專利名稱：保護電路及以太網(wǎng)用電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)供電(Power over Ethernet, PoE)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于以 太網(wǎng)供電系統(tǒng)的保護電路及具有該保護電路的以太網(wǎng)用電設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般地，以太網(wǎng)交換機、路由器、集線器等以太網(wǎng)用電設(shè)備(Power Device, PD)可 直接接入本地電源以獲得穩(wěn)定、持續(xù)的供電。然而，一般地，為防止本地電源中斷導(dǎo)致通訊 中斷，還可以同時采用PoE技術(shù)為PD供電。PoE技術(shù)是一項具有廣闊實用前景的技術(shù)，其以電氣和電子工程師協(xié)會 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)提出的 IEEE 802. 3af 標(biāo) 準(zhǔn)為基礎(chǔ)，允許供電設(shè)備(Power Sourcing Equipment，PSE)通過同一根以太網(wǎng)電纜同時向 PD傳送數(shù)據(jù)并直接供電。具體地，PSE包括有蓄電池等后備電源、以太網(wǎng)交換器(Ethernet Switch)及PoE集線器(Hub)。如此，若本地電源中斷，蓄電池可依次通過以太網(wǎng)交換器及 PoE集線器為PD供電。具體地，當(dāng)PD同時接入本地電源及PSE時，若在本地電源正常供電時，選用PSE或 同時選用PSE及本地電源為PD供電，則PSE容易耗盡，需定時給PSE的后備電源充電。否則， PSE可能無法在本地電源中斷時，作為備用電源為PD供電。因此，PoE系統(tǒng)一般會自動選擇 本地電源為主電源，并切斷PSE的后備電源的負載，使得PSE進入空閑模式(Idle State)。 依據(jù)IEEE802. 3af標(biāo)準(zhǔn)，在空閑模式下，PSE每隔至少2秒鐘會通過檢查負載的特征電阻來 確定是否存在有效的PD。若偵測到有效的PD，PSE將對PD的功率進行分級。成功偵測及分 級后，PSE才會進入正常供電模式。實際操作時，PSE需經(jīng)過至少3. 8秒鐘才能由空閑模式 進入正常供電模式。因此，在本地電源中斷的瞬間，PD將關(guān)閉并重新啟動，導(dǎo)致通訊中斷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可防止本地電源中斷的瞬間通訊中斷的保護電路。一種保護電路，用于以太網(wǎng)用電設(shè)備，該以太網(wǎng)用電設(shè)備包括一個第一轉(zhuǎn)換電路、 一個第一二極管及一個第二二極管。該第一轉(zhuǎn)換電路包括一個第一輸入端，用于將由該第 一輸入端輸入的電壓轉(zhuǎn)換為該以太網(wǎng)用電設(shè)備的額定工作電壓。該第一二極管的正極與一 個本地電源連接，其負極與該第一輸入端連接。該第二二極管的正極與一個以太網(wǎng)供電設(shè) 備連接，其負極與該第一輸入端連接。該本地電源向該第一二極管提供的電壓高于該以太 網(wǎng)供電設(shè)備向該第二二極管提供的電壓。該保護電路包括一個用于在該本地電源正常供電 期間持續(xù)汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備IOmA以上的電流的恒流源。另外，本發(fā)明還提供一種以太網(wǎng)用電設(shè)備。一種以太網(wǎng)用電設(shè)備，其包括一個第一轉(zhuǎn)換電路、一個第一二極管及一個第二二 極管。該第一轉(zhuǎn)換電路包括一個第一輸入端，用于將由該第一輸入端輸入的電壓轉(zhuǎn)換為該 以太網(wǎng)用電設(shè)備的額定工作電壓。該第一二極管的正極與一個本地電源連接，其負極與該第一輸入端連接。該第二二極管的正極與一個以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其負極與該第一輸入 端連接。該本地電源向該第一二極管提供的電壓高于該以太網(wǎng)供電設(shè)備向該第二二極管提 供的電壓。