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CN110581540A - 供电设备和以太网供电系统 - Google Patents

供电设备和以太网供电系统 Download PDF

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CN110581540A
CN110581540A CN201810586371.0A CN201810586371A CN110581540A CN 110581540 A CN110581540 A CN 110581540A CN 201810586371 A CN201810586371 A CN 201810586371A CN 110581540 A CN110581540 A CN 110581540A
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CN
China
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surge
circuit
power supply
common
protection device
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Application number
CN201810586371.0A
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付世勇
庄艳
董歧
许享恩
陈学奇
丁昱
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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Publication date
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Priority to US16/433,718 priority patent/US11183838B2/en
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Abstract

本申请公开了一种用于以太网供电(PoE)的供电设备。该供电设备包括供电控制电路，以太网端口和浪涌防护电路；所述浪涌防护电路包括第一电路、第二电路以及公共泄放电路；所述第一电路连接所述以太网端口的供电触点组，所述供电控制电路和所述公共泄放电路；所述第二电路连接所述以太网端口的非供电触点组，和所述公共泄放电路；所述第一电路将从供电触点组输入的第一浪涌传输到所述公共泄放电路，以保护所述供电控制电路；所述第二电路将从所述非供电触点组输入的第二浪涌传输到所述公共泄放电路；所述公共泄放电路将所述第一浪涌以及所述第二浪涌泄放到大地，以保护所述供电设备不受浪涌冲击和破坏。

Description

供电设备和以太网供电系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种供电设备和以太网供电系统。
背景技术
以太网供电(Power over Ethernet，PoE)系统包括供电设备(power sourcingequipment，PSE)和受电设备(powered device，PD)。PSE可以通过以太网线与PD通信并为PD提供电力。以太网线，也称为以太网双绞线，包括8根线，用1至8编号。其中，线1和线2成对，称为1-2线对。线3和线6成对，称为3-6线对。线4和线5成对，称为4-5线对。线7和线8成对，称为7-8线对。成对的两根线绞在一起。
近几年随着云技术的发展，需要支持远程供电的设备种类越来越丰富，除了传统的网际协议(Internet Protocol，IP)电话、IP照相机等，现在又有了云终端、数字高清摄像头、发光二级管(light-emitting diode，LED)灯等设备。很多情况下，这些设备需要布置在室外，这就对供电设备的PoE端口的雷击防护有了更高的要求。
发明内容
本申请提供了一种PSE和PoE系统。所述PSE中的浪涌防护电路通过将从以太网端口的供电触点组输入的浪涌和从非供电触点组输入的浪涌均引导至公共泄放电路来泄放，无需为一个以太网端口分别部署两套泄放电路，既可以降低设备成本，也可以缩小浪涌防护电路的体积，从而缩小PSE设备的体积。
第一方面，提供了一种PSE，包括第一供电控制电路，第一以太网端口和浪涌防护电路；
所述第一以太网端口包括第一供电触点组和第一非供电触点组；
所述浪涌防护电路包括第一电路、第二电路以及第一公共泄放电路；
所述第一电路连接所述第一供电触点组，所述第一供电控制电路和所述第一公共泄放电路；
所述第二电路连接所述第一非供电触点组，和所述第一公共泄放电路；
所述第一电路用于将第一浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第一浪涌为从所述第一供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第二电路用于将第二浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第二浪涌为从所述第一非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第一公共泄放电路用于泄放所述第一浪涌以及所述第二浪涌。
