CN204424888U - 一种供电系统的端口电路及其防雷电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种供电系统的端口电路及其防雷电路。该供电系统包括POE网口，低压电源端口，电源芯片，PD芯片和防雷电路，PD芯片分别与POE网口的输出负极及低压电源端口的输出正极和输出负极连接，该防雷电路包括具有正向导通且反向截止功能的电路单元、第一防雷器件、第二防雷器件和第三防雷器件，其中：该电路单元的正极连接POE网口的输出负极；该电路单元的负极连接低压电源端口的输出负极；第一防雷器件连接在POE网口的输出正极和输出负极之间；第二防雷器件一端连接低压电源端口的输入正极，另一端接地；第三防雷器件一端连接低压电源端口的输入负极，另一端接地。避免了大电流经过PD芯片导致PD芯片损坏。

Description

一种供电系统的端口电路及其防雷电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种供电系统的端口电路及其防雷电路。

背景技术

以太网供电(Power Over Ethernet，POE)已较多的应用于户外通讯产品，尤其是应用于在安防监测系统中。通常采用POE和低压电源供电两种模式互相兼容的方式，且共用一个电源芯片进行电压转换，POE与低压电源供电两种模式通过用电设备接口控制器(Powered Device Interface Controllers，PD)芯片实现切换。POE与低压电源共用一个电源芯片的供电系统包括POE供电和低压电源供电两个子系统。其中，低压电源供电系统由低压电源、电源适配器和高压电源构成，低压电源和高压电源之间连接电源适配器。其中，电源适配器用于将高压电源的高压转换成低压传输给低压电源。电源适配器分为接地和不接地两种。如果低压电源需要连接的电源适配器是接地的，那么低压电源端口的输入负是接地的。

对于POE与低压电源共用一个电源芯片的供电系统，在户外有雷电情况时，POE使用的网络传输线缆和低压电源供电使用的供电线缆往往会感应较高的雷电电压，导致内部的电源芯片和PD芯片损坏，影响其正常工作。因此，需要通过对POE网口和低压电源端口作防雷保护，避免内部的电源芯片和PD芯片损坏。其中一种实现方式是，对POE网口和低压电源端口分别作安装防雷器件进行防雷保护，如图1所示，瞬态电源抑制管(Transient VoltageSuppressor，TVS)1和TVS2为POE网口的防雷器件，RV1和RV2为低压电源端口的防雷器件。其中，TVS2的工作电压需与POE的输出电压匹配，POE的输出电压通常在48V～58V之间，导致TVS2的工作电压较高。由于TVS2的钳位电压通常大于工作电压，导致TVS2的钳位电压也较高。

POE网口的防雷器件的钳位电压较高的情况下，如果低压电源端口的输入负接地，电路中会产生经过PD芯片的大电流，导致PD芯片过压击穿或过流而损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种供电系统的端口电路及其防雷电路，用于解决如下问题：POE网口的防雷器件的钳位电压较高的情况下，如果低压电源端口的输入负接地，电路中会产生经过PD芯片的大电流(网口共模正向浪涌)，导致PD芯片过压击穿或过流而损坏。

本实用新型实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种供电系统的端口电路中的防雷电路，该供电系统包括以太网供电POE网口，低压电源端口，POE网口和低压电源端口共用的电源芯片，光电二极管PD芯片和防雷电路，所述PD芯片分别与POE网口的输出负极及低压电源端口的输出正极和输出负极连接，所述电源芯片的输入正极与POE网口的输出正极和低压电源端口的输出正极连接，所述电源芯片的输入负极与低压电源端口的输出负极，该防雷电路包括具有正向导通且反向截止功能的电路单元、第一防雷器件、第二防雷器件和第三防雷器件，其中：

所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的正极连接所述POE网口的输出负极；所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的负极连接所述低压电源端口的输出负极；

所述第一防雷器件连接在所述POE网口的输出正极和输出负极之间；

所述第二防雷器件一端连接低压电源端口的输入正极，另一端接地；

所述第三防雷器件一端连接低压电源端口的输入负极，另一端接地。

较佳地，所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元为至少一个二极管。

较佳地，所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元由两个以上二极管构成时，构成所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间并联，或者，构成所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间串联。

较佳地，所述POE网口包括至少一个二极管整流桥，所述POE网口的输出正极为所述至少一个二极管整流桥的输出正极，所述POE网口的输出负极为所述至少一个二极管整流桥的输出负极。

较佳地，所述低压电源端口包括二极管整流桥和一个正极与所述二极管整流桥的输出负极连接的二极管，所述低压电源端口的输入正极为所述二极管整流桥的输入正极，所述低压电源端口的输入负极为所述二极管整流桥的输入负极，所述低压电源端口的输出正极为所述二极管的负极，所述低压电源端口的输出负极为所述二极管整流桥的输出负极。

