一种降低交换机空载功率的装置的制作方法

1.本实用新型涉及交换机技术领域，尤其是指一种降低交换机空载功率的装置。


背景技术：

2.六级能效是当前电源领域中一个能耗的新标准。目前的pd设备的供电装置中，在整机通电后空载状态下电源与poe主板上ic与供电器件均处于工作状态，实际会损耗部分功率，加大了空载功率，而空载功率过大，则会拉低六级能效整体效率计算。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术的问题提供一种降低交换机空载功率的装置，能够识别pd设备的插入，实现空载不供电降低空载损耗的目的。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种降低交换机空载功率的装置，包括控制器u3、正极开关选择模块、负极开关选择模块、pd识别模块、电源使能模块以及供电模块；所述正极开关选择模块设置有识别电压输入端、供电电压输入端、正极电压输出端以及正极闭合控制端；所述负极开关选择模块设置有负极电压输入端、识别电压输出端以及负极闭合控制端；接入pd设备时， pd设备的正极与所述正极电压输出端连接，pd设备的负极与所述负极电压输入端连接；所述负极开关选择模块的识别电压输出端与所述pd识别模块的输入端连接，所述pd识别模块的输出端与所述控制器 u3连接；所述电源使能模块的输入端与所述控制器u3连接，所述电源使能模块的输出端与所述供电模块的连接，所述控制器u3通过电源使能模块控制所述供电模块是否输出供电电压，所述供电模块的电压输出端与所述正极开关选择模块的供电电压输入端连接；所述控制器u3与所述正极闭合控制端和所述负极闭合控制端均连接，且通过正极闭合控制端控制正极电压输出端与识别电压输入端连接或者与供电电压输入端连接。
5.优选的，所述正极开关选择模块包括第一继电器ls1以及第一闭合控制单元，所述第一继电器ls1的常开触点为识别电压输入端，第一继电器ls1的闭合触点为供电电压输入端，第一继电器ls1的开关端为正极电压输出端，所述第一闭合控制单元的输入端为所述正极闭合控制端，所述第一闭合控制单元用于控制第一继电器ls1的线圈是否通电进而控制第一继电器ls1是否吸合；所述负极开关选择模块包括第二继电器ls2以及第二闭合控制单元，所述第二继电器ls2的常开触点为识别电压输出端，第二继电器ls2的开关端为负极电压输入端，所述第二闭合控制单元的输入端为负极闭合控制端，所述第二闭合控制单元用于控制第二继电器ls2的线圈是否通电进而控制第二继电器ls2是否吸合。
6.优选的，所述第一闭合控制单元包括开关管q1、电阻r50、电阻 r40以及二极管d2，所述控制器u3通过电阻r50与开关管q1的控制端连接，所述开关管q1的开关端与所述第一继电器ls1的线圈连接，所述电阻r40的两端分别与开关管q1的控制端以及地端连接，所述二极管d2的两端分别与第一继电器ls1的线圈的两端连接，二极管d2的阳极与开关管q1的开关端连接。
7.优选的，所述第二闭合控制单元包括开关管q2、电阻r51、电阻 r41以及二极管d3，所述控制器u3通过电阻r51与开关管q2的控制端连接，所述开关管q2的开关端与所述第二继电器ls2的线圈连接，所述电阻r41的两端分别与开关管q2的控制端以及地端连接，所述二极管d3的两端分别与第二继电器ls2的线圈的两端连接，二极管d3的阳极与开关管q2的开关端连接。
8.优选的，所述pd识别模块包括电阻r45、比较器u7b、二极管d18、开关管q3以及分压单元，所述负极开关选择模块的识别电压输出端通过所述电阻r45与所述比较器u7b的正向输入端连接，所述比较器 u7b的反向输入端与所述分压单元的输出端连接，所述比较器u7b的输出端与二极管d18的阳极连接，二极管d18的阴极与所述开关管q3 的控制端连接，开关管q3的开关端与所述控制器u3连接。
9.优选的，所述pd识别模块还包括电阻r44、比较器u7a以及二极管d4，所述负极开关选择模块的识别电压输出端通过所述电阻r44与所述比较器u7a的正向输入端连接，所述比较器u7a的反向输入端与所述分压单元的输出端连接，所述比较器u7a的输出端与二极管d4 的阳极连接，二极管d4的阴极与所述开关管q3的控制端连接。
10.优选的，所述电源使能模块包括开关管q5、开关管q6、电阻r55、电阻r54、电阻r57以及电阻58，所述控制器u3通过电阻r55与开关管q5的控制端连接，开关管q5的开关端与开关管q6的控制端连接，电阻r54为开关管q5的开关端的上拉电阻，开关管q5的开关端通过电阻r57与开关管q6的开关端连接，开关管q6的开关端与所述供电模块连接。