上述PSE的浪涌防护电路，通过为第一供电触点组设计的所述第一电路和为第一非供电触点组设计的第二电路将浪涌传输到所述第一公共泄放电路，由所述第一公共泄放电路将从所述第一以太网端口输入所述PSE的所有浪涌泄放到大地。这样，无需为第一非供电触点组单独部署泄放电路，不仅可以降低设备成本，还可以实现浪涌防护电路的小型化，从而降低设备体积。此外，所述浪涌防护电路避免了浪涌破坏所述第一电源，从而保护了所述PSE。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现中，
所述PSE还包括第一电源；
所述第一供电控制电路和所述第一以太网端口连接所述第一电源；
所述第一电路、所述第二电路以及所述第一公共泄放电路也连接所述PSE的第一电源；
所述第一供电触点组包括第一供电触点对和第二供电触点对；
所述第一电路包括第一连接端，第二连接端和第三连接端；
所述第二电路包括第四连接端，第五连接端和第六连接端；
所述第一公共泄放电路包括第一公共连接端和第二公共连接端；
所述第一连接端和所述第一公共连接端连接所述PSE的第一电源的第一极，并且连接所述第一供电触点对；
所述第二连接端和所述第二公共连接端连接所述PSE的第一电源的第二极，并且连接所述第一供电控制电路的第一控制端；
所述第三连接端连接所述第二供电触点对，并连接所述第一供电控制电路的第二控制端；
所述第四连接端连接所述第一电源的第一极，所述第五连接端连接所述第一电源的第二极，所述第六连接端连接所述第一非供电触点组。
结合第一方面的第一种可能的实现，在第一方面的第二种可能的实现中，所述第一电路包括第一防护器件和第二防护器件；
所述第一防护器件的第一端连接所述第一连接端，所述第一防护器件的第二端和所述第二防护器件的第一端均连接所述第三连接端，所述第二防护器件的第二端连接所述第二连接端；
所述第一浪涌包括第一子浪涌和第二子浪涌，所述第一子浪涌从所述第一供电触点对输入，所述第二子浪涌从所述第二供电触点对输入；
所述第一防护器件用于当所述第一浪涌为正向浪涌时，阻断所述第一子浪涌流入所述第一供电控制电路，使所述第一子浪涌传输到所述第一公共连接端；将所述第二子浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第二防护器件用于当所述第一浪涌为正向浪涌时，阻断所述第二子浪涌流入所述第一供电控制电路，使所述第二子浪涌经由所述第一防护器件传输到所述第一公共连接端；
所述第一防护器件还用于当所述第一浪涌为负向浪涌时，阻断所述第一子浪涌流入所述第一供电控制电路，使所述第一负向浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第二防护器件还用于当所述第一浪涌为负向浪涌时，将第二子浪涌传输到所述第二公共连接端；
其中，正向浪涌的电压为正，且远高于所述PSE电源的电压；负向浪涌的电压为负，且远低于所述PSE电源的电压。
结合第一方面的第一种或第二种可能的实现，在第一方面的第三种可能的实现中，所述第二电路包括第三防护器件和第四防护器件；所述第三防护器件的第一端连接所述第四连接端，所述第四防护器件的第二端连接所述第五连接端，所述第三防护器件的第二端和所述第四防护器件的第一端均连接所述第六连接端；
所述第三防护器件用于当所述第二浪涌为正向浪涌时，将所述第二浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第四防护器件用于当所述第二浪涌为负向浪涌时，将所述第二浪涌传输到所述第二公共连接端。
结合第一方面的第三种可能的实现，在第一方面的第四种可能的实现中，所述第三防护器件为二极管或瞬态电压抑制器TVS；所述第四防护器件为二极管或TVS。通过成本低且体积小的二极管或TVS就可以将从所述第一非供电触点组输入所述PSE的第二浪涌引至所述第一公共泄放电路，泄放掉，而无需单独部署泄放电路，从而可以降低所述PSE的成本和体积。
结合第一方面的第一种至第四种可能的实现中任意一种，在第一方面的第五种可能的实现中，所述第一公共泄放电路包括第一公共防护器件和第二公共防护器件；
所述第一公共防护器件的第一端连接所述第一公共连接端，所述第一公共防护器件的第二端与所述第二公共防护器件的第一端均连接大地，所述第二公共防护器件的第二端连接所述第二公共连接端；
所述第一公共防护器件用于将从所述第一公共连接端收到的浪涌泄放到大地；
所述第二公共防护器件用于将从所述第二公共连接端收到的浪涌泄放到大地。
结合第一方面的第五种可能的实现，在第一方面的第六种可能的实现中，所述第一公共防护器件为压敏电阻或气体放电管；所述第二公共防护器件为压敏电阻或气体放电管。
结合第一方面的第五种或第六种可能的实现，在第一方面的第七种可能的实现中，所述第一公共泄放电路还包括第三公共防护器件，所述第三公共防护器件的第一端连接所述第一公共连接端，所述第三公共防护器件的第二端连接所述第二公共连接端；所述第三公共防护器件用于保证所述第一电源的正极与负极之间的电压在预设电压范围内，这样可以避免浪涌造成所述第一电源的两极之间压差过大，破坏所述第一电源。所述预设电压范围可以根据PoE协议规定的供电电压设定。
结合第一方面以及第一方面的第一种至第七种可能的实现中任一种，在第一方面的第八种可能的实现中，所述PSE还包括第二以太网端口和第二供电控制电路；
所述第二以太网端口包括第二供电触点组和第二非供电触点组；
所述浪涌防护电路还包括第三电路和第四电路；
所述第三电路连接所述第二供电触点组，所述第二供电控制电路和所述第一公共泄放电路；
所述第四电路连接所述第二非供电触点组，和所述第一公共泄放电路；
