第一防雷电路、第二防雷电路、第一开关电路、选通电路和差模防护电路。基于该浪涌防护电路，当正压浪涌作用在POE系统时，正压浪涌电流从POE系统的正相供电端经第一防雷电路流至大地；并从POE系统的负相供电端经第一开关电路和第一防雷电路流至大地；从而泄放掉正压浪涌能量。当负压浪涌作用到POE系统时，该浪涌防护电路可将负压浪涌电流从大地经过第二防雷电路流到POE系统的负相供电端；并可将负压浪涌电流从大地经过第一防雷管一大部分直接流到POE系统的正相供电端，经过第一防雷管的负压浪涌电流剩余部分经过差模防护电路和选通电路流至负相供电端，从而泄放掉负压浪涌能量。这样，该防护电路不仅可泄放掉浪涌能量，实现对POE供电设备的保护，还可使负压浪涌电流不会流至开关电源，进而可避免浪涌电流导致开关电源的电压跌落，从而可降低POE系统掉电的概率。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
应注意到：相同的标号在下面的附图以及实施例中表示同一物体，因此，一旦某一物体在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本申请实施例提供的一种浪涌防护电路的结构示意图。该浪涌防护电路适用于POE系统。如图1所示，该浪涌防护电路包括：第一防雷电路10a、第二防雷电路10b、第一开关电路10c、选通电路10d和差模防护电路10e。
其中，第一防雷电路10a电连接于POE系统的正相供电端P+和地之间；第二防雷电路10b电连接于POE系统的负相供电端P-和地之间；第一开关电路10c电连接于正相供电端P+与负相供电端P-之间。
选通电路10d连接于POE系统中POE供电设备(PSE芯片)10f的电压输出端U和接地端G之间；其中，选通电路10d与电压输出端U的连接点与负相供电端P-直连；选通电路10d与POE供电设备(PSE芯片)10f的接地端G的连接点与POE系统的开关电源10g的负极E-电连接。
差模防护电路10e连接于正相供电端P+与开关电源10g的负极E-之间；且差模防护电路10e与正相供电端P+的连接点与开关电源10g的正极E+直连。
基于上述浪涌防护电路，当正压浪涌作用在POE系统时，如图1中虚线箭头所示，正压浪涌电流从POE系统的正相供电端P+经第一防雷电路10a流至大地；并从POE系统的负相供电端P-经第一开关电路10a和第一防雷电路10a流至大地，从而泄放掉正压浪涌能量，实现对POE供电设备(PSE芯片)10f的保护。
当负压浪涌作用到POE系统时，如图1实线箭头所示，负压浪涌电流从大地经过第二防雷电路10b流到POE系统的负相供电端P-。因为差模防护电路10e存在会造成一定的压降，因此，负压浪涌电流在从大地经过第一防雷管10a泄放能量时，经过第一防雷管10a的负压浪涌电流绝大部分直接流到POE系统的正相供电端P+，剩余小部分的负压浪涌电流经过差模防护电路10e和选通电路10d流至负相供电端P-，至此可泄放掉负压浪涌能量，实现对POE供电设备(PSE芯片)10f的保护。
基于上述分析，本实施所提供的浪涌防护电路在正压浪涌和负压浪涌作用在POE系统时，均可实现对POE供电设备(PSE芯片)的保护。
对于开关电源10g来说，其内部存在反馈动态调节模块，用以实现稳定的电压输出，即对开关电源10g的输出电压进行稳压。当开关电源10g的输出负载发生变化时，开关电源10g中的反馈动态调节模块需要一定的响应时间去完成稳压工作。，若有瞬时电流，例如浪涌电流，作用在开关电源10g上的瞬间，则会由于开关电源10g中的反馈动态调节模块不能及时对瞬时电流进行响应或调节能力不足，进而导致开关电源10g的电压跌落。在本实施例所提供的浪涌防护电路中，因为第二防雷电路并未与开关电源10g的负极E-相连，再加上差模防护电路10e和选通电路10d的作用，可阻断负压浪涌泄放与开关电源10g内部的电容能量的路径，使得负压浪涌电流不会流至开关电源10g，因此，可避免浪涌电流瞬时注入开关电源10g而导致其电压跌落的问题，进而可降低POE系统掉电的概率。