其特征在于該以太網(wǎng)用電設(shè)備還包括一個用于在該本地電源正常供電期間持 續(xù)汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備IOmA以上的電流的恒流源。在該本地電源正常供電時，由于該本地電源向該第一二極管提供的電壓高于該以 太網(wǎng)供電設(shè)備向該第二二極管提供的電壓，該第一二極管正向偏置，該第二二極管反向偏 置，該本地電源與該第一輸入端之間的通路連通，而該第二輸出端與該第一輸入端之間的 通路斷開，該以太網(wǎng)用電設(shè)備汲取該本地電源的電能而無法汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備的電 能。同時，該恒流源持續(xù)汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備IOmA以上的電流，而根據(jù)IEEE 802. 3af標(biāo) 準(zhǔn)，只要該以太網(wǎng)供電設(shè)備偵測到流向該以太網(wǎng)用電設(shè)備的電流大于10mA，該以太網(wǎng)供電 設(shè)備將維持在正常供電模式。如此，該本地電源中斷瞬間，該以太網(wǎng)供電設(shè)備可立即向該以 太網(wǎng)用電設(shè)備供電，避免該本地電源中斷瞬間通訊中斷。


圖1為本發(fā)明較佳實施方式的以太網(wǎng)用電設(shè)備應(yīng)用于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的電路框 圖。圖2為本發(fā)明較佳實施方式的保護電路的一種電路示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明較佳實施方式的PoE系統(tǒng)100包括一個PSE 10，一個本地電源 20及一個PD 30。PD 30包括一個第一轉(zhuǎn)換電路310、一個第一二極管D1、一個第二轉(zhuǎn)換電 路320、一個第二二極管D2、一個電源開關(guān)控制電路330、一個電源開關(guān)340及一個恒流源 (current sink)350。第一轉(zhuǎn)換電路310包括一個第一輸入端312及一個第一輸出端314，用于將由第一 輸入端312輸入的電壓轉(zhuǎn)換為PD 30的額定工作電壓Vr并由第一輸出端314輸出以給PD 30本身供電。第一二極管Dl的正極與本地電源20連接，其負極與第一輸入端312連接。 本地電源20用于向第一二極管Dl的正極提供一個具有第一輸入電壓Vinl的功率。第二轉(zhuǎn)換電路320包括一個第二輸入端322及一個第二輸出端324，用于將由第二 輸入端322輸入的電壓轉(zhuǎn)換為一個第二輸入電壓Vin2并由第二輸出端324輸出。第二輸 入端322與PSElO連接，PSE 10用于向第一輸入端312提供一個具有預(yù)定電壓Vp的功率 輸入。具體地，PSElO通過媒體依賴接口(Media Dependent Interface,MDI)及RJ45連接 器向第二轉(zhuǎn)換電路320供電。第二二極管D2的正極P2與第二輸出端324連接，負極N2與 第一輸入端312連接。第一輸入電壓Vinl大于第二輸入電壓Vin2。如此，當(dāng)本地電源20正常供電時，第 一二極管Dl正向偏置，第二二極管D2反向偏置，本地電源20與第一輸入端312之間的通 路連通，而第二輸出端324與第一輸入端312之間的通路斷開，PD 30汲取本地電源20的 電能而無法汲取PSE 10的電能。本實施方式中，PD 30的額定工作電壓Vr為3. 3V，第一輸 入電壓Vinl為12V，第二輸入電壓Vin2為10V，預(yù)定電壓Vp為48V。電源開關(guān)控制電路330包括一個與本地電源20連接的電源端332及一個控制端334，用于在電源端332獲得高電平輸入時由控制端334輸出一個閉合控制信號及在電源端 332獲得低電平輸入時由控制端334輸出一個斷開控制信號。電源開關(guān)340包括兩個連接端342及一個受控制端344。兩個連接端342分別與 第二輸出端324及恒流源350連接，受控制端344與控制端334連接。電源開關(guān)340用于 在受控制端344接收到控制端334的閉合控制信號時連接兩個連接端342，以使恒流源350 汲取PSE 10的電能；而在受控制端344接收到控制端334的斷開控制信號時斷開兩個連接 端342，以使恒流源350無法汲取PSE 10的電能。