所述第三电路用于将第三浪涌传输到所述第一公共泄放电路，以避免所述第三浪涌冲击所述第二供电控制电路，所述第三浪涌为从所述第二供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第四电路用于将第四浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第四浪涌为从所述第二非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第一公共泄放电路还用于泄放所述第三浪涌以及所述第四浪涌。
本申请提供的PSE包括多个以太网端口时，采用上述浪涌防护电路，无需为每个以太网端口的非供电触点组专门配置泄放电路(压敏电阻或气体放电管)，可以更显著的降低设备成本和体积。
结合第一方面以及第一方面的第一种至第八种可能的实现中任一种，在第一方面的第九种可能的实现中，所述PSE还包括第三以太网端口，第三供电控制电路和第二电源；
所述浪涌防护电路还包括第五电路，第六电路和第二公共泄放电路；
所述第二公共泄放电路连接所述第二电源；
所述第三以太网端口包括第三供电触点组和第三非供电触点组；
所述第五电路连接所述第三供电触点组，所述第三供电控制电路和所述第二公共泄放电路；
所述第六电路连接所述第三非供电触点组，和所述第二公共泄放电路；
所述第五电路用于将第五浪涌传输到所述第二公共泄放电路，以避免所述第五浪涌冲击所述第三供电控制电路，所述第五浪涌为从所述第三供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第六电路用于将第六浪涌传输到所述第二公共泄放电路，所述第六浪涌为从所述第三非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第二公共泄放电路用于泄放所述第五浪涌以及所述第六浪涌。
当所述PSE中用多个电源分别为不同以太网端口提供以太网供电时，PSE采用上述浪涌防护电路，不仅可以避免各个电源受浪涌冲击导致PSE受损，还可以更显著的降低设备成本和体积。
第二方面，提供了一种PoE系统，包括如上述第一方面及其可能实现中的任一PSE，以及PD。所述PD通过以太网线连接所述PSE。
第三方面，提供一种浪涌防护方法，用于如上述第一方面及其可能实现中的任一PSE中。所述浪涌防护方法包括：
当第一以太网端口出现正向浪涌时，所述第一以太网端口对应的浪涌防护电路将所述正向浪涌泄放至大地；
当所述第一以太网端口出现负向浪涌时，所述第一以太网端口对应的浪涌防护电路将所述负向浪涌泄放至大地；
可选地，所述PSE包括至少一个以太网端口，所述第一以太网端口为所述至少一个以太网端口中任意一个。
附图说明
图1是本发明实施例提供的PSE结构示意图；
图2是本发明实施例提供的PSE中浪涌防护电路的示意图；
图3是本发明实施例提供的PSE中浪涌防护电路的实现示意图；
图4是本发明实施例提供的PSE中多端口浪涌防护电路的示意图；
图5是本发明实施例提供的PSE中多电源浪涌防护电路的示意图；
图6是本发明实施例提供的正向浪涌的泄放示意图；
图7是本发明实施例提供的负向浪涌的泄放示意图；
图8是本发明实施例提供的供电系统的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的浪涌防护方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明实施例提供的供电设备及供电系统。
通常情况下，供电设备会使用压敏电阻(英文：varistor，或者，英文：voltage-dependent resistor，简称VDR)，或者使用气体放电管(gas-filled tube，gas tube，或discharge tube)防范浪涌，例如雷击浪涌。浪涌是指瞬间(例如雷击瞬间)产生高压脉冲，例如，2000伏特(V)以上的电压脉冲。浪涌产生的巨大能量，如果不预先做好防护，会对设备产生冲击，导致设备毁坏。对于有多个PoE端口的供电设备，每个PoE端口都需要防范浪涌。压敏电阻体积大，如果每个PoE端口都集成压敏电阻，虽然成本低，但是设备体积很大，很笨重。气体放电管虽然体积小，但是成本高，如果每个PoE端口都集成气体放电管会使得设备成本显著增加。如何为具有多个PoE端口的供电设备提供一种低成本且小型化的浪涌防护方案是亟待解决的问题。
通常以太网端口包括8个触点，以1-8编号，分别用于与以太网线中的线1-8连接。其中，触点1和触点2成对，称为触点对1-2。触点3和触点6成对，称为触点对3-6。触点4和触点5成对，称为触点对4-5。触点7和触点8成对，称为触点对7-8。触点对1-2用于与以太网线的1-2线对相连，触点对3-6用于与以太网线的3-6线对相连；触点对4-5用于与以太网线的4-5线对；触点对7-8用于与以太网线的7-8线对相连。
PoE中定义了用两个线对供电的方案A(Alternative A)和方案B(AlternativeB)。
Alternative A规定采用1-2线对和3-6线对来供电。可以通过1-2线对提供负电压，3-6线对提供正电压；也可以通过1-2线对提供正电压，3-6线对提供负电压。Alternative A中4-5线对和7-8线对空闲。本申请中的“空闲”是指不供电。采用Alternative A方案时，1-2线对和3-6线对为供电线对，4-5线对和7-8线对为非供电线对或者空闲线对；相应地，触点对1-2和触点对3-6为供电触点对，触点对4-5和触点对7-8为非供电触点对或者空闲触点对。PoE中一般用负电势供电，例如，1-2线对提供-48V电压，3-6线对提供0V电压。当然1-2线对也可以提供-53V电压，或者符合PoE协议的其他电压值，本发明对此不做限定。
