電源輸入端的隔離電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電源輸入端的隔離電路，該隔離電路包括：網(wǎng)絡(luò)整流電路、受電保護(hù)電路和以太網(wǎng)供電POE功率變換電路；所述網(wǎng)絡(luò)整流電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第一輸入端連接；所述受電保護(hù)電路的第二輸入端與外部直流電源接口連接；所述受電保護(hù)電路的輸出端與所述POE功率變換電路的輸入端連接；所述POE功率變換電路的輸出端用于向受電設(shè)備供電。通過將網(wǎng)絡(luò)整流電路輸出的電壓進(jìn)行受電保護(hù)，保證低壓下功率輸出能夠滿足受電設(shè)備的要求，再通過POE功率變換電路向受電設(shè)備提供處理后的穩(wěn)定的供電。
【專利說明】
電源輸入端的隔離電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電路設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其涉及一種電源輸入端的隔離電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于任何需要供電的電路系統(tǒng)都需要設(shè)計(jì)隔離保護(hù)電路，用來實(shí)現(xiàn)電源輸入范圍、功率的控制以及電源反接保護(hù)等功能，特別是在電子行業(yè)的前端輸入電路中，隔離保護(hù)電路尤為重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)前端輸入電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的隔離電路主要采用單芯片完成，具體包括:網(wǎng)絡(luò)整流電路、脈寬調(diào)制控制器、以太網(wǎng)供電(英文:Power Over Ethernet,簡稱:POE)功率變壓器以及反饋電路組成，網(wǎng)絡(luò)整流電路中包括標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)變壓器、以太網(wǎng)物理層以及二極管整流橋，在進(jìn)行供電時(shí)，脈寬調(diào)制控制器檢測到整個(gè)隔離電路的輸出端連接了受電設(shè)備之后，供電設(shè)備開始從低電壓向受電設(shè)備進(jìn)行供電，經(jīng)過整流、調(diào)制和效率轉(zhuǎn)換將電壓轉(zhuǎn)化為48V，向受電設(shè)備提供48V的直流電源。
[0004]但是，上述隔離電路在電源電壓較低的情況下，輸出功率以及電源轉(zhuǎn)換效率都非常小，不能保證后級(jí)負(fù)載的正常工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供一種電源輸入端的隔離電路，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中的隔離電路在電源電壓較低的情況下，輸出功率以及電源轉(zhuǎn)換效率都非常小，不能保證后級(jí)負(fù)載的正常工作的問題。
[0006]本實(shí)用新型提供一種電源輸入端的隔離電路，包括:
[0007]網(wǎng)絡(luò)整流電路、受電保護(hù)電路和以太網(wǎng)供電POE功率變換電路；
[0008]所述網(wǎng)絡(luò)整流電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第一輸入端連接；所述受電保護(hù)電路的第二輸入端與外部直流電源接口連接；所述受電保護(hù)電路的輸出端與所述POE功率變換電路的輸入端連接；
[0009]所述POE功率變換電路的輸出端用于向受電設(shè)備供電。
[0010]進(jìn)一步的，還包括:防反保護(hù)電路；所述防反保護(hù)電路的輸入端與外部直流電源接口連接，所述防反保護(hù)電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第二輸入端連接。
[0011]進(jìn)一步的，還包括:使能開關(guān)控制電路；所述使能開關(guān)控制電路的輸入端與外部直流電源接口連接；所述使能開關(guān)控制電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第三輸入端連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述受電保護(hù)電路具體包括受電設(shè)備控制器、降壓開關(guān)控制器和鉗位保護(hù)電路；
[0013]所述受電設(shè)備控制器的輸入端與所述網(wǎng)絡(luò)整流電路的輸出端連接；所述受電設(shè)備控制器的輸出端和所述使能開關(guān)控制電路的輸出端分別與所述降壓開關(guān)控制器的輸入端連接；所述鉗位保護(hù)電路的輸入端與所述防反保護(hù)電路的輸出端連接；所述降壓開關(guān)控制器的輸出端和所述鉗位保護(hù)電路的輸出端均與所述POE功率變換電路的輸入端連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述POE功率變換電路具體包括隔離電源模組控制器、POE功率變壓器和反饋電路；
[0015]所述降壓開關(guān)控制器的輸出端和所述鉗位保護(hù)電路的輸出端均與所述隔離電源模組控制器的輸入端連接；所述隔離電源模組控制器的輸出端與所述POE功率變壓器的輸入端連接；所述POE功率變壓器的輸出端用于向受電設(shè)備供電；