较佳地，所述第一防雷器件为瞬态电源抑制管TVS或者压敏电阻。

较佳地，所述第二防雷器件和第三防雷器件分别为气体放电管、压敏电阻和TVS中的其中一种。

较佳地，该端口电路包括以上所述的任一防雷电路。

本实用新型实施例的有益效果如下：

本实用新型实施例中，PD芯片与具有正向导通且反向截止功能的电路单元并联，电路中产生大电流时，大电流会从与PD芯片并联的具有正向导通且反向截止功能的电路单元经过，从而避免了大电流经过PD芯片而使得PD芯片损坏，保证了电路正常工作。

进一步的，使用两个以上相互并联的二极管与PD芯片并联，由于每个二极管都有可承受的最大电流，而多个二极管并联后可以承受更大的电流，提高了二极管抗浪涌的能力。

附图说明

图1为现有技术中一种供电系统中的防雷电路；

图2为本实用新型实施例中的一种供电系统的电路端口中的防雷电路；

图3为本实用新型实施例中的另一种供电系统的电路端口中的防雷电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提供的一种供电系统的端口电路及其防雷电路进行更详细地说明。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种供电系统的端口电路中的防雷电路，该供电系统包括POE网口，低压电源端口，POE网口和低压电源端口共用的电源芯片，PD芯片和防雷电路，PD芯片分别与POE网口的输出负极及低压电源端口的输出正极和输出负极连接，电源芯片的输入正极与POE网口的输出正极和低压电源端口的输出正极连接，电源芯片的输入负极与低压电源端口的输出负极，该防雷电路包括具有正向导通且反向截止功能的电路单元、第一防雷器件、第二防雷器件和第三防雷器件，其中：

具有正向导通且反向截止功能的电路单元的正极连接所述POE网口的输出负极；具有正向导通且反向截止功能的电路单元的负极连接低压电源端口的输出负极；第一防雷器件连接在POE网口的输出正极和输出负极之间；

第二防雷器件一端连接低压电源端口的输入正极，另一端接地；

第三防雷器件一端连接低压电源端口的输入负极，另一端接地。

其中，具有正向导通且反向截止功能的电路单元的工作电压小于PD芯片的承载电压，反向截止电压需高于系统中的最高电压。

其中，第一防雷器件的钳位电压小于电源芯片和PD芯片的承载电压。

本实用新型实施例中，PD芯片与具有正向导通且反向截止功能的电路单元并联，电路中产生大电流时，大电流会从与PD芯片并联的具有正向导通且反向截止功能的电路单元经过，从而避免了大电流经过PD芯片而使得PD芯片损坏，保证了电路正常工作。

较佳地，上述实施例中，具有正向导通且反向截止功能的电路单元有多种，可以是单个器件，也可以是由多个器件组成的电路单元。

较佳地，具有正向导通且反向截止功能的电路单元为至少一个二极管(Diode，D)。二极管的漏电流小且可承受的瞬间电流量大，能够保证电源工作不受影响，通过较高的雷击电流。

较佳地，具有正向导通且反向截止功能的电路单元由两个以上二极管构成时，构成具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间并联。使用两个以上相互并联的二极管与PD芯片并联，由于每个二极管都有可承受的最大电流，而多个二极管并联后可以承受更大的电流，提高了二极管抗浪涌的能力。或者，构成该具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间串联。

较佳地，上述供电系统中的POE网口包括至少一个二极管整流桥，POE网口的输出正极为至少一个二极管整流桥的输出正极，POE网口的输出负极为至少一个二极管整流桥的输出负极。

较佳地，上述供电系统中的低压电源端口包括二极管整流桥和一个正极与该二极管整流桥的输出负极连接的二极管，低压电源端口的输入正极为该二极管整流桥的输入正极，低压电源端口的输入负极为该二极管整流桥的输入负极，低压电源端口的输出正极为该二极管的负极，低压电源端口的输入负极为二极管整流桥的输入负极。

较佳地，以上所有实施例中，第一防雷器件的种类有多种，优选的，第一防雷器件为瞬态电源抑制管TVS或者压敏电阻。

较佳地，以上所有实施例中，第二防雷器件和第三防雷器件分别为气体放电管、压敏电阻和TVS中的其中一种。

下面以具体的POE网口电路和低压电源端口电路为例，对本实用新型实施例提供的一种供电系统中的防雷电路进行更加详细地说明。

如图3所示，为POE与低压电源共用一个电源芯片的供电系统。该供电系统包括电源芯片，PD芯片，POE网口电路，低压电源端口电路，第一防雷器件TVS1，第二防雷器件RV1，第三防雷器件RV2，和二极管(Diode，D)14。其中，低压电源端口电路包括：二极管D13，以及D1、D2、D3和D4组成的低压电源端口的二极管整流桥。POE网口电路包括：POE网口输入端，网络变压器，二极管D5、D6、D7和D8组成的POE网口的第一二极管整流桥，以及二极管D9、D10、D11和D12组成的POE网口的第二二极管整流桥。D13为低压电源和POE的合路二极管。D14为上述具有正向导通且反向截止功能的电路单元，其工作电压小于PD芯片的承载电压，反向截止电压需高于系统中的最高电压。