Alternative B规定由4-5线对和7-8线对来供电，Alternative B中1-2线对和3-6线对空闲。采用Alternative B方案时，4-5线对和7-8线对为供电线对，1-2线对和3-6线对为非供电线对或者空闲线对；相应地，触点对4-5和触点对7-8为供电触点对，触点对1-2和触点对3-6为非供电触点对或者空闲触点对。
接下来，本发明实施例中以1-2线对提供负电压，3-6线对提供正电压作为示例，说明本发明技术方案提供的浪涌防护的实现原理。具体地，实施例以1-2线提供-48V电压，3-6线对提供0V电压为例，对本发明提供的技术方案进行举例说明。上述举例并不作为对本发明提供的技术方案的限定。
本发明提供了一种浪涌防护电路，在为供电设备提供浪涌防护的同时可以降低设备成本和体积。参见图1，为本发明实施例提供的一种供电设备(PSE)的结构示意图。如图1所示，供电设备10(PSE 10)中包括浪涌防护电路100，以太网端口200和供电控制电路300。
所述浪涌防护电路100用于为所述供电设备10提供浪涌防护。
所述供电控制电路300用于对所述以太网端口200的供电和断电进行控制。所述供电控制电路300中包括PSE芯片。PSE芯片用于实现PoE中的检测、分级、供电等流程中PSE的功能。
所述以太网端口200包括供电触点组和非供电触点组。所述供电触点组包括第一供电触点对和第二供电触点对。所述非供电触点组包括第一非供电触点对和第二非供电触点对。
所述供电设备10的电源向所述供电触点组上输出电力，经由供电线对提供给所述以太网端口200所连接的PD。
本发明实施例中，将PSE中提供以太网供电功能的以太网端口200也称为PoE端口200。
如图1所示，所述浪涌防护电路100包括第一电路101，第二电路102，和公共泄放电路103。
所述第一电路101连接所述公共泄放电路103；所述第二电路102连接所述公共泄放电路103。
所述第一电路101用于第一浪涌能量传输到所述公共泄放电路103，以避免所述第一浪涌能量破坏所述供电控制电路300。所述第一浪涌能量为从所述供电触点组输入的浪涌能量。
所述第二电路102用于将第二浪涌能量传输到所述公共泄放电路103。所述第二浪涌能量为从所述非供电触点组输入的浪涌能量。
所述公共泄放电路103用于泄放所述第一浪涌能量以及所述第二浪涌能量。具体地，所述公共泄放电路103将所述第一浪涌能量以及所述第二浪涌能量泄放到大地，避免所述第一浪涌能量以及所述第二浪涌能量冲击所述供电设备的电源系统，从而保护所述供电设备。
具体地，如图1所示，所述第一电路101包括第一连接端1011、第二连接端1012和第三连接端1013。所述第二电路102包括第四连接端1021、第五连接端1022和第六连接端1023。所述公共泄放电路103包括第一公共连接端1031和第二公共连接端1032。
所述第一连接端1011、所述第四连接端1021和所述第一公共连接端1031连接所述供电设备10的电源一极，并且连接所述第一供电触点对(具体所述第一供电触点对的变压器的中心抽头)。例如，图1所示，所述第一连接端1011、所述第四连接端1021和所述第一公共连接端1031连接电源的正极(V+)，并连接触点对3-6(具体连接触点对3-6的变压器的中心抽头CT1)。
所述第二连接端1012、所述第五连接端1022和所述第二公共连接端1032均连接所述供电设备10的电源另一极，以及所述供电控制电路300的第一控制端301。例如，图1所示，所述第二连接端1012、所述第五连接端1022和所述第二公共连接端1032连接电压的负极(V-)，和所述供电控制电路300的第一控制端301。
所述第三连接端1013连接所述第二供电触点对(具体所述第二供电触点对的变压器的中心抽头)，以及所述供电控制电路300的第二控制端302。例如，图1所示，所述第三连接端1013连接触点对1-2(具体连接触点对1-2的变压器的中心抽头CT2)和所述供电控制电路300的第二控制端302。
所述第六连接端1023连接所述非供电触点组(具体连接所述非供电触点组的变压器的中心抽头)。例如，图1所示，所述第六连接端1023连接非供电触点组(触点对4-5和触点对7-8)(具体连接触点对4-5和触点对7-8的变压器的中心抽头CT3和CT4)。
如图1所示，所述第一电路101的所述第一连接端1011连接所述供电设备10的电源正极(V+)以及所述第一供电触点对(触点对3-6)的变压器的中心抽头(CT1)。所述第一电路101的所述第二连接端1012连接所述供电设备10的电源负极(V-)以及所述供电控制电路300的第一控制端301。所述第一电路的所述第三连接端1013连接所述第二供电触点对(触点对1-2)的变压器的中心抽头(CT2)和所述供电控制电路300的第二控制端302。
如图1所示，所述第二电路102的所述第四连接端1021连接所述电源正极V+。所述第二电路102的所述第五连接端1022连接所述电源负极V-。所述第二电路102的所述第六连接端1023连接所述非供电触点组(触点对4-5和触点对7-8)的变压器的中心抽头(CT3和CT4)。
如图1所示，所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031连接所述电源正极V+。所述公共泄放电路103的所述第二公共连接端1032连接所述电源负极V-。
本发明实施例的浪涌防护电路100中，通过所述第一电路101将从所述供电触点组输入的浪涌引导到所述公共泄放电路103，并通过所述第二电路102将从所述非供电触点组输入的浪涌引导到所述公共泄放电路103。这样，通过所述公共泄放电路103就可以将一个PoE端口输入的浪涌能量泄放掉，无需分别为供电触点组输入的浪涌和非供电触点组输入的浪涌部署两套泄放电路，不仅避免了设备被破坏，并且降低了所述供电设备用于PoE端口的浪涌防护的成本，从而降低整个设备的成本。