[0016]所述反饋電路的輸入端與所述POE功率變壓器的輸出端連接，所述反饋電路的輸出端與所述隔離電源模組控制器的反饋輸入端連接。
[0017]本實(shí)用新型提供的電源輸入端的隔離電路，通過在網(wǎng)絡(luò)整流電路后增加受電保護(hù)電路，以及POE功率變換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)輸入的電壓強(qiáng)度，將電壓保持在一定的范圍內(nèi)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的隔離電路在電源電壓較低的情況下，不能保證后級(jí)負(fù)載工作的問題，增加受電保護(hù)電路，具有隔離功能的POE功率變換電路，保證在輸入電壓時(shí)，輸出的電壓和功率能夠滿足后級(jí)負(fù)載的需求，提高輸出功率的轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例一的原理示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例二的原理示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例三的原理示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例四的原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]圖1為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例一的原理示意圖，如圖1所述，該電源輸入端的隔離電路，包括:網(wǎng)絡(luò)整流電路11、受電保護(hù)電路12和以太網(wǎng)供電POE功率變換電路13。其中，所述網(wǎng)絡(luò)整流電路11的輸出端112與所述受電保護(hù)電路12的第一輸入端121連接；所述受電保護(hù)電路12的第二輸入端122與外部直流電源接口連接；所述受電保護(hù)電路12的輸出端122與所述POE功率變換電路13的輸入端131連接；所述POE功率變換電路13的輸出端132用于向受電設(shè)備供電。
[0025]在本實(shí)施例中，該網(wǎng)絡(luò)整流電路11與現(xiàn)有類似，包括從NET SOCKET網(wǎng)絡(luò)接口接出的網(wǎng)絡(luò)變壓器和二極管整流橋，以及在網(wǎng)絡(luò)變壓器之后連接的以太網(wǎng)物理層網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸出也與二極管整流橋連接，共同組成網(wǎng)絡(luò)整流電路，用于將網(wǎng)絡(luò)接口中的交流電進(jìn)行整流輸出直流電能。
[0026]該受電保護(hù)電路在沒有外部輸入時(shí)，可以實(shí)時(shí)檢測整個(gè)隔離電路后方是否連接受電設(shè)備，若檢測到連接了受電設(shè)備后，與POE功率變換電路13對(duì)受電設(shè)備進(jìn)行分類，評(píng)估該受電設(shè)備所需的功率損耗，POE功率變換電路進(jìn)行對(duì)應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換，為受電設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓。
[0027]本實(shí)施例提供的電源輸入端的隔離電路，通過在網(wǎng)絡(luò)整流電路后增加受電保護(hù)電路，以及POE功率變換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)輸入的電壓強(qiáng)度，將電壓保持在一定的范圍內(nèi)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的隔離電路在電源電壓較低的情況下，不能保證后級(jí)負(fù)載工作的問題，增加受電保護(hù)電路，具有隔離功能的POE功率變換電路，保證在輸入電壓時(shí)，輸出的電壓和功率能夠滿足后級(jí)負(fù)載的需求，提高輸出功率的轉(zhuǎn)換效率。
[0028]圖2為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例二的原理示意圖，如圖2所示，在上述圖1所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該電源輸入端的隔離電路還包括:防反保護(hù)電路14 ;所述防反保護(hù)電路14的輸入端141與外部直流電源接口連接，所述防反保護(hù)電路14的輸出端142與所述受電保護(hù)電路12的第二輸入端123連接。
[0029]在本實(shí)施例中，在受電保護(hù)電路12的第二輸入端123前，還連接了防反保護(hù)電路14，外部的直流電源通過該防反保護(hù)電路14與受電保護(hù)電路12連接，該防反保護(hù)電路14一般采用金屬氧化物半導(dǎo)體(英文:Metal Oxid Semiconductor,簡稱:M0S)結(jié)構(gòu)的防反電路，連接在直流電源和受電保護(hù)電路12之前，利用MOS結(jié)構(gòu)的開關(guān)特性，控制電路的導(dǎo)通或斷開，由于MOS結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻很小，現(xiàn)在選擇的芯片已經(jīng)能夠做到毫歐級(jí)，方式電源反接對(duì)負(fù)載的沖擊損壞。
