網線供電通道的保護電路模塊、供電通道、設備及系統的製作方法

2023-05-20 14:09:56 1

本申請涉及網絡傳輸系統和供電系統領域，尤其涉及一種網線供電通道的保護電路模塊、供電通道、設備及系統。

背景技術：

隨著安防監控系統的廣泛應用，網絡門鈴、對講機、網絡攝像頭等終端設備在生活中已經非常普及。而隨之而來出現的問題是:各種終端設備的分布式供電加大了安防監控系統部署的難度。並且增加了系統部署的施工成本、增大了系統運行維護管理的難度；並且系統的安全係數降低，現有的網線供電設備的保護電路並不齊全，採用8埠的網線供電設備，電源短路和數據線短路保護均沒有設計。

工程施工中，網絡接口的水晶頭需要在現場壓制，從而使8根網線連通在一起；對於使用8埠網線供電的網線供電設備，若沒有電源和網絡數據的短路保護，極易造成燒毀電源線、網絡數據線的PCB銅箔和網線，嚴重的會導致火災，使工程施工存在安全隱患。

技術實現要素：

本申請提供網線供電通道的保護電路模塊、供電通道、設備及系統，可以防止網絡線短路。

根據本申請的第一方面，本申請提供一種網線供電通道的保護電路模塊，包括：通訊線ESD保護電路、通訊線路短路保護電路、電源上電順序控制電路以及電路短路保護電路；所述通訊線路短路保護電路與所述通訊線ESD保護電路連接，所述通訊線ESD保護電路(1-3)通過網絡數據線與網絡接口模塊連接；所述電源上電順序控制電路的輸入端與供電設備的電源模塊連接，輸出端與所述電源短路保護電路的輸入端連接，所述電源短路保護電路的輸出端通過電源線與供電設備的網絡接口模塊連接。

根據本申請的第二方面，本申請提供一種供電通道，包括如上述的網線供電通道的保護電路模塊。

根據本申請的第三方面，本申請提供一種供電設備，包括如上所述的供電通道，以及，模塊電源；所述模塊電源與所述供電通道的所述電源上電和順序控制電路連接。

根據本申請的第四方面，本申請提供一種供電系統，包括：如上所述的供電設備以及受電設備。

本申請的網線供電通道的保護電路模塊、供電通道、設備及系統，包括：通訊線ESD保護電路、通訊線路短路保護電路、電源上電順序控制電路以及電路短路保護電路；通訊線路短路保護電路與通訊線ESD保護電路連接，通訊線ESD保護電路通過網絡數據線與網絡接口模塊連接。電源上電順序控制電路的輸入端與供電設備的電源模塊連接，輸出端與電源短路保護電路的輸入端連接，電源短路保護電路的輸出端通過電源線與網絡接口模塊連接。網絡接口模塊與受電設備的網絡接口模塊連接，從而為受電設備傳輸電能及數據，由於設置了通訊線短路保護電路和電路短路保護電路，從而能保護供電通道不會因短路被燒毀。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本申請實施例的網線供電通道的保護電路模塊的結構框圖；

圖2為本申請實施例的網線供電通道的保護電路模塊的另一結構框圖；

圖3為本申請實施例的網線供電通道的保護電路模塊的電源上電順序控制電路以及電路短路保護電路的結構示意圖；

圖4為本申請實施例的網線供電通道的保護電路模塊的通訊線ESD保護電路、通訊線路短路保護電路的結構示意圖；

圖5為本申請實施例的網線供電通道的結構框圖；

圖6為本申請實施例的供電設備的結構框圖；

圖7為本申請實施例的供電系統的結構框圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本申請提供一種網線供電通道的保護電路模塊、供電通道、設備及系統，可以防止網絡線短路。