11.优选的，所述降低交换机空载功率的装置还包括提示灯模块，所述提示灯模块包括均与所述控制器u3连接的提示灯led1以及提示灯 led2，所述提示灯led1用于显示供电模块是否处于工作状态，所述提示灯led2用于显示供电模块的供电量。
12.本实用新型的有益效果：
13.本实用新型提供的一种降低交换机空载功率的装置，初始状态下，正极电压输出端与识别电压输入端连接；当接入pd设备，则正极开关选择模块、pd设备和负极开关选择模块形成回路，此时负极开关选择模块的识别电压输出端输出电压到pd识别模块，pd识别模块接收到电压信号后，则输出识别电压到控制器u3，控制器u3检测到pd识别模块的输出端有电平变化时，则发送控制信号到电源使能模块，电源使能模块则控制供电模块供电输出电压到正极开关选择模块的供电电压输入端，并且控制器u3发送控制信号到正极闭合控制端和负极闭合控制端，使正极开关选择模块的正极电压输出端与供电电压输入端连接，同时使负极开关选择模块的负极电压输入端断开与识别电压输出端的连接，使得供电模块的电压通过pd设备形成供电回路，实现为pd设备供电。本实用新型通过识别是否有pd设备的插入来控制供电模块是否有电压输出，也就是空载时不对其他器件供电，进而降低没有pd设备插入时的功率。
附图说明
14.图1为本实用新型的结构框图；
15.图2为本实用新型的电路原理图；
16.图3为本实用新型的提示灯模块的电路原理图。
17.在图1至图3中的附图标记包括：
18.1-正极开关选择模块，2-负极开关选择模块，3-pd识别模块，4-电源使能模块，5-供电模块，6-分压单元，7-提示灯模块。
具体实施方式
19.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
20.本实施例提供的一种降低交换机空载功率的装置，如图1，包括控制器u3、正极开关选择模块1、负极开关选择模块2、pd识别模块3、电源使能模块4以及供电模块5；所述正极开关选择模块1设置有识别电压输入端、供电电压输入端、正极电压输出端以及正极闭合控制端；所述负极开关选择模块2设置有负极电压输入端、识别电压输出端以及负极闭合控制端；接入pd设备时，pd设备的正极与所述正极电压输出端连接，pd设备的负极与所述负极电压输入端连接；所述负极开关选择模块2的识别电压输出端与所述pd识别模块 3的输入端连接，所述pd识别模块3的输出端与所述控制器u3连接；所述电源使能模块4的输入端与所述控制器u3连接；所述正极闭合控制端和所述负极闭合控制端均与所述控制器u3连接；所述电源使能模块4的输出端与所述供电模块5的连接，所述供电模块5的电源输出端与所述正极开关选择模块1的供电电压输入端连接。优选的，控制器u3可以为单片机、嵌入式等控制系统。
21.具体地，如图1所示，初始状态下，正极电压输出端与识别电压输入端连接，识别电压输入端接入5v电压；具体工作原理为：没有接入pd设备时，正极开关选择模块1和负极开关选择模块2之前没有形成回路，因而负极开关选择模块2的识别电压输出端没有电压输出，因而pd识别模块3的输出端不会有电平的变化，因而控制器 u3不会输出控制信号到电源使能模块4，电源使能模块4没有动作，因而供电模块5不会有供电电压输出，则本实施例的装置的其他器件则不会消耗电源功率，也就是降低了空载时的电源功耗。当接入pd 设备，则正极开关选择模块1、pd设备和负极开关选择模块2形成回路，初始状态为识别电压输入端的5v电压供电，此时负极开关选择模块2的识别电压输出端输出电压到pd识别模块3，pd识别模块 3接收到电压信号后，则输出识别电压到控制器u3，控制器u3检测到pd识别模块3的输出端有电平变化时，则发送控制信号到电源使能模块4，电源使能模块4则控制供电模块5输出电压到正极开关选择模块1的供电电压输入端，并且控制器u3发送控制信号到正极闭合控制端和负极闭合控制端，使正极开关选择模块1的正极电压输出端与供电电压输入端连接，同时使负极开关选择模块2的负极电压输入端断开与识别电压输出端的连接，使得供电模块5的电压通过pd 设备形成供电回路，实现为pd设备供电。本实用新型通过识别是否有pd设备的插入来控制供电模块5是否有电压输出，也就是空载时不对其他器件供电，进而降低没有pd设备插入时的功率。
22.本实施例提供的一种降低交换机空载功率的装置，如图1、图2，正极开关选择模块1包括第一继电器ls1以及第一闭合控制单元，第一继电器ls1的常开触点为识别电压输入端，第一继电器ls1的闭合触点为供电电压输入端，第一继电器ls1的开关端为正极电压输出端，第一闭合控制单元的输入端为正极闭合控制端，第一闭合控制单元用于控制第一继电器ls1的线圈是否通电进而控制第一继电器 ls1是否吸合；负极开关选择模块2包括第二
