CN110137932A - 用于以太网络的保护电路及具有保护电路的供电端设备 - Google Patents

Abstract

一种用于以太网络的保护电路及具有保护电路的供电端设备。保护电路耦接于一供电芯片及一传输电路之间。传输电路耦接于一以太网络芯片与一以太网络连接器之间。保护电路包括一桥式整流器及一保护元件，以同时对供电芯片提供共模突波与差模突波的保护功能。

Description

用于以太网络的保护电路及具有保护电路的供电端设备

技术领域

本发明是关于一种用于一以太网络的保护电路。具体而言，本发明的保护电路可设置于以太网络中的供电端设备，以对供电端设备提供突波保护。

背景技术

以太网络（Ethernet）相关产品已成为人们生活中必需品。以太网络供电（Powerover Ethernet）设备也在生活上存在许多应用。以太网络供电（Power over Ethernet）设备分为供电端装置（Power Source Equipment；PSE）及受电端装置（Powered Device；PD）。供电端装置提供受电端装置所需的直流电源及/或网络通讯。然而，由于供电端设备常用于连接到户外的网络摄影机或其他受电端设备，以节省额外布线电源线的费用，因此较容易受到突波（例如：雷击突波）的损害。

有鉴于此，如何提供一种具有突波保护作用的电路或装置，其可同时对共模突波与差模突波提供保护，避免以太网络供电端设备因受到突波而损坏，为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于以太网络的保护电路及具有该保护电路的供电端设备。保护电路可同时对以太网络供电端设备提供共模突波与差模突波的保护功能，避免在以太网络供电端设备应用于户外网络装置时而受到突波（例如：雷击突波）的损害。

为达上述目的，本发明公开一种用于一以太网络的保护电路。该保护电路耦接于一供电芯片及一传输电路之间。该传输电路耦接于一以太网络芯片与一以太网络连接器之间。该保护电路包括一第一输入接脚、一第二输入接脚、一第一输出接脚、一第二输出接脚、一第一桥式整流器及一第一保护元件。该第一输入接脚用以耦接至该供电芯片。该第二输入接脚用以耦接至该供电芯片。该第一输出接脚用以耦接至该传输电路的一第一传输元件组。该第二输出接脚用以耦接至该传输电路的一第二传输元件组。该第一桥式整流器，具有四个接点分别耦接至该第一输入接脚、该第一输出接脚、该第二输入接脚与该第二输出接脚及该第一接地接脚。该第一保护元件耦接于该第一输出接脚及该第二输出接脚之间。

此外，本发明还公开一种供电端设备，包括前述的保护电路。

在参阅附图及随后描述的实施方式后，本领域技术人员便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的保护电路1的一实施情况；

图2是本发明的保护电路1的一示意图；

图3是本发明的保护电路1的一示意图；

图4是本发明的保护电路1的一实施情况；

图5是本发明的保护电路1的一实施情况；

图6是本发明的保护电路1的一示意图；

图7是本发明的保护电路1的一示意图；

图8是本发明的保护电路1的一实施情况；

图9是本发明的保护电路1的一示意图；以及

图10是本发明的保护电路1的一示意图。

附图标记说明

PSE：供电端设备

1：保护电路

PI1：第一输入接脚

PI2：第二输入接脚

PI3：第三输入接脚

PI4：第四输入接脚

PO1：第一输出接脚

PO2：第二输出接脚

PO3：第三输出接脚

PO4：第四输出接脚

GP1：第一接地接脚

GP2：第二接地接脚

E1：以太网络连接器

E3：以太网络芯片

TC：传输电路

PE1：保护元件

PE2：保护元件

BR1：第一桥式整流器

BR2：第二桥式整流器

D1：第一二极管

D2：第二二极管

G1：接地端

G2：接地端

PSC1：供电芯片

PSC2：供电芯片。

具体实施方式

以下的实施例是用以举例说明本发明的技术内容，并非用以限制本发明的范围。需说明，以下实施例及附图中，与本发明无关的元件已省略而未绘示，且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