值得说明的是，对于POE供电设备(PSE芯片)10f来说，其电压输出端U对于POE系统中的受电设备(PD设备)来说为其供电控制端。一般在PSE芯片的电压输出端连接一开关器件，可选地，该开关器件可以采用MOS管，PSE芯片通过控制MOS管的选通和闭合实现对PD设备的供电控制。根据POE供电设备(PSE芯片)10f生产厂家的方案不同，有些PSE芯片将MOS管集成在该芯片内部，有些将MOS管设置在PSE芯片的外部，本实施例所提供的浪涌防护电路均适用。其中，对于将MOS管集成在内部的PSE芯片来说，选通电路10d直接与POE供电设备(PSE芯片)10f的接地端U连接；对于将MOS管设置在外部的PSE芯片来说，选通电路10d通过该MOS管与POE供电设备(PSE芯片)10f的接地端U连接。
在本申请实施例中不限定浪涌防护电路的具体电路结构，凡是可以实现上述功能的电路结构均可用于本申请中。下面结合如图2a所示的浪涌防护电路的具体电路结构图对图1中各模块的具体实现形式和工作原理进行示例性说明。
如图2a所示，第一防雷电路10a可为防雷管RV3，其中，防雷管RV3电连接于POE系统的正相供电端P+和地之间。可选地，防雷管RV3可采用压敏电阻、气体放电管、双向瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS管)或半导体放电管(Thyristor SurgeSuppressors，TSS管)等，但不限于此。
可选地，第二防雷电路10b包括：第二开关电路10b1和防雷管RV2。其中，第二开关电路10b1连接于负相供电端P-和防雷管RV2之间；且防雷管RV2上未连接第二开关电路10b1的一端接地。其中，第二开关电路10b1可在负压浪涌作用时，将第二防雷电路10b导通，从而使负压浪涌电流能够从大地经第二防雷电路10b流至负相供电端P-，从而泄放掉浪涌能量，保护POE供电设备(PSE芯片)10f。此外，对于POE供电设备(PSE芯片)10f的电压输出端所输出的电压，第二开关电路10b1可阻断其流至第二防雷电路10b，从而可减少POE供电设备(PSE芯片)10f的输出电压的分压，使其尽可能多的为POE受电设备(图2a中为示出)进行供电，进一步降低浪涌防护电路的功耗。
另一方面，在实际应用中，POE供电设备(PSE芯片)10f一般连接有具有多个电压输出端，用以连接多个POE受电设备。例如，一台交换机上一般具有多个网络接口，用于连接多部IP电话，在交换机传输数据信号的同时，还能为IP电话供电。这样就需要对POE供电设备(PSE芯片)10f的每一个电压输出端都进行浪涌防护。在本实施例中，由于第二开关电路10b1的设置，则可将POE供电设备(PSE芯片)10f的每一个电压输出端的浪涌防护电路中的第二开关电路10b1的未与负相供电端连接的一端连接在一起后与防雷管RV2串接，这样则可使多个电压输出端的浪涌防护电路共用同一个防雷管RV2，不仅可以节约防雷管RV2的数量，节约硬件成本，还可以提高器件的集成度，节省印刷电路板(PCB板)空间。相应地，对于第二防雷电路10b，若不设置第二开关电路10b1，即防雷管RV2连接于负相供电端P-和地之间，如果想多个电压输出口的浪涌防护电路共用防雷管RV2，则需要将多个电压输出口与负相供电端P-的连接点连接到一起，这样会造成多个POE受电设备之间数据传输信号之间的串扰，影响数据通信的质量。
可选地，防雷管RV2可为压敏电阻、气体放电管、双向TVS管或TSS管等，但不限于此。
进一步，如图2a所示，第二开关电路10b1包括二极管D2，且二极管D2的负极与负相供电端P-电连接；二极管D2的正极与防雷管RV2电连接。
可选地，第二开关电路10b1还可包括其他任意一个具有单向导通作用的器件。例如单向TVS管、MOS管等，但不限于此。其中，单向TVS管的阴极与负相供电端P-电连接，其阳极与防雷管RV2未接地的一端连接。对于MOS管来说，以N-MOS管为例，其中，N-MOS管的栅极与源极短接后与防雷管RV2未接地的一端连接，其漏极极与负相供电端P-电连接。
进一步，可选地，如图2a所示，第一开关电路10c可包括：二极管D1，其中，二极管D1的的正极与POE系统的负相供电端P-电连接，其负极与正相供电端P+电连接。