實施例一：

請參閱圖1，圖1為本申請實施例一的網線供電通道的保護電路模塊的結構框圖，如圖1所示，本申請實施例提供一種網線供電通道的保護電路模塊，包括：

通訊線ESD保護電路1-3、通訊線路短路保護電路1-4、電源上電順序控制電路1-5以及電路短路保護電路1-6。

通訊線路短路保護電路1-4與通訊線ESD保護電路1-3連接，通訊線ESD保護電路1-3通過網絡數據線1-2與網絡接口模塊1-1連接。

電源上電順序控制電路1-5的輸入端與供電設備的電源模塊連接，輸出端與電源短路保護電路1-6的輸入端連接，電源短路保護電路1-6的輸出端通過電源線1-7與供電設備的網絡接口模塊1-1連接。

如圖2所示，本實施例中，供電設備的網絡接口模塊1-1為RJ45接口，RJ45接口包括:8個管腳。

其中，供電設備的RJ45接口的1-2/3-6管腳是網絡數據線，與受電設備的RJ45接口的1-2/3-6管腳一一對應連接，通過將供電設備的RJ45接口與受電設備的RJ45接口插接，傳輸網絡數據至受電端設備。供電設備的RJ45接口的4-5/7-8管腳是電源線，與受電設備的RJ45接口的4-5/7-8管腳一一對應連接，可將輸入電源傳送至受電端設備。

本實施例中，通訊線ESD保護電路1-3通過網絡數據線1-2與RJ45接口的1-2以及3-6管腳連接。

電源短路保護電路1-6的輸出端通過電源線1-7與RJ45接口的4-5以及7-8管腳連接。

如圖3所示，本實施例中，電源上電順序控制電路1-5包括：主控單元U7、信號開關Q2以及功率開關Q1。

主控單元U7用於間隔預設時間接收電源模塊70的電能並輸出高電平。

信號MOS管Q2與主控單元U7的輸出端連接，在主控單元U7輸出高電平時導通。

功率MOS管Q1與信號MOS管Q2的輸出端連接，在信號MOS管Q2導通時導通並輸出低電平時，所述功率MOS管Q1導通，輸出電能至電源短路保護電路1-6。

電源上電順序控制電路1-5主要器件包括單片機U7、信號MOS管Q2、功率MOS管Q1。由於供電設備通常包含有多路的供電通道，通過一路供電通道為一個受電設備供電及傳輸數據。優選的，供電端設備支持16路供電通道。當供電端設備接入多個受電端設備時，為了使多個供電設備能夠順序上電，因此通過單片機U7程序控制16路供電通道順序上電，每路上電時間間隔可調節，本系統中優選設置為30秒。具體的，當單片機U7輸出高電平，信號開關Q2導通，功率開關Q1導通，從而受電端設備得電。本實施例中，信號開關Q2和功率開關Q1均可採用MOS管。信號開關Q2優選為60V，115mA的N-MOS管，功率開關Q1優選用60V，26A的P-MOS管。

電源上電順序控制電路1-5的運用，使系統的上電過衝功率減小，可減小模塊電源的功率，節約成本，並且由於使用單片機進行控制，因此可遠程控制每路供電通道的開啟和關閉。

請繼續參考圖3，本實施例中，電路短路保護電路1-6包括功率肖特基二極體D1、壓敏電阻F1以及可恢復保險絲F2。

功率肖特基二極體D1的陽極與電源上電順序控制電路1-5的輸出端連接，陰極串接可恢復保險絲F2後接直流電源。

壓敏電阻F1一端與功率肖特基二極體D1的陰極連接，一端接地。

電源短路保護電路1-6主要器件包括功率肖特基二極體D1、壓敏電阻F1以及可恢復保險絲F2。對於受電端設備電源接入無防呆和無極性的場合，肖特基二極體D1可以起到防呆作用，保證電源不會發生短路。壓敏電阻F1用於電源埠的浪湧保護。可恢復保險絲F2用於電源線路的短路保護，當供電通道有短路發生時，輸出電流急劇增加，可恢復保險絲F2斷開電源供電；可恢復保險絲F2的選型可根據負載和網線承載的功率來選擇，選用可恢復保險絲要考慮工作電壓值，不能低於最大的工作電壓值，可恢復保險絲在系統中優選使用的參數是1.1A，72V。