本发明第一实施例如图1-2所示。图1是本发明保护电路1的一实施情况。保护电路1可用于以太网络的一供电端设备PSE。供电端设备PSE包括保护电路1、一传输电路TC、供电芯片PSC1、一以太网络芯片E3及一以太网络连接器E1。保护电路1用以耦接于一供电芯片PSC1及一传输电路TC之间。传输电路TC耦接于一以太网络芯片E3与一以太网络连接器E1之间。须注意的是，基于说明简化的原则，供电端设备PSE的其它元件，例如：壳体、电源模块等与本发明较不相关的元件，皆于图中省略而未绘示。

以太网络连接器E1可为一具有RJ-45接口的以太网络连接器，其包括Tx0+接脚、Tx0-接脚、Tx1+接脚、Tx1-接脚、Tx2+接脚、Tx2-接脚、Tx3+接脚及Tx3-接脚。传输电路TC可包括四组变压器元件，其对应四组双绞线且分别连接于以太网络连接器E1与以太网络芯片E3之间。以太网络芯片E3可为各厂商的芯片，例如：瑞昱半导体股份有限公司的RTL8201芯片，其包括MD0+接脚、MD0-接脚、MD1+接脚、MD1-接脚、MD2+接脚、MD2-接脚、MD3+接脚及MD3-接脚。由于本发明的主要技术内容着重于保护电路1，且所属技术领域中的技术人员可轻易根据随后的叙述，轻易了解本发明的保护电路1耦接于以太网络连接器E1、以太网络芯片E3及供电芯片PSC1间的连接关系，故在此不加以赘述。

图2是本发明的保护电路1的示意图。保护电路1包括一第一输入接脚PI1、一第二输入接脚PI2、一第一输出接脚PO1、一第二输出接脚PO2、一第一桥式整流器BR1及一第一保护元件PE1。第一输入接脚PI1用以耦接至供电芯片PSC1的正电端。第二输入接脚PI2用以耦接至供电芯片PSC1的负电端。

第一输出接脚PO1用以耦接至传输电路TC的一第一传输元件组。第二输出接脚PO2用以耦接至传输电路TC的一第二传输元件组。详言之，传输电路TC包括四个传输元件组，各传输元件组皆包括一变压器，且各变压器具有一中心抽头。第一输出接脚PO1耦接至第一传输元件组的变压器的中心抽头，以及第二输出接脚PO2耦接至第二传输元件组的变压器的中心抽头。第一接地接脚GP1用以耦接至一接地端G1。须说明，接地端G1是指装置外壳的接地端，也即外部接地端；然而，接地端G2是指共通接地端，也即内部接地端，通常电压为0伏特（V）。

须说明，本发明的附图中皆以传输电路TC中最上面两组传输元件组作为第一传输元件组及第二传输元件组作为举例说明。然而，前述的第一传输元件组及第二传输元件组中的“第一”及“第二”仅用于区别不同传输元件组，并非用于限制传输元件组的顺序。于实际应用上，保护电路1的供货商或制造商可因应不同需求，自行决定哪一传输元件组为第一传输元件组或第二传输元件组，也可决定各输出接脚所连接的传输元件组。举例而言，供货商或制造商可分别将最上方及最下方的传输元件组作为第一传输元件组及第二传输元件组，或者将中间两组传输元件组作为第一传输元件组及第二传输元件组。

第一桥式整流器BR1具有四个接点分别耦接至第一输入接脚PI1、第一输出接脚PO1、第二输入接脚PI2与第二输出接脚PO2及一第一接地接脚GP1。请参考图2，第一桥式整流器BR1上标示“+”的接点为第一桥式整流器BR1的正极接点，标示“-”的接点为第一桥式整流器BR1的负极接点，标示“~”的接脚为无极性接点。两个无极性接点分别耦接至第一输入接脚PI1及第一接地接脚GP1。正极接点耦接至第一输出接脚PO1，以及负极接点耦接至第二输入接脚PI2及第二输出接脚PO2。

第一保护元件PE1耦接于第一输出接脚PO1及第二输出接脚PO2之间。举例而言，第一保护元件PE1为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。基于简化原则，图2仅绘示第一保护元件PE1为单向瞬态抑制二极管的一实施方案，由于所属技术领域中普通技术人员可了解其他保护元件的实施方案，故不加以绘示。此外，于保护电路1中，第一保护元件PE1的位置需最靠近第一输出接脚PO1及第二输出接脚PO2。