本实用新型实施例中，各电路元件的连接关系如下：

POE网口输入端的8根传输线与网络变压器连接，网络变压器的其中两个中心抽头分别连接在POE网口的第一二极管整流桥的输入正极和输入负极，网络变压器的另外两个中心抽头分别连接在POE网口的第二二极管整流桥的输入正极和输入负极。POE网口的第一二极管整流桥的输出正极和第二二极管整流桥的输出正极连接，构成POE网口的二极管整流桥的输出正极，即POE网口的输出正极。POE网口的第一二极管整流桥的输出负极和第二二极管整流桥的输出负极连接，构成POE网口二极管整流桥的输出负极，即POE网口的输出负极。

低压电源端口电路包括低压电源的端口的二极管整流桥和D13，D13的正极连接低压电源端口的二极管整流桥的输出正极。该二极管整流桥的输入正极和输入负极为低压电源端口的输入正极和输入负极，D13的负极为低压电源端口的输出正极，该二极管整流桥的输出负极为低压电源端口的输出负极。

PD芯片分别连接POE网口的二极管整流桥的输出正极、低压电源端口的二极管整流桥的输出负极和D13的负极。

电源芯片的输入正极连接POE网口的二极管整流桥的输出正极和D13的负极，电源芯片的输入负极连接低压电源端口的二极管整流桥的输出负极和PD芯片。

TVS连接在POE网口的二极管整流桥的输出正极和输出负极之间，为保证电源芯片的正常工作，TVS的钳位电压小于电源芯片和PD芯片的承载电压；

D14的正极连接POE网口的二极管整流桥的输出负极，D14的负极连接低压电源的二极管整流桥的输出负极。

RV1一端连接低压电源端口的二极管整流桥的输入正极，另一端接地。

RV2一端连接低压电源端口的二极管整流桥的输入负极，另一端接地。

本实用新型实施例中，网络在网络变压器的四个中心抽头经两个二极管整流桥之后，在二极管整流桥的输出两端连接TVS，用以抑制网口非差分对任意两个线之间的差模浪涌，并且可以将共模正向浪涌通过该TVS、D14、D2、D4、RV1和RV2；将共模负向浪涌通过该TVS、D13、D1、D3、RV1和RV2。

基于同样的构思，本实用新型实施例还提供一种供电系统的端口电路，该端口电路包括以上任一所述的防雷电路。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种供电系统的端口电路中的防雷电路，该供电系统包括以太网供电POE网口，低压电源端口，POE网口和低压电源端口共用的电源芯片，光电二极管PD芯片和防雷电路，所述PD芯片分别与POE网口的输出负极及低压电源端口的输出正极和输出负极连接，所述电源芯片的输入正极与POE网口的输出正极和低压电源端口的输出正极连接，所述电源芯片的输入负极与低压电源端口的输出负极，其特征在于，该防雷电路包括具有正向导通且反向截止功能的电路单元、第一防雷器件、第二防雷器件和第三防雷器件，其中：

所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的正极连接所述POE网口的输出负极；所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的负极连接所述低压电源端口的输出负极；

所述第一防雷器件连接在所述POE网口的输出正极和输出负极之间；

所述第二防雷器件一端连接低压电源端口的输入正极，另一端接地；

所述第三防雷器件一端连接低压电源端口的输入负极，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元为至少一个二极管。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元由两个以上二极管构成时，构成所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间并联，或者，构成所述具有正向导通且反向截止功能的电路单元的二极管之间串联。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述POE网口包括至少一个二极管整流桥，所述POE网口的输出正极为所述至少一个二极管整流桥的输出正极，所述POE网口的输出负极为所述至少一个二极管整流桥的输出负极。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述低压电源端口包括二极管整流桥和一个正极与所述二极管整流桥的输出负极连接的二极管，所述低压电源端口的输入正极为所述二极管整流桥的输入正极，所述低压电源端口的输入负极为所述二极管整流桥的输入负极，所述低压电源端口的输出正极为所述二极管的负极，所述低压电源端口的输出负极为所述二极管整流桥的输出负极。

6.根据权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，所述第一防雷器件为瞬态电源抑制管TVS或者压敏电阻。

7.根据权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，所述第二防雷器件和第三防雷器件分别为气体放电管、压敏电阻和TVS中的其中一种。

8.一种供电系统的端口电路，其特征在于，该端口电路包括权利要求1～7任一项所述的防雷电路。