可选地，第一开关电路10c可为其他任意一个具有单向导通作用的器件，例如单向TVS管、MOS管等，但不限于此。其中，单向TVS管的阳极与负相供电端P-电连接，其阴极与正相供电端P+电连接。对于MOS管来说，以N-MOS管为例，其中N-MOS管的栅极与源极短接后与负相供电端P-电连接，其漏极与正相供电端P+电连接。
可选地，如图2a所示，选通电路10d可包括二极管D3，其中，二极管D3的负极与POE供电设备(PSE芯片)10f的电压输出端U电连接，其正极与POE供电设备(PSE芯片)10f的接地端G电连接；且二极管D3与接地端G的连接点连接开关电源10g的负极E-。
进一步，可选地，差模防护电路10e包括：电解电容C1以及与电解电容C1并联的TVS管D4。其中，电解电容C1的正极和TVS管D4的一端分别与正相供电端P+电连接；电解电容C1的负极和TVS管D4的另一端分别与开关电源的负极E-电连接。其中，当TVS管D4为双向TVS管时，其两端不存在阴阳极之分；当TVS管D4为单向TVS管时，其阴极与正相供电端P+电连接，阳极与开关电源的负极E-电连接。该差模防护电路10e可以对POE供电设备(PSE芯片)10f的工作电压进行钳压保护。
进一步，TVS管D4的最大工作电压大于POE供电设备(PSE芯片)10f最大工作电压，小于POE供电设备(PSE芯片)10f的最小损坏电压，以确保在雷击等浪涌干扰时，开关电源10g的正负极E+和E-之间的电压波动不超过POE供电设备(PSE芯片)10f的工作范围，从而进一步保护POE供电设备(PSE芯片)10f。其中，POE供电设备(PSE芯片)10f的最小损坏电压为可能损坏该设备的最小电压，为POE供电设备(PSE芯片)10f的一个出厂属性值。
下面结合图2a所示的电路结构图，对浪涌防护电路的工作原理进行说明。
如图2a中虚线箭头所示，当正压浪涌作用在POE系统时，正相供电端P+的正压浪涌电流从正相供电端P+经防雷管RV3流至大地，从而泄放掉浪涌能量；负相供电端P-的正压浪涌电流从负相供电端P-经二极管D1和防雷管RV3流至大地，从而泄放到浪涌能量。基于此，当正压浪涌作用在POE系统时，本实施例所提供的浪涌防护电路可实现对POE供电设备(PSE芯片)10f的保护。
如图2b中虚线箭头所示，当负压浪涌作用在POE系统时，在理想情况下，负压浪涌电流从大地经防雷管RV3的浪涌电流全部流至正相供电端P+，将经过防雷管RV3的浪涌能量泄放掉。但是，在实际应用中，负压供电端P-和正相供电端P+上可能存在一定的浪涌残压，且当负相供电端P-的浪涌残压远低于正相供电端P+的浪涌残压时，经过防雷管RV3的浪涌电流的一小部分会经差模防护电路10e中的TVS管D4和选通电路10d中的二极管D3流至负相供电端P-，使得这部分浪涌电流不会经过POE供电设备(PSE芯片)10f，进而实现对POE供电设备(PSE芯片)10f的保护。此外，当负相供电端P-的浪涌残压远低于正相供电端P+的浪涌残压时，经过防雷管RV3的浪涌电流还会流至差模防护电路10e中的电解电容C1，其浪涌能量被电解电压C1所吸收，即浪涌电流为电解电容C1进行充电。而且由于开关电源10g的负极没有与防雷管RV2未接地的一端连接，则当正相供电端P+的浪涌残压和负相供电端P-浪涌残压接近或者正相供电端P+的浪涌残压低于负相供电端P-浪涌残压时，浪涌电流也不会从大地经防雷管RV2而流至电解电容C1的负极，也就不会抽走电解电容C1的能量，进而可避免因电解电容C1的能量被抽走而引起其两端并联的开关电源10g的电压跌落，进而可防止POE系统掉电。
而且，如图2b中虚线箭头所示，当负压浪涌作用在POE系统时，负压浪涌电流还从大地经第二防雷电路10b中的防雷管RV2和二极管D2流至负相供电端P-，从而泄放掉浪涌能量，实现对POE供电设备(PSE芯片)10f的保护。又因为防雷管RV2和二极管D2的连接点FL未与开关电源10g的负极E-连接，这样，当负压浪涌电流流经防雷管RV2时，浪涌电流也就不会流至电解电容C1的负极以及开关电源10g的负极E-，也就不会抽走电解电容C1和开关电源10g的能量，进而可进一步避免开关电源10g的电压跌落，进而可降低POE系统掉电的概率。