于其他实施例中，保护电路1还包括一第一二极管D1，耦接于第二输入接脚PI2与第一桥式整流器BR1之间。如图3所示，第一二极管D1逆向自第二输入接脚PI2连接至第一桥式整流器BR1的负极接点，以进一步阻挡外部突波流入的可能性。

须说明，所属技术领域中的技术人员可了解桥式整流器由四个二极管所组成，因此本发明所述的第一桥式整流器BR1可为包括四个二极管的单一封装元件或由四个分立的二极管所构成，故两者皆属于本发明的保护范围。

本发明第二实施例请参考图4。于本实施例中，保护电路1的第一输出接脚PO1还耦接至传输电路TC的一第三传输元件组（即第三传输元件组的变压器的中心抽头），以及第二输出接脚PO2还耦接至传输电路TC的一第四传输元件组（即第四传输元件组的变压器的中心抽头）。

须说明，如同先前所述，前述的第一传输元件组、第二传输元件组、第三传输元件组及第四传输元件组中的“第一”、“第二”、“第三”及“第四”用于区别不同传输元件组，并非用于限制传输元件组的顺序，所属技术领域中的技术人员可基于前述说明了解如何因应各种应用决定及调整各传输元件组于传输电路TC中的位置以及各输出接脚连接的位置，故于此不再加以赘述。

本发明第三实施例请参考图5-6。第三实施例为第一实施例的延伸。于本实施例中，保护电路1还用以耦接于另一供电芯片PSC2及传输电路TC之间，如图5所示。接着，请参考图6，保护电路1还包括一第三输入接脚PI3、一第四输入接脚PI4、一第三输出接脚PO3、一第四输出接脚PO4、一第二接地接脚GP2、一第二桥式整流器BR2及一第二保护元件PE2。

第三输入接脚PI3用以耦接至供电芯片PSC2的正电端。第四输入接脚PI4用以耦接至供电芯片PSC2的负电端。第三输出接脚PO3用以耦接至传输电路TC的一第三传输元件组。第四输出接脚PO4用以耦接至传输电路TC的一第四传输元件组。如同第一实施例所述，第三输出接脚PO3耦接至第三传输元件组的变压器的中心抽头，以及第四输出接脚PO4耦接至第四传输元件组的变压器的中心抽头。

类似地，前述第一传输元件组、第二传输元件组、第三传输元件组及第四传输元件组中的的“第一”、“第二”、“第三”及“第四”用于区别不同传输元件组，并非用于限制传输元件组的顺序，所属技术领域中的技术人员可基于前述说明了解如何因应各种应用决定及调整各传输元件组于传输电路TC中的位置以及各输出接脚连接的位置，故于此不再加以赘述。

第二桥式整流器BR2具有四个接点，分别耦接至第三输入接脚PI3、第三输出接脚PO3、第四输入接脚PI4与第四输出接脚PO4及第二接地接脚GP2。类似于第一实施例所述，请参考图6，第二桥式整流器BR2上标示“+”的接点为第二桥式整流器BR2的正极接点，标示“-”的接点为第二桥式整流器BR2的负极接点，标示“~”的接点为无极性接点。第二桥式整流器BR2的两个无极性接点分别耦接至第三输入接脚PI3及第二接地接脚GP2。第二桥式整流器BR2的正极接点耦接至第三输出接脚PO3，以及负极接点耦接至第四输入接脚PI4与第四输出接脚PO4。

第二保护元件PE2耦接于第三输出接脚PO3及第四输出接脚PO4之间。举例而言，第一保护元件PE1及第二保护元件PE2为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。基于简化原则，图6仅绘示第一保护元件PE1及第二保护元件PE2为单向瞬态抑制二极管的一实施方案，由于所属技术领域中的技术人员可了解其他保护元件的实施方案，故不加以绘示。此外，于保护电路1中，第二保护元件PE2的位置也需最靠近第三输出接脚PO3及第四输出接脚PO4。

于其他实施例中，保护电路1还包括一第二二极管D2，耦接于第四输入接脚PI4与第二桥式整流器BR2之间。如图7所示，第二二极管D2逆向自第四输入接脚PI4连接至第二桥式整流器BR2的负极接点，以进一步阻挡外部突波流入的可能性。