根據(jù)IEEE 802. 3af標(biāo)準(zhǔn)，為將PSE 10維持在正常供電模式，PD 30應(yīng)放出維持功 耗信號(Maintain Power Signature，MPS)。流經(jīng)PD 30的直流電源大于IOmA可以作為 MPS。因此，只要設(shè)置恒流源350，使其流入電流大于10mA，PSE 10便可一直處于正常供電 模式。如此，本地電源20中斷的瞬間，第一二極管Dl變成反向偏置，第二二極管D2變成 正向偏置，本地電源20與第一輸入端312之間的通路瞬間斷開，而第二輸出端324與第一 輸入端312之間的通路瞬間連通，PSE 10可立即向PD 30供電，避免本地電源20中斷瞬間 通訊中斷。為降低PSE 10的功耗，應(yīng)設(shè)置恒流源350，使其流入電流盡可能小。本實施方式采 用的恒流源350的流入電流略大于10mA。 另外，本地電源20中斷后，電源開關(guān)控制電路330的電源端332獲得低電平輸入， 電源開關(guān)340的兩個連接端342斷開，恒流源350不再汲取PSE 10的電能，也可降低PSE 10的功耗。當(dāng)然，為降低電路的復(fù)雜度及制造成本，在其他實施方式中，也可以不采用電源 開關(guān)控制電路330及電源開關(guān)340，僅采用恒流源350，且恒流源350直接與第二輸出端324 連接。請參閱圖2，本發(fā)明較佳實施方式的電源開關(guān)控制電路330包括一個穩(wěn)壓芯片 U (如78D05L)。穩(wěn)壓芯片U包括一個與本地電源20連接的輸入端Vin (即輸入為Vinl)、一 個輸出端Vout及一個接地端GND，穩(wěn)壓芯片U的輸入端Vin構(gòu)成電源開關(guān)控制電路330的 電源端332，輸出端Vout構(gòu)成電源開關(guān)控制電路330的控制端334。穩(wěn)壓芯片U用于將由 輸入端Vin輸入的第一輸入電壓Vinl轉(zhuǎn)換為使能信號Vsw并由輸出端Vout輸出。本實施 方式中，使能信號Vsw為高電平(如5V)時為閉合控制信號，使能信號Vsw為低電平(OV) 時為斷開控制信號。具體地，電源開關(guān)控制電路330還可包括兩個旁路電容C。穩(wěn)壓芯片U 的輸入端Vin及輸出端Vout均分別通過一個旁路電容C接地，用于濾波。 電源開關(guān)340包括一個第一 NPN三極管Ql，一個第三電阻R3，一個第四電阻R4，一 個旁路電容C，一個第二 NPN三極管Q2，一個第五電阻R5及一個第三NPN三極管Q3。其中， 第一 NPN三極管Ql的基極作為電源開關(guān)340的受控制端344與穩(wěn)壓芯片U的輸出端Vout 連接，其集電極通過第三電阻R3連接至PSE 10(即輸入為Vin2)，其發(fā)射極接地。第一 NPN 三極管Ql的集電極經(jīng)第四電阻R4與第二 NPN三極管Q2的基極連接，而第二 NPN三極管Q2 的基極同時經(jīng)旁路電容C接地。第二 NPN三極管Q2的集電極與第三NPN三極管Q3的基極 連接，其發(fā)射極接地。第三NPN三極管Q3的集電極作為電源開關(guān)340的一個連接端342與 PSE 10連接(即輸入為Vin2)，其發(fā)射極作為電源開關(guān)340的另一個連接端342與恒流源 350連接。如此，當(dāng)使能信號Vsw為高電平(閉合控制信號)時，第一 NPN三極管Ql導(dǎo)通，第二 NPN三極管Q2截至，第三NPN三極管Q3導(dǎo)通，電源開關(guān)340的兩個連接端342連通。 當(dāng)使能信號Vsw為低電平(斷開控制信號)時，電源開關(guān)340的第一 NPN三極管Ql截止， 第二 NPN三極管Q2導(dǎo)通，第三NPN三極管Q3截止，電源開關(guān)340的兩個連接端342斷開。 恒流源350為一個電流負反饋電路，其包括一個第六電阻R6，一個第四NPN三極 管Q4，一個第五NPN三極管Q5及一個第七電阻R7。電源開關(guān)340的一個連接端342與第 四NPN三極管Q4的集電極連接，同時通過第六電阻R6與第四NPN三極管Q4的基極及第五 NPN三極管Q5的集電極連接。第四NPN三極管Q4的發(fā)射極與第五NPN三極管Q5的基極 連接后通過第七電阻R7接地。第五NPN三極管Q5的發(fā)射極接地。