本實施例中，通訊線ESD保護電路1-3包括:網絡變壓器T2。

網絡變壓器T2的輸入和輸出端分別連接有瞬態抑制二極體(U1/U2/U5/U6)。

網絡變壓器T2的輸出端還連接有陶瓷防雷管(U3/U4)。

如圖4所示，通訊線短路保護電路1-4由4個電容(C1/C2/C3/C4)組成。由於網絡變壓器T2的RX1-/RX+(TX1-/TX+)差分對兩線之間的內阻很小，再加上電路板要對RX1-/RX+、TX1-/TX+做差分阻抗匹配，電路板布線的線寬一般比較小，在工程施工當中，8芯網線全部短路在一起時，差分對兩線之間RX1-/RX+(TX1-/TX+)形成環路，會燒毀網絡變壓器T2以及RX1-/RX+(TX1-/TX+)差分對的電路板銅箔，嚴重時會引起火災。利用電容隔直的特性，在RJ45接口到差分對RX1-/RX+(TX1-/TX+)之間串入電容，此方法可有效保護通訊線。電容(C1/C2/C3/C4)的選擇要考慮系統最大的做工電壓，容值不能偏大，本系統選擇100V，0.1uF。

通訊線短路保護電路1-4和電源短路保護電路1-6有效結合，電源線和通訊線之間，任意短接、任意錯接，均能有效保護，不會燒毀電路、外部線材和外部設備。

請繼續參考圖4，通訊線ESD保護電路1-3主要的器件有陶瓷防雷管(U3/U4)、瞬態抑制二極體(U1/U2/U5/U6)、網絡變壓器(T2)、電容(C1/C2/C3/C4)以及電阻(R1/R2/R3/R4)組成。

陶瓷放電管(U3/U4)構成第一級洩放路徑，用作大電流的洩放，洩放到CHGND；瞬態抑制二極體(U5/U6)、電容(C1/C2/C3/C4)構成第二級洩放路徑，中間用電容退耦；瞬態抑制二極體(U1/U2)、網絡變壓器T2以及電阻(R1/R2/R3/R4)構成第三級洩放路徑，中間用網絡變壓器T2和電阻(R1/R2/R3/R4)退耦。

瞬態抑制二極體(U1/U2/U5/U6)、網絡變壓器(T2)在電路中作為差模保護和共模保護。

瞬態抑制二極體的共模保護是保護後端電路，瞬態抑制二極體與網絡變壓器的地必須和後端電路的地是同一個地，即信號地GND。

本系統中大電流洩放地CHGND與地面連接，大電流洩放地CHGND和信號地GND，在PCBA是完全隔離；隔離間距優選控制3mm。

本系統採用的洩放路徑和地處理方法，測試結果表明：共模殘壓低、後端電路與大電流洩放地面進行了隔離，大地狀況的好壞與否對其影響不大；前端陶瓷放電管直接接地，將大電流直接洩放到大地，後端TVS起第二、三級保護，保護效果良好；穩定性好；減少了從前端過來的電流的路徑，從而很好地保護了後端的電路或者晶片。

實施例二：

如圖5所示，本實施例中，提供一種供電通道200，包括如實施例一所介紹的網線供電通道的保護電路模塊。

實施例三：

如圖6所示，本實施例中，提供一種供電設備300，包括如實施例二所介紹的供電通道200，以及，模塊電源70；模塊電源70與供電通道的電源上電和順序控制電路1-5連接。

本實施例中，供電通道的數量優選為16路。

模塊電源70的輸入是220V交流電源，經過模塊電源70的內部電路處理後，輸出9V～48V的直流電源，作為電源上電順序控制電路1-5的輸入電源。

實施例四：

如圖7所示，本實施例中，提供一種供電系統500，包括：如實施例三所介紹的供電設備300以及受電設備400。

以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。