值得说明的是，本申请各实施例所提供的浪涌防护电路可应用于POE系统中。对于POE系统来说，一般采用网络接口来连接POE供电设备(PSE芯片)和PD设备。常用的网络接口为RJ45连接器。其中，RJ45连接器是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种，该连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成，插头有8个凹槽和8个触点，其结构示意图如图2a和图2b中的RJ45所示。
对于RJ45连接器来说，其连接方式具有既定的行业标准，即IEEE802.3at/af标准和IEEE802.3bt标准。不同的标准，RJ45连接器的方式和所连接的PD设备的功率不同。对于IEEE80 2.3at/af标准来说，RJ45连接器包括：两组供电线对和两组非供电线对。且RJ45连接器可以采用两种线序供电方法：一种是在4、5、7、8线为供电线对，可在其上传输电流，并且规定4、5为正极，7、8为负极；而1、2、3、6线为两组非供电线对。另一种供电是在1、2、3、6线为供电线对，可在其上传输电源，极性为任意。例如1、2为正极，3、6为负极或是1、2为负极，3、6为正极。相应地，4、5、7、8线为非供电线对。
对于IEEE802.3bt标准来说，RJ45连接器包括4组供电线对。其中，根据所连接的PD设备的功率不同，RJ45连接器的连接方式不同。对于功率为60W的PD设备，RJ45连接器的4组供电线对没有规定正负极，例如，可以采用1、2为正极，3、6为负极和4、5为正极，7、8为负极；也可以采用1、2为负极，3、6为正极和4、5为负极，7、8为正极。对于功率为90W的供电设备，RJ45连接器的接线方式为：1、2为负极，3、6为正极和4、5为正极，7、8为负极。
下面结合图2a和图2b所示的电路结构，对采用IEEE802.3at/af标准的RJ45连接器和浪涌防护电路的连接方式进行示例性说明。
如图2a和图2b所示，RJ45连接器的1、2、3、6线为供电线对，且1、2为正极，3、6为负极；4、5、7、8线为非供电线对。其中，两组供电线对1、2线和3、6线所连接的隔离变压器的中心抽头分别与POE系统的正相供电端P+和负相供电端P-电连接。基于图2a和图2b所示的RJ45连接器的连接方式，浪涌防护电路还包括：防雷管RV1；且防雷管RV1的一端与RJ45连接器中两组非供电线对4、5线和7、8线所连接的隔离变压器的中心抽头电连接，另一端接地。这样，当正压浪涌作用在POE系统时，如图2a中虚线箭头所示，浪涌电流从非供电线对处经防雷管RV1流至大地，从而泄放掉浪涌能量；当负压浪涌作用在POE系统时，如图2b中虚线箭头所示，浪涌电流从大地经防雷管RV1流至非供电线对处，从而泄放掉浪涌能量。
可选地，防雷管RV1可采用压敏电阻、气体放电管、双向TVS管或半导体放电管(TSS管)等，但不限于此。
进一步，结合图2c所示的电路结构，对采用IEEE802.3bt标准的RJ45连接器和浪涌防护电路的连接方式进行示例性说明。
如图2c所示，RJ45连接器采用1、2为正极，3、6为负极和4、5为正极，7、8为负极。供电线对1、2线和3、6线所连接的隔离变压器的中心抽头分别与POE系统的正相供电端P+和负相供电端P-电连接，且供电线对4、5线和7、8所连接的隔离变压器的中心抽头也分别与POE系统的正相供电端P+和负相供电端P-电连接。对于图2c所示的浪涌防护电路来说，供电线对4、5线和7、8所连接的浪涌防护电路，二极管D5的作用和二极管D1相同；二极管D6的作用和二极管D2相同，二极管D7的作用和二极管D3相同，可参考上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。且供电线对1、2线和3、6线所连接的浪涌防护电路和供电线对4、5线和7、8所连接的浪涌防护电路中的PSE芯片可为同一块PSE芯片，且两个浪涌防护电路可共用防雷管RV2、防雷管RV3以及差模防护电路中的电解电容C1和TVS管D4，其中，两个浪涌防护电路通过将图2c中所示的FL处连接在一起来共用防雷管RV2，进而不仅可节约硬件成本，还可提高浪涌防护电路的集成度，节约PCB板空间。