如此，當(dāng)流經(jīng)第七電阻 R7的電流增大時，第五NPN三極管Q5的基極電壓增大，在第五NPN三極管Q5的電流放大 作用下，流經(jīng)第六電阻R6的電流增大，使得第四NPN三極管Q4的基極電壓變小，流經(jīng)第四 NPN三極管Q4基極的電流變小，在第四NPN三極管Q4的放大作用下，流經(jīng)第四NPN三極管 Q4集電極的電流減小，也就減小了流經(jīng)第七電阻R7的電流。當(dāng)流經(jīng)第七電阻R7的電流增 大時，情況剛好相反。即流經(jīng)第七電阻R7的電流被穩(wěn)定。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對以上實施例所作的 適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種保護電路，用于以太網(wǎng)用電設(shè)備，該以太網(wǎng)用電設(shè)備包括一個第一轉(zhuǎn)換電路、一 個第一二極管及一個第二二極管；該第一轉(zhuǎn)換電路包括一個第一輸入端，用于將由該第一 輸入端輸入的電壓轉(zhuǎn)換為該以太網(wǎng)用電設(shè)備的額定工作電壓；該第一二極管的正極與一個 本地電源連接，其負極與該第一輸入端連接；該第二二極管的正極與一個以太網(wǎng)供電設(shè)備 連接，其負極與該第一輸入端連接；該本地電源向該第一二極管提供的電壓高于該以太網(wǎng) 供電設(shè)備向該第二二極管提供的電壓；其特征在于該保護電路包括一個用于在該本地電 源正常供電期間持續(xù)汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備IOmA以上的電流的恒流源。
2.如權(quán)利要求1所述的保護電路，其特征在于該恒流源包括包括一個第六電阻，一個 第四NPN三極管，一個第五NPN三極管及一個第七電阻；該電源開關(guān)的一個連接端與該第四 NPN三極管的集電極連接，同時通過該第六電阻與該第四NPN三極管的基極及該第五NPN三 極管的集電極連接；該第四NPN三極管的發(fā)射極與第五NPN三極管的基極連接后通過該第 七電阻接地；該第五NPN三極管的發(fā)射極接地。
3.如權(quán)利要求1的以保護電路，其特征在于該保護電路還包括一個電源開關(guān)控制電 路及一個電源開關(guān)；該電源開關(guān)控制電路包括一個與該本地電源連接的電源端及一個控制 端，用于在該電源端得到該本地電源的高電平輸入時由該控制端輸出一個閉合控制信號而 在該本地電源中斷使得該電源端得到低電平輸入時由該控制端輸出一個斷開控制信號；該 電源開關(guān)包括兩個分別與該以太網(wǎng)供電設(shè)備及該恒流源連接的連接端及一個與該控制端 連接的受控制端；該兩個連接端在該受控制端獲得該閉合控制信號時連通，在該受控制端 獲得該斷開控制信號時斷開。
4.如權(quán)利要求3的保護電路，其特征在于該電源開關(guān)控制電路包括一個穩(wěn)壓芯片及 兩個旁路電容；該穩(wěn)壓芯片包括一個作為該電源端與該本地電源連接的輸入端、一個作為 該控制端與該受控制端連接的輸出端及一個接地的接地端；該輸入端與該輸出端分別通過 一個旁路電容接地。
5.如權(quán)利要求3所述的保護電路，其特征在于該電源開關(guān)包括一個第一NPN三極管， 一個第三電阻，一個第四電阻，一個旁路電容，一個第二 NPN三極管，一個第五電阻及一個 第三NPN三極管；該第一NPN三極管的基極作為該受控制端與該控制端連接，其集電極通過 該第三電阻與該以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其發(fā)射極接地；該第一 NPN三極管的集電極經(jīng)該第 四電阻與該第二 NPN三極管的基極連接，而該第二 NPN三極管的基極同時經(jīng)該旁路電容接 地；該第二 NPN三極管的集電極經(jīng)該第五電阻與該第三NPN三極管的基極連接，其發(fā)射極接 地；該第三NPN三極管的集電極作為一個連接端與該以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其發(fā)射極作為 另一個連接端與該恒流源連接。