进一步地，在图1所示供电设备10基础上，请参见图2，为本发明实施例提供的PSE中浪涌防护电路的示意图。其中，
所述第一电路101包括：第一防护器件101A和第二防护器件101B。
所述第一防护器件101A和第二防护器件101B可以用二极管，也可以用瞬态电压抑制器(transient voltage suppressor，TVS)，例如TVS二极管(英文：transient-voltage-suppression diode)，具体可根据实际需求选择。
TVS是用于对突然或瞬时过电压条件作出反应的设备阵列的统称。TVS二极管具有极快的响应时间(通常是亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，能够以极快的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流(可以吸收高达数千瓦的浪涌功率)，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护电路中其他元器件免受瞬态高压(浪涌脉冲)的破坏。
所述第一防护器件101A的第一端连接所述第一电路101的所述第一连接端1011(也即，连接电源正极V+)。所述第一防护器件101A的第二端连接所述第一电路101的所述第三连接端1013(也即，连接CT2)。所述第二防护器件101B的第一端连接所述第三连接端1013；所述第二防护器件101B的第二端连接所述第一电路101的所述第二连接端1012(也即，连接电源负极V-)。
所述第二电路102包括：第三防护器件102A和第四防护器件102B。所述第三防护器件102A可以是二极管(如图2所示)，也可以是TVS，例如TVS二极管。所述第四防护器件102B可以是二极管，也可以是TVS。
图2所示中以所述第三防护器件102A和所述第四防护器件102B是二极管为例。当然，所述第三防护器件102A和所述第四防护器件102B，也可以是其他具有同样功能的器件，具体可根据成本和防护性能综合考虑，本发明对此不做限定。
所述第三防护器件102A的第一端连接所述第二电路102的所述第四连接端1021(也即，连接电源正极V+)。所述第四防护器件102B的第二端连接所述第二电路102的所述第五连接端1022(也即，连接电源负极V-)。所述第三防护器件102A的第二端和所述第四防护器件102B的第一端连接在一起，并连接所述第二电路102的所述第六连接端1023(也即，连接CT3和CT4)。
所述公共泄放电路103包括第一公共防护器件103A，第二公共防护器件103B和第三公共防护器件103C。
所述第一公共防护器件103A可以用压敏电阻，也可以用气体放电管；所述第二公共防护器件103B可以用压敏电阻，也可以用气体放电管。所述第三公共防护器件103C可以用二极管，也可以用TVS，例如TVS二极管，具体可根据实际需求选择。
所述第一公共防护器件103A的第一端连接所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031(也即，连接电源正极V+)。所述第一公共防护器件103A的第二端与所述第二公共防护器件103B的第一端连接在一起，并且连接大地(GND)。所述第二公共防护器件103B的第二端连接所述公共泄放电路103的所述第二公共连接端1032(也即，连接电源负极V-)。
所述第三公共防护器件103C的第一端连接所述第一公共连接端1031，所述第三公共防护器件103C的第二端连接所述第二公共连接端1032。所述第三公共防护器件103主要是为了保证电源正极与电源负极之间的电压在预设范围内，以避免浪涌引起电源正极与负极之间电压差不在该预设范围内对电源造成冲击和破坏。该预设范围可以根据PoE协议规定的供电电压设定，例如设定为0～63V，或者0～57V。具体来说，当浪涌引起电源正极的电势低于电压负极的电势，所述第三公共防护器件103C可以起到分流作用，泄放浪涌，使电源正极的电势高于电源负极的电势，也即，电源正极与负极之间的电压大于该预设范围的下限。当浪涌引起电源正极与负极之间的压差过大，例如超出63V时，所述第三公共防护器件可以起到分压作用，泄放浪涌，使电源正极与负极的之间电压小于该预设范围的上限。
基于本发明实施例提供的浪涌防护电路，只需二极管或TVS等体积小且低成本的器件实现所述第二电路102，将非供电触点组输入的浪涌能量通过所述公共泄放电路103泄放掉，无需专门为非供电触点组提供单独的泄放电路，这样对于有多个PoE端口的供电设备，可以更显著地缩小设备体积，并降低成本。
参见图3为本发明实施例提供的PSE中浪涌防护电路的实现示意图。
如上所述，所述供电设备10包括浪涌防护电路100，PoE端口200和供电控制电路300。所述浪涌防护电路100包括所述第一电路101，所述第二电路102和所述公共泄放电路103。
本发明实施例中，所述供电控制电路300可以是PSE芯片，所述PSE芯片可以包括微控制器，存储器和控制开关等。所述PSE芯片用于控制所述PoE端口200的供电和断电，也即，用于控制所述供电设备10的电源向所述PoE端口200的供电触点对输出电力(供电)和停止输出电力(断电)。
另一种实现中，所述供电控制电路300可以包括PSE芯片和控制开关(如
图3所示)。所述PSE芯片可以包括微控制器，存储器，电流检测电路等。所述PSE芯片输出控制信号给所述控制开关控制所述PoE端口200的供电和断电。
所述控制开关可以由继电器，光耦，金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，或三极管实现。图3中以MOSFET实现所述控制开关作为示例，并不作为本发明对控制开关的限定。