值得说明的是，本申请实施例所提供的浪涌防护电路适用于不同的标准。对于不同的标准，开关电源10g的电压不同。例如，对于IEEE802.3at标准，开关电源10g的电压可为50V-57V；对于IEEE802.3af标准，开关电源10g的电压可为44V-57V。可选地，对于IEEE802.3at标准和对于IEEE802.3af标准，开关电源10g的电压均可为50V-57V，且都可选用电压为54V的开关电源。
还值得说明的是，本申请实施例提供的浪涌防护电路，可以根据POE系统的应用环境和抗击雷击浪涌能量的等级选择不同的电路器件参数，可以实现较低成本的POE供电端口的保护，例如，RJ45连接器。同时，选择适当的器件参数，能够使得不同抗干扰能力的PSE设备得到有效保护。除了适用8线模型的RJ45连接器，还适用于4线模型的连接器，但不限于此。
基于上述实施例的浪涌防护电路，将浪涌波形为10/700μs、阻抗为40Ω且电压幅值为8kV的浪涌作用在POE系统时，本申请实施例所提供的浪涌防护电路可对POE系统进行浪涌防护，且可使POE系统不掉电。
图3为本申请实施例提供的一种POE系统的结构示意图。如图3所示，该POE系统包括：POE供电设备30a(PSE设备30a)、POE受电设备30b(PD设备30b)、开关电源30c以及浪涌防护电路30d。其中，如图3中虚线框中内容所示，浪涌防护电路30d包括：第一防雷电路10a、第二防雷电路10b、第一开关电路10c、选通电路10d和差模防护电路10e。
其中，第一防雷电路10a电连接于POE系统的正相供电端P+和地之间；第二防雷电路10b电连接于POE系统的负相供电端P-和地之间；第一开关电路10c电连接于正相供电端P+与负相供电端P-之间。
选通电路10d连接于POE系统中PSE设备30a的电压输出端U和接地端G之间；其中，PSE设备30a的电压输出端U与负相供电端P-直连；PSE设备30a的接地端G与POE系统的开关电源30c的负极E-电连接。
差模防护电路10e连接于正相供电端P+与开关电源30c的负极E-之间；且开关电源10g的正极E+与正相供电端P+直连。
PD设备30b连接于正相供电端P+和负相供电端P-之间。
基于图3所示的POE系统，PSE设备30a的电压输出端U对PD设备30b进行供电控制。
下面以采用RJ45连接器将PSE设备30a和PD设备30b进行连接，且采用IEEE802.3af标准进行连接的POE系统为例，对POE系统的具体工作过程进行示例性说明。其工作工程大致为：首先，PSE设备30a在电压输出端U输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备；其次，当PSE设备30a检测到PD设备30b之后，PSE设备30a为PD设备30b进行分类，并且评估此PD设备30b所需的功率损耗；然后，在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内，PSE设备30a开始从低电压向PD设备30b进行供电，直至达到与开关电源30c相等的电压值；之后，PSE设备30a为PD设备30b提供稳定可靠的直流电，其电压值为开关电源30c的最大电压，满足PD设备30b不越过15.4W的功率消耗，其中，PD设备30b的功率消耗的最大值是由相关的标准所规定的，即IEEE802.3af标准规定POE系统的PD设备的最大功耗为15.4W；最后，若PD设备30b从网络上断开时，PSE设备30a就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备30b供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。
对于图3中所示的浪涌防护电路30d，其工作原理和相应地电路结构可参见上述实施例对图1、图2a和图2b的相关描述，在此不再赘述。
本实施例所提供的POE系统，不仅可实现对PD设备的供电控制，而且可对POE系统进行浪涌防护。即当正压浪涌作用在POE系统时，正压浪涌电流从POE系统的正相供电端经第一防雷电路流至大地；并从POE系统的负相供电端经第一开关电路和第一防雷电路流至大地；从而泄放掉正压浪涌能量。当负压浪涌作用到POE系统时，该浪涌防护电路可将负压浪涌电流从大地经过第二防雷电路流到POE系统的负相供电端；并可将负压浪涌电流从大地经过第一防雷管一大部分直接流到POE系统的正相供电端，经过第一防雷管的负压浪涌电流剩余部分经过差模防护电路和选通电路流至负相供电端，从而泄放掉负压浪涌能量。这样，该防护电路不仅可泄放掉浪涌能量，实现对POE供电设备的保护，还可使负压浪涌电流不会流至开关电源，进而可避免浪涌电流导致开关电源的电压跌落，从而可降低POE系统掉电的概率。