[0030]具體的，可以選擇常用的MOS管使用，通過S管腳和D管腳串接于直流電源接口和負(fù)載設(shè)備(受電設(shè)備)之間，電阻Rg為MOS管提供電壓偏置。
[0031]本實(shí)施例提供的電源輸入端的隔離電路，通過在網(wǎng)絡(luò)整流電路后增加受電保護(hù)電路，以及POE功率變換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)輸入的電壓強(qiáng)度，將電壓保持在一定的范圍內(nèi)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的隔離電路在電源電壓較低的情況下，不能保證后級(jí)負(fù)載工作的問題，增加受電保護(hù)電路，具有隔離功能的POE功率變換電路，保證在輸入電壓時(shí)，輸出的電壓和功率能夠滿足后級(jí)負(fù)載的需求，提高輸出功率的轉(zhuǎn)換效率，并在直流電源接口和受電保護(hù)電路之間增加防反保護(hù)電路，解決了電源反接時(shí)瞬間的高壓和大功率對(duì)受電設(shè)備的沖擊問題，有效提高該隔離電路的安全性。
[0032]圖3為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例三的原理示意圖，如圖3所示，在上述圖1、圖2所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該電源輸入端的隔離電路還包括:使能開關(guān)控制電路15 ;所述使能開關(guān)控制電路15的輸入端151與外部直流電源接口連接；所述使能開關(guān)控制電路15的輸出端152與所述受電保護(hù)電路12的第三輸入端連接124。
[0033]在本實(shí)施例中，該使能開關(guān)控制電路15用于在直流電源和網(wǎng)絡(luò)整流電路11同時(shí)輸入電壓時(shí)，能夠通過硬件進(jìn)行切換來控制使能。
[0034]本實(shí)施例提供的電源輸入端的隔離電路，通過在網(wǎng)絡(luò)整流電路后增加受電保護(hù)電路，以及POE功率變換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)受電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)輸入的電壓強(qiáng)度，將電壓保持在一定的范圍內(nèi)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的隔離電路在電源電壓較低的情況下，不能保證后級(jí)負(fù)載工作的問題，增加受電保護(hù)電路，具有隔離功能的POE功率變換電路，保證在輸入電壓時(shí)，輸出的電壓和功率能夠滿足后級(jí)負(fù)載的需求，提高輸出功率的轉(zhuǎn)換效率，并在直流電源接口和受電保護(hù)電路之間增加防反保護(hù)電路，解決了電源反接時(shí)瞬間的高壓和大功率對(duì)受電設(shè)備的沖擊問題，并增加使能切換開關(guān)電路，通過硬件切換供電類型，有效提高該隔離電路的安全性。
[0035]圖4為本實(shí)用新型電源輸入端的隔離電路的實(shí)施例四的原理示意圖，如圖4所示，在上述所有實(shí)施例的基礎(chǔ)上，具體的，所述受電保護(hù)電路12具體包括受電設(shè)備控制器21、降壓開關(guān)控制器22和鉗位保護(hù)電路23 ;所述受電設(shè)備控制器21的輸入端211與所述網(wǎng)絡(luò)整流電路11的輸出端112連接；所述受電設(shè)備控制器21的輸出端212和所述使能開關(guān)控制電路15的輸出端152分別與所述降壓開關(guān)控制器22的輸入端221連接；所述鉗位保護(hù)電路23的輸入端231與所述防反保護(hù)電路14的輸出端142連接；所述降壓開關(guān)控制器22的輸出端222和所述鉗位保護(hù)電路23的輸出端232均與所述POE功率變換電路的輸入端連接。
[0036]所述POE功率變換電路13具體包括隔離電源模組控制器31、Ρ0Ε功率變壓器32和反饋電路33 ;所述降壓開關(guān)控制器22的輸出端222和所述鉗位保護(hù)電路23的輸出端232均與所述隔離電源模組控制器31的輸入端311連接；所述隔離電源模組控制器31的輸出端312與所述POE功率變壓器32的輸入端321連接；所述POE功率變壓器32的輸出端322用于向受電設(shè)備供電；所述反饋電路33的輸入端331與所述POE功率變壓器32的輸出端322連接，所述反饋電路33的輸出端332與所述隔離電源模組控制器31的反饋輸入端313連接。
[0037]在本實(shí)施例中，鉗位保護(hù)電路23選擇鉗位電源芯片來實(shí)現(xiàn)，鉗位保護(hù)電路23的作用是將周期性變化的波形的頂部或底部保持在某一確定的直流電平上，利用鉗位電源芯片的導(dǎo)通壓降相對(duì)穩(wěn)定，且數(shù)值較小的特點(diǎn)，來限制電路中需求點(diǎn)的電位。選用轉(zhuǎn)換效率更高的隔離電源集成電路，保證低壓下功率輸出滿足要求。轉(zhuǎn)換效率就是電源的輸出功率與輸入功率的比值:即電源轉(zhuǎn)換效率=電源為主機(jī)提供的即時(shí)輸出功率/輸入電源的即時(shí)功率X 100%，本實(shí)施例改進(jìn)后的隔離電路選擇高效隔離電源模組控制器，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到90%以上，從而滿足了整機(jī)的功率轉(zhuǎn)換要求。
[0038]在上述各個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，下面特舉一例說明該電源輸入端的隔離電路的工作過程。