图3中以所述供电控制电路300包括PSE芯片和控制开关为例，对本发明技术方案进行举例说明，上述举例并不作为本发明对供电控制电路300的限定。
如图3所示，所述第一防护器件101A为TVS二极管，所述第二防护器件102B为二极管。所述第一防护器件101A的第一端，也即TVS二极管101A的阴极，连接电源正极V+和第一供电触点对(触点对3-6)的变压器的中心抽头CT1。所述第二防护器件101B的第二端，也即二极管101B的阳极，连接电源负极V-。所述第一防护器件101A的第二端，也即TVS二极管101A的阳极，和所述第二防护器件102B的第一端，也即二极管101B的阴极，连接在一起，并连接第二供电触点对(触点对1-2)的变压器的中心抽头CT2。
如图3所示，所述第三防护器件102A和所述第四防护器件都为二极管。所述第三防护器件102A的第一端，也即二极管102A的阴极，连接电源正极V+。所述第四防护器件102B的第二端，也即二极管102B的阳极，连接电源负极V-。所述第三防护器件102A的第二端，也即二极管102A的阳极，和所述第四防护器件102B的第一端，也即二极管102B的阴极，连接在一起，并连接非供电触点组(触点对4-5和触点对7-8)的变压器的中心抽头CT3和CT4。
如图3所示，所述第一公共防护器件103A和所述第二公共防护器件103B都为压敏电阻，所述第三公共防护器件103C为TVS二极管。压敏电阻103A的第一端连接电源正极V+。压敏电阻103B的第二端连接电源负极V-。压敏电阻103A的第二端与压敏电阻103B的第一端连接在一起，并接地。
所述第三公共防护器件103C的第一端，即TVS二极管103C的阴极，连接电源正极V+，所述第三公共防护器件103C的第二端，即TVS二极管103C的阳极，连接电源负极V-。这样，当浪涌引起电源正极的电势低于电压负极的电势，也即电源正极与负极之间电压小于0V时，所述第三公共防护器件103C(即TVS二极管)可以起到分流作用，将电流传输至第一供电触点对，从而泄放浪涌。当浪涌引起电源正极与负极之间的压差过大，例如超出57V时，所述第三公共防护器件103C(即TVS二极管)反向击穿，可以起到分压作用，泄放浪涌，使电源正极与负极的之间电压小于57V。
图1至图3中以供电设备10中一个PoE端口的浪涌防护电路作为示例，当然所述供电设备10中可以包括多个PoE端口200，所述供电设备的各个PoE端口可以采用如图1至3所示的相同原理的浪涌防护电路。则所述浪涌防护电路100包括与PoE端口数量一致的第一电路101和第二电路102。举例来说，如果有三个PoE端口，就有三个第一电路101和三个第二电路102，每一个PoE端口对应一个第一电路101和一个第二电路102。例如图4所示，为本发明实施例提供的供电设备中多端口(以两个端口为例)的浪涌防护电路的示意图。
此外，所述供电设备的各个PoE端口的浪涌防护电路中的防护器件可以不完全相同，例如，图4所示的PSE中两个PoE端口的浪涌防护电路，第一PoE端口的第二电路中使用TVS二极管；第二PoE端口的第二电路中使用二极管。只要可以实现同样功能，本发明不限定必须用完全相同的电子器件。
图1至图4所示的所述供电设备10中仅包括一个电源。在一种可能的实现中，所述供电设备10也可以为第一部分PoE端口配置一个电源供电，为第二部分PoE端口配置另一个电源供电。换言之，所述供电设备10中电源数量不限于一个，相应地，所述供电设备10中包括与电源数量一致的公共泄放电路103。第一部分PoE端口的浪涌防护电路和该第二部分PoE端口的浪涌防护电路相互独立，可以理解为两组独立的如图4所示的浪涌防护电路。例如，图5为本发明实施例提供的PSE中两个电源的浪涌防护电路的示意图。
参见图6和图7所示，图6为正向浪涌泄放(防护)的原理示意图，图7为负向浪涌泄放的原理示意图。图6和图7所示的供电设备，以1-2线对上供-48V电压，3-6线对上供0电压为例。
如图6所示，当出现正向浪涌(瞬态高压为正电压，例如，+2000V)时，浪涌从PoE端口200的供电触点组和非供电触点组进入供电设备10内，通过所述第一电路和所述第二电路，可以将浪涌能量引导至所述公共泄放电路，泄放该正向浪涌能量。具体如下：
3-6线对上的正向浪涌(图6中用符号V36+表示)到达所述第一电路101的所述第一连接端1011时，实现所述第一防护器件101A的TVS二极管反向截止，这样浪涌能量不会流入供电控制电路300，可以防止浪涌能量对供电控制电路300造成破坏。V36+到达所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031，实现所述第三公共防护器件103C的TVS二极管反向截止，避免了浪涌能量对电源造成冲击，V36+通过实现所述第一公共防护器件103A的压敏电阻泄放到大地。
1-2线对上的正向浪涌(图6中用符号V12+表示)到达所述第一电路101的所述第三连接端1013时，实现所述第一防护器件101A的TVS二极管正向导通，实现所述第二防护器件101B的二极管反向截止，这样浪涌能量不会流入供电控制电路300，可以防止浪涌能量对供电控制电路300造成破坏；V12+经所述第一防护器件101A引导至所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031，然后通过实现所述第一公共防护器件103A的压敏电阻泄放到大地。
4-5线对和7-8线对上的正向浪涌(图6中用符号V45+和V78+表示)到达所述第二电路102的所述第六连接端1023时，实现所述第四防护器件102B的二极管反向截止，实现所述第三防护器件102A的二极管正向导通，V45+和V78+经所述第三防护器件102A引导至所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031，然后通过实现所述第一公共防护器件103A的压敏电阻泄放到大地。