需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块、器件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种浪涌防护电路，适用于以太网供电POE系统，其特征在于，包括：第一防雷电路、第二防雷电路、第一开关电路、选通电路和差模防护电路；其中，
所述第一防雷电路电连接于所述POE系统的正相供电端和地之间；所述第二防雷电路电连接于所述POE系统的负相供电端和地之间；所述第一开关电路电连接于所述正相供电端与所述负相供电端之间；
所述选通电路连接于所述POE系统中POE供电设备的电压输出端和接地端之间；其中，所述选通电路与所述电压输出端的连接点与所述负相供电端直连；所述选通电路与所述接地端的连接点与所述POE系统的开关电源的负极电连接；
所述差模防护电路连接于所述正相供电端与所述开关电源的负极之间；且所述差模防护电路与所述正相供电端的连接点与所述开关电源的正极直连。
2.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一防雷电路为防雷管RV3。
3.根据权利要求2所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述防雷管RV3为压敏电阻、气体放电管、双向瞬态抑制二极管TVS或半导体放电管TSS。
4.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第二防雷电路包括：第二开关电路和防雷管RV2；其中，所述第二开关电路连接于所述负相供电端和所述防雷管RV2之间；所述防雷管RV2上未连接所述第二开关电路的一端接地。
5.根据权利要求4所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：二极管D2；所述二极管D2的负极与所述负相供电端电连接；所述二极管D2的正极与所述防雷管RV2电连接。
6.根据权利要求4所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述防雷管RV2为压敏电阻、气体放电管、双向TVS管或TSS管。
7.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：二极管D1；所述二极管D1的正极与所述负相供电端电连接；所述二极管D2的负极与所述正相供电端电连接。
8.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述选通电路包括：二极管D3；所述二极管D3的负极与所述电压输出端电连接；所述二极管D3的正极与所述接地端电连接。
9.根据权利要求1所述的浪涌防护电路，其特征在于，所述差模防护电路包括：电解电容C1以及与所述电解电容C1并联的TVS管D4；所述电解电容C1的正极和所述TVS管D4的一端分别与所述正相供电端电连接；所述电解电容C1的负极和所述TVS管D4的另一端分别与所述开关电源的负极电连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的浪涌防护电路，其特征在于，还包括：防雷管RV1；所述防雷管RV1的一端与RJ45连接器中两组非供电线对所连接的隔离变压器的中心抽头电连接，另一端接地；其中，所述RJ45连接器中的两组供电线对所连接的隔离变压器的中心抽头分别连接于所述正相供电端和所述负相供电端。
11.一种POE系统，其特征在于，包括：POE供电设备、POE受电设备、开关电源以及权利要求1-10任一项所述的浪涌防护电路。
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