[0039]具體的，假設(shè)在某網(wǎng)絡(luò)中布置以太網(wǎng)供電，供電端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口上連接本實(shí)施例中的，以太網(wǎng)供電工作過程如下:
[0040]首先，供電設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)接口輸出很小的電壓，直到其檢測到電源輸入端的隔離電路的輸出端的連接了為一個(gè)支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電設(shè)備，供電設(shè)備根據(jù)檢測的結(jié)果對(duì)受電設(shè)備進(jìn)行分類，評(píng)估受電設(shè)備所需要的功率損耗。
[0041]其次，在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μ s)的啟動(dòng)期內(nèi)，供電設(shè)備開始從低電壓向受電設(shè)備供電，通過本實(shí)施例提供的隔離電路將輸出的交流電進(jìn)行整理，并進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，直至向受電設(shè)備提供48V的直流電源，一般情況下滿足的受電設(shè)備的功率小于15.4W。
[0042]若受電設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí)，即不需要供電后斷開，該供電設(shè)備就會(huì)快速地(一般在300?400ms之內(nèi))停止為受電設(shè)備供電，并重復(fù)檢測過程以檢測該隔離電路的輸出端是否連接需要供電的受電設(shè)備，若檢測到了則重復(fù)上述步驟。
[0043]特別的，若在該電源輸入端的隔離電路上接入外部的直流電源時(shí)，硬件使能會(huì)直接關(guān)閉通過以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡(luò)電源通路，使外部接入的直流電源成為主電，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。即不管有無POE電源輸入，在有直流電源輸入的情況下，都會(huì)通過硬件使能切換或者是軟件切換，無條件選擇直流通路。
[0044]本實(shí)施例提供的電源輸入端的隔離電路，既能滿足了低壓電源范圍的擴(kuò)大，又能增加功率的輸出，減少了電路中的損耗，從而提聞了轉(zhuǎn)換效率，并且有效提聞了電路的安全性。
[0045]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源輸入端的隔離電路，其特征在于，包括: 網(wǎng)絡(luò)整流電路、受電保護(hù)電路和以太網(wǎng)供電POE功率變換電路； 所述網(wǎng)絡(luò)整流電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第一輸入端連接；所述受電保護(hù)電路的第二輸入端與外部直流電源接口連接；所述受電保護(hù)電路的輸出端與所述POE功率變換電路的輸入端連接； 所述POE功率變換電路的輸出端用于向受電設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離電路，其特征在于，還包括:防反保護(hù)電路；所述防反保護(hù)電路的輸入端與外部直流電源接口連接，所述防反保護(hù)電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第二輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔離電路，其特征在于，還包括:使能開關(guān)控制電路；所述使能開關(guān)控制電路的輸入端與外部直流電源接口連接；所述使能開關(guān)控制電路的輸出端與所述受電保護(hù)電路的第三輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離電路，其特征在于，所述受電保護(hù)電路具體包括受電設(shè)備控制器、降壓開關(guān)控制器和鉗位保護(hù)電路； 所述受電設(shè)備控制器的輸入端與所述網(wǎng)絡(luò)整流電路的輸出端連接；所述受電設(shè)備控制器的輸出端和所述使能開關(guān)控制電路的輸出端分別與所述降壓開關(guān)控制器的輸入端連接；所述鉗位保護(hù)電路的輸入端與所述防反保護(hù)電路的輸出端連接；所述降壓開關(guān)控制器的輸出端和所述鉗位保護(hù)電路的輸出端均與所述POE功率變換電路的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔離電路，其特征在于，所述POE功率變換電路具體包括隔離電源模組控制器、POE功率變壓器和反饋電路； 所述降壓開關(guān)控制器的輸出端和所述鉗位保護(hù)電路的輸出端均與所述隔離電源模組控制器的輸入端連接；所述隔離電源模組控制器的輸出端與所述POE功率變壓器的輸入端連接；所述POE功率變壓器的輸出端用于向受電設(shè)備供電； 所述反饋電路的輸入端與所述POE功率變壓器的輸出端連接，所述反饋電路的輸出端與所述隔離電源模組控制器的反饋輸入端連接。
【文檔編號(hào)】H02M3/22GK204168139SQ201420505608
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】鄭壯志 申請(qǐng)人:西安合眾思?jí)褜?dǎo)航技術(shù)有限公司