图6中，V12+，V36+，V45+和V78+仅仅是用于示意该正向浪涌的路径，不用于区分该正向浪涌的能量大小(或者说电压值大小)。实际应用中，该正向浪涌从PoE端口200进入后，不同线路上的能量(电压值)可能相同，也可能不同。
如图7所示，当出现负向浪涌(瞬态高压为负电压，例如，-2000V)时，浪涌从PoE端口200的供电触点组和非供电触点组进入供电设备内，通过所述第一电路和所述第二电路，可以将浪涌能量引导至所述公共泄放电路，泄放该负向浪涌能量。具体如下：
3-6线对上的负向浪涌(图7中用符号V36-表示)到达所述第一电路101的所述第一连接端1011时，实现所述第一防护器件101A的TVS二极管反向截止，这样可以防止浪涌能量对供电控制电路300造成破坏。V36-到达所述公共泄放电路103的所述第一公共连接端1031，实现所述第三公共防护器件103C的TVS二极管反向截止，避免了浪涌能量对电源造成冲击，V36-通过实现所述第一公共防护器件103A的气体放电管(GAS TUBE)泄放到大地。
1-2线对上形成的负向浪涌(图7中用符号V12-表示)到达所述第一电路101的所述第三连接端1013时，实现所述第二防护器件101B的二极管正向导通，V12-经所述第二防护器件101B到达所述公共泄放电路103的第二连接端1012，然后通过实现所述第二公共防护器件103B的气体放电管泄放到大地。
4-5线对和7-8线对上形成的负向浪涌(图7中用符号V45-和V78-表示)到达所述第二电路102的所述第六连接端1023时，实现所述第三防护器件102A的二极管反向截止；实现所述第四防护器件102B是二极管正向导通；V45-和V78-经所述第四防护器件102B到达所述公共泄放电路103的第二连接端1012，然后通过实现所述第二公共防护器件103B的气体放电管泄放到大地。
图7中，V12-，V36-，V45-和V78-仅仅是用于示意该负向浪涌的路径，不用于区分该负向浪涌的能量大小。实际应用中，该负向浪涌从PoE端口200进入后，不同线路上的能量(电压值)可能相同，也可能不同。
参见图8，为本发明实施例提供的PoE系统的结构示意图。所述PoE系统中包括本发明实施例提供的供电设备10和受电设备(PD)。所述供电设备包括至少一个PoE端口。其中所述至少一个PoE端口中各个PoE端口可以连接一个PD，为该PD供电。
参见图9，本发明实施例提供一种浪涌防护方法，用于上述供电设备10中。所述浪涌防护方法包括：
步骤901：当第一以太网端口出现正向浪涌时，所述第一以太网端口对应的浪涌防护电路将所述正向浪涌泄放至大地；
步骤902：当所述第一以太网端口出现负向浪涌时，所述第一以太网端口对应的浪涌防护电路将所述负向浪涌泄放至大地。
具体地，当第一以太网端口出现正向浪涌时，所述PSE通过该第一以太网端口对应的浪涌防护电路中的第一电路将所述第一以太网端口的供电线对上的正向浪涌泄放至公共泄放电路，通过所述公共泄放电路泄放至大地；通过所述浪涌防护电路中的第二电路将所述第一以太网端口的非供电线对上的正向浪涌泄放至所述公共泄放电路，并通过所述公共泄放电路泄放至大地；
当所述第一以太网端口出现负向浪涌时，所述PSE通过所述第一电路将所述第一以太网端口的供电线对上的负向浪涌泄放至所述公共泄放电路，通过所述公共泄放电路泄放至大地；通过所述第二电路将所述第一以太网端口的非供电线对上的负向浪涌泄放至所述公共泄放电路，并通过所述公共泄放电路泄放至大地。
可选地，所述PSE中包括至少一个以太网端口，所述第一以太网端口为所述至少一个以太网端口中任意一个。
本发明实施例中的供电设备，仅示出了与本发明相关的模块或器件，可以理解所述供电设备中还可以包括其他器件，例如处理器，存储器，物理层(PHY)芯片，其他硬件芯片等。
本发明实施例中，以PoE为例，说明供电设备如何防止PoE端口遭遇雷击形成浪涌冲击。对于采用类似供电技术，例如，数据线供电(Power over Data lines，PoDL)的场景也同样适用。在PoDL的场景中，本领域技术人员可以基于本发明实施例作出不同协议的适应性修改、变化或替换，也应涵盖在本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种用于以太网供电PoE的供电设备PSE，其特征在于，包括：第一供电控制电路，第一以太网端口和浪涌防护电路；
所述第一以太网端口包括第一供电触点组和第一非供电触点组；
所述浪涌防护电路包括第一电路、第二电路以及第一公共泄放电路；
所述第一电路连接所述第一供电触点组，所述第一供电控制电路和所述第一公共泄放电路；
所述第二电路连接所述第一非供电触点组和所述第一公共泄放电路；
所述第一电路用于将第一浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第一浪涌为从所述第一供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第二电路用于将第二浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第二浪涌为从所述第一非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第一公共泄放电路用于泄放所述第一浪涌以及所述第二浪涌。
2.根据权利要求1所述的PSE，其特征在于，
所述第一供电触点组包括第一供电触点对和第二供电触点对；
所述第一电路包括第一连接端，第二连接端和第三连接端；