本发明第四实施例请参考图8-9。第四实施例为第一实施例的延伸。于本实施例中，保护电路1还包括第三输出接脚PO3、第四输出接脚PO4及第二保护元件PE2。第三输出接脚PO3用以耦接至传输电路TC的一第三传输元件组。第四输出接脚PO4用以耦接至传输电路TC的一第四传输元件组。第二保护元件用以将第三输出接脚PO3及第四输出接脚PO4耦接至第一接地接脚GP1。于本实施例中，第二保护元件PE2可为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。

本发明第五实施例请参考图10。不同于第四实施例，于本实施例中，保护电路1包括第二接地接脚GP2，其用以耦接至接地端G1。第二保护元件PE2用以将第三输出接脚PO3及第四输出接脚PO4耦接至第二接地接脚GP2。

综上所述，本发明的保护电路可同时对供电芯片提供共模突波及差模突波的保护。具体而言，保护电路提供共模突波对地泄放的路径，而差模突波由一输出接脚进入保护电路后，通过桥式整流器及/或保护元件限制电流方向而传递至另一输出接脚，以避免流向供电芯片。相较于传统的保护电路，本发明的保护电路减少所需使用的保护元件的数量，以降低成本。此外，保护电路还可封装成单一元件，以大幅节省所占用的印刷电路板（PrintedCircuit Board；PCB）的空间，并整合至以太网络连接器母座中。此外，于保护电路后，若有其他电子元件连接至供电芯片，则本发明也可同时保护该等电子元件，避免遭受到共模突波及差模突波而损坏。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施方案，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何本领域技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种用于以太网络的保护电路，其特征在于，该保护电路耦接于一供电芯片及一传输电路之间，该传输电路耦接于一以太网络芯片与一以太网络连接器之间，该保护电路包括：

一第一输入接脚，用以耦接至该供电芯片；

一第二输入接脚，用以耦接至该供电芯片；

一第一输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第一传输元件组；

一第二输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第二传输元件组；

一第一接地接脚，用以耦接至一接地端；

一第一桥式整流器，具有四个接点，分别耦接至该第一输入接脚、该第一输出接脚、该第二输入接脚与该第二输出接脚及该第一接地接脚；以及

一第一保护元件，耦接于该第一输出接脚及该第二输出接脚之间。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该第一输出接脚还耦接至该传输电路的一第三传输元件组，以及该第二输出接脚还耦接至该传输电路的一第四传输元件组。

3.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该保护电路还包括一第一二极管，其逆向自该第二输入接脚连接至该第一桥式整流器。

4.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该第一保护元件为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。

5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，该保护电路还用以耦接于另一供电芯片及该传输电路之间，以及该保护电路还包括：

一第三输入接脚，用以耦接至该另一供电芯片；

一第四输入接脚，用以耦接至该另一供电芯片；

一第三输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第三传输元件组；

一第四输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第四传输元件组；

一第二接地接脚，用以耦接至该接地端；

一第二桥式整流器，具有四个接点，分别耦接至该第三输入接脚、该第三输出接脚、该第四输入接脚与该第四输出接脚及该第二接地接脚；以及

一第二保护元件，耦接于该第三输出接脚及该第四输出接脚之间。

6.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，该保护电路还包括一第二二极管，其逆向自该第四输入接脚连接至该第二桥式整流器。

7.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，该第一保护元件及该第二保护元件为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。

8.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，还包括：

一第三输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第三传输元件组；

一第四输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第四传输元件组；以及

一第二保护元件，用以将该第三输出接脚及该第四输出接脚耦接至该第一接地接脚。

9.如权利要求8所述的保护电路，其特征在于，该第二保护元件为一单向瞬态抑制二极管、一双向瞬态抑制二极管、一晶体闸流管、一气体放电管及一压敏电阻器其中之一。

10.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，还包括：

一第三输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第三传输元件组；

一第四输出接脚，用以耦接至该传输电路的一第四传输元件组；

一第二接地接脚，用以耦接至该接地端；以及

一第二保护元件，用以将该第三输出接脚及该第四输出接脚耦接至该第二接地接脚。

11.一种供电端设备，其特征在于，包括如权利要求1的保护电路。