6.—種以太網(wǎng)用電設(shè)備，其包括一個第一轉(zhuǎn)換電路、一個第一二極管及一個第二二極 管；該第一轉(zhuǎn)換電路包括一個第一輸入端，用于將由該第一輸入端輸入的電壓轉(zhuǎn)換為該以 太網(wǎng)用電設(shè)備的額定工作電壓；該第一二極管的正極與一個本地電源連接，其負極與該第 一輸入端連接；該第二二極管的正極與一個以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其負極與該第一輸入端 連接；該本地電源向該第一二極管提供的電壓高于該以太網(wǎng)供電設(shè)備向該第二二極管提供 的電壓；其特征在于該以太網(wǎng)用電設(shè)備還包括一個用于在該本地電源正常供電期間持續(xù) 汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備IOmA以上的電流的恒流源。
7.如權(quán)利要求6所述的以太網(wǎng)用電設(shè)備，其特征在于該恒流源包括包括一個第六電阻，一個第四NPN三極管，一個第五NPN三極管及一個第七電阻；該電源開關(guān)的一個連接端 與該第四NPN三極管的集電極連接，同時通過該第六電阻與該第四NPN三極管的基極及該 第五NPN三極管的集電極連接；該第四NPN三極管的發(fā)射極與第五NPN三極管的基極連接 后通過該第七電阻接地；該第五NPN三極管的發(fā)射極接地。
8.如權(quán)利要求6的以以太網(wǎng)用電設(shè)備，其特征在于該以太網(wǎng)用電設(shè)備還包括一個電 源開關(guān)控制電路及一個電源開關(guān)；該電源開關(guān)控制電路包括一個與該本地電源連接的電源 端及一個控制端，用于在該電源端得到該本地電源的高電平輸入時由該控制端輸出一個閉 合控制信號而在該本地電源中斷使得該電源端得到低電平輸入時由該控制端輸出一個斷 開控制信號；該電源開關(guān)包括兩個分別與該以太網(wǎng)供電設(shè)備及該恒流源連接的連接端及一 個與該控制端連接的受控制端；該兩個連接端在該受控制端獲得該閉合控制信號時連通， 在該受控制端獲得該斷開控制信號時斷開。
9.如權(quán)利要求8的以太網(wǎng)用電設(shè)備，其特征在于該電源開關(guān)控制電路包括一個穩(wěn)壓 芯片及兩個旁路電容；該穩(wěn)壓芯片包括一個作為該電源端與該本地電源連接的輸入端、一 個作為該控制端與該受控制端連接的輸出端及一個接地的接地端；該輸入端與該輸出端分 別通過一個旁路電容接地。
10.如權(quán)利要求8所述的以太網(wǎng)用電設(shè)備，其特征在于該電源開關(guān)包括一個第一NPN 三極管，一個第三電阻，一個第四電阻，一個旁路電容，一個第二 NPN三極管，一個第五電阻 及一個第三NPN三極管；該第一 NPN三極管的基極作為該受控制端與該控制端連接，其集電 極通過該第三電阻與該以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其發(fā)射極接地；該第一 NPN三極管的集電極 經(jīng)該第四電阻與該第二 NPN三極管的基極連接，而該第二 NPN三極管的基極同時經(jīng)該旁路 電容接地；該第二 NPN三極管的集電極經(jīng)該第五電阻與該第三NPN三極管的基極連接，其發(fā) 射極接地；該第三NPN三極管的集電極作為一個連接端與該以太網(wǎng)供電設(shè)備連接，其發(fā)射 極作為另一個連接端與該恒流源連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種保護電路，用于一個以太網(wǎng)用電設(shè)備。該以太網(wǎng)用電設(shè)備同時接入一個本地電源及一個以太網(wǎng)供電設(shè)備，且以該本地電源為主電源以該以太網(wǎng)供電設(shè)備為后備電源。該保護電路包括一個用于在該本地電源正常供電期間持續(xù)汲取該以太網(wǎng)供電設(shè)備10mA以上的電流的恒流源，以將該以太網(wǎng)供電設(shè)備維持在正常供電模式。如此，該本地電源中斷瞬間，該以太網(wǎng)供電設(shè)備可立即向該以太網(wǎng)用電設(shè)備供電，避免該本地電源中斷瞬間通訊中斷。
文檔編號H02J9/04GK102074998SQ200910309988
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者蔡坤潭 申請人:國基電子(上海)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司