所述第二电路包括第四连接端，第五连接端和第六连接端；
所述第一公共泄放电路包括第一公共连接端和第二公共连接端；
所述第一连接端和所述第一公共连接端连接所述PSE的第一电源的第一极，并且连接所述第一供电触点对；
所述第二连接端和所述第二公共连接端连接所述第一电源的第二极，并且连接所述第一供电控制电路的第一控制端；
所述第三连接端连接所述第二供电触点对，并连接所述第一供电控制电路的第二控制端；
所述第四连接端连接所述第一电源的第一极，所述第五连接端连接所述第一电源的第二极，所述第六连接端连接所述第一非供电触点组。
3.根据权利要求2所述的PSE，其特征在于，
所述第一电路包括第一防护器件和第二防护器件；
所述第一防护器件的第一端连接所述第一连接端，所述第一防护器件的第二端和所述第二防护器件的第一端均连接所述第三连接端，所述第二防护器件的第二端连接所述第二连接端；
所述第一浪涌包括第一子浪涌和第二子浪涌，所述第一子浪涌从所述第一供电触点对输入，所述第二子浪涌从所述第二供电触点对输入；
所述第一防护器件用于当所述第一浪涌为正向浪涌时，阻断所述第一子浪涌流入所述第一供电控制电路，以使所述第一子浪涌传输到所述第一公共连接端；还用于将所述第二子浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第二防护器件用于当所述第一浪涌为正向浪涌时，阻断所述第二子浪涌流入所述第一供电控制电路，使所述第二子浪涌经由所述第一防护器件传输到所述第一公共连接端；
所述第一防护器件还用于当所述第一浪涌为负向浪涌时，阻断所述第一子浪涌流入所述第一供电控制电路，使所述第一子浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第二防护器件还用于当所述第一浪涌为负向浪涌时，将所述第二子浪涌传输到所述第二公共连接端；
其中，正向浪涌的电压为正；负向浪涌的电压为负。
4.根据权利要求2或3所述的PSE，其特征在于，
所述第二电路包括第三防护器件和第四防护器件；所述第三防护器件的第一端连接所述第四连接端，所述第四防护器件的第二端连接所述第五连接端，所述第三防护器件的第二端和所述第四防护器件的第一端均连接所述第六连接端；
所述第三防护器件用于当所述第二浪涌为正向浪涌时，将所述第二浪涌传输到所述第一公共连接端；
所述第四防护器件用于当所述第二浪涌为负向浪涌时，将所述第二浪涌传输到所述第二公共连接端。
5.根据权利要求4所述的PSE，其特征在于，
所述第三防护器件为二极管或瞬态电压抑制器TVS；
所述第四防护器件为二极管或TVS。
6.根据权利要求2至5任一项所述的PSE，其特征在于，
所述第一公共泄放电路包括第一公共防护器件和第二公共防护器件；
所述第一公共防护器件的第一端连接所述第一公共连接端，所述第一公共防护器件的第二端与所述第二公共防护器件的第一端均连接大地，所述第二公共防护器件的第二端连接所述第二公共连接端；
所述第一公共防护器件用于将从所述第一公共连接端收到的浪涌泄放到大地；
所述第二公共防护器件用于将从所述第二公共连接端收到的浪涌泄放到大地。
7.根据权利要求6所述的浪涌防护电路，其特征在于，
所述第一公共防护器件为压敏电阻或气体放电管；
所述第二公共防护器件为压敏电阻或气体放电管。
8.根据权利要求6或7所述的PSE，其特征在于，
所述第一公共泄放电路还包括第三公共防护器件，所述第三公共防护器件的第一端连接所述第一公共连接端，所述第三公共防护器件的第二端连接所述第二公共连接端；
所述第三公共防护器件用于保证所述第一电源的正极与负极之间的电压在预设电压范围内。
9.根据权利要求1至8任一项所述的PSE，其特征在于，还包括第二以太网端口和第二供电控制电路；
所述第二以太网端口包括第二供电触点组和第二非供电触点组；
所述浪涌防护电路还包括第三电路和第四电路；
所述第三电路连接所述第二供电触点组，所述第二供电控制电路和所述第一公共泄放电路；
所述第四电路连接所述第二非供电触点组和所述第一公共泄放电路；
所述第三电路用于将第三浪涌传输到所述第一公共泄放电路，以避免所述第三浪涌冲击所述第二供电控制电路，所述第三浪涌为从所述第二供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第四电路用于将第四浪涌传输到所述第一公共泄放电路，所述第四浪涌为从所述第二非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第一公共泄放电路还用于泄放所述第三浪涌以及所述第四浪涌。
10.根据权利要求1至9任一项所述的PSE，其特征在于，还包括第三以太网端口，第三供电控制电路和第二电源；
所述浪涌防护电路还包括第五电路，第六电路和第二公共泄放电路；
所述第二公共泄放电路连接所述第二电源；
所述第三以太网端口包括第三供电触点组和第三非供电触点组；
所述第五电路连接所述第三供电触点组，所述第三供电控制电路和所述第二公共泄放电路；
所述第六电路连接所述第三非供电触点组和所述第二公共泄放电路；
所述第五电路用于将第五浪涌传输到所述第二公共泄放电路，所述第五浪涌为从所述第三供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第六电路用于将第六浪涌传输到所述第二公共泄放电路，所述第六浪涌为从所述第三非供电触点组输入所述PSE的浪涌；
所述第二公共泄放电路用于泄放所述第五浪涌以及所述第六浪涌。
11.一种以太网供电系统，其特征在于，包括受电设备PD和如权利要求1至10任一项所述的供电设备PSE；
所述PD通过以太网线连接所述PSE。
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