继电器ls2以及第二闭合控制单元，第二继电器ls2的常开触点为识别电压输出端，第二继电器ls2的开关端为负极电压输入端，第二闭合控制单元的输入端为负极闭合控制端，第二闭合控制单元用于控制第二继电器ls2的线圈是否通电进而控制第二继电器ls2是否吸合。
23.如图2，本实施例的pd识别模块3包括电阻r45、比较器u7b、二极管d18、开关管q3以及分压单元6，负极开关选择模块2的识别电压输出端通过电阻r45与比较器u7b的正向输入端连接，比较器u7b的反向输入端与分压单元6的输出端连接，比较器u7b的输出端与二极管d18的阳极连接，二极管d18的阴极与开关管q3的控制端连接，开关管q3的开关端与控制器u3连接。其中，pd识别模块3还包括电阻r44、比较器u7a以及二极管d4，负极开关选择模块2的识别电压输出端通过电阻r44与比较器u7a的正向输入端连接，比较器u7a的反向输入端与分压单元6的输出端连接，比较器 u7a的输出端与二极管d4的阳极连接，二极管d4的阴极与开关管 q3的控制端连接。本实施例的pd识别模块3设置有相应的滤波元件，如电阻r53、电容c32等，滤波方式为现有技术，此处不做详细的说明。
24.如图2所示，本实施例的电源使能模块4包括开关管q5、开关管q6、电阻r55、电阻r54、电阻r57以及电阻58，所述控制器 u3通过电阻r55与开关管q5的控制端连接，开关管q5的开关端与开关管q6的控制端连接，电阻r54为开关管q5的开关端的上拉电阻，开关管q5的开关端通过电阻r57与开关管q6的开关端连接，开关管q6的开关端与所述供电模块5连接。
25.具体地，如图2所示，是本实施例的电路原理图。本实施例中，选择第一继电器ls1和第二继电器ls2，来控制电压选择。当没有 pd设备接入时，第一继电器ls1和第二继电器ls2均处于断开的状态，第一继电器ls1的pin2和pin3接通，pin6和pin7接通；第二继电器ls2的pin2和pin3接通，pin6和pin7接通；由于没有接入pd设备，所以第一继电器ls1和第二继电器ls2之间没有形成回路，所以没有电压信号输入到pd识别模块3，因而pd识别模块3 的输出端pd_int的电平没有变化，也就是说控制器u3的pin11引脚没有检测到pd识别模块3的输出端pd_int的变化，所以控制器 u3的pin4引脚不会输出控制电压到电源使能模块4，因而电源使能模块4不输出使能控制信号到供电模块5，供电模块5也就没有电压输出，现有技术中的供电模块5一般输出的是55v的电压，所以与该55v电压连接的ic等器件便不会工作，从而有效降低空载(没有 pd设备)时的电源损耗。
26.当接入pd设备时，由于所有标准的pd设备中都有25k电阻，所以接入pd设备后，5v电压通过电阻r38、第一继电器ls1的pin2 与pin3脚，再经过vmain_out从网线正极与pd设备内部标准25k 电阻分压形成3v电压，3v电压再从网线负极经过第二继电器ls2 的pin3与pin2脚形成回路，并输出电压信号经过pd_m网络接通电阻r45，比较器u7b将电阻r45输出的电压与反向输入端的基准电压vref进行电压比较，接着比较器u7b的输出端输出高电平，使开关管q3导通，此时与控制器u3连接的pd_int端的电平产生变化，控制器u3的pin11引脚侦测到pd_int端的电平产生变化，则随后控制器u3的pin4脚输出高电平，使得开关管q5、开关管q6 导通，vmain_run端则输出低电平，该低电平输入到供电模块5 后，使供电模块5输出55v，并且控制器u3的pin5同时输出高电平到开关管q2和开关管q1的控制端，使得开关管q1和开关管q2 均导通，进而控制第一继电器ls1和第二继电器ls2吸合，第一继电器ls1的pin3与pin4导通，pin5与pin6接通，则供电电压输入端的55v、正极开关选择模块1与负极开关选择模块2形成回路，实现为pd设备供电。当拔出pd设备后，由于检测不到pd设备内的25k电阻，没有产生3v的分压，于是控制器u3可控制供电模块 5暂停产生55v的供电电压，则与
55v电压连接的其他器件，则停止工作，降低电源损耗。
27.其中，比较器u7a的工作原理与比较器u7b相同，检测的是 pd_s端的电压。而分压单元6如图2所示，主要是为比较器u7a和比较器u7b提供基准电压。另外，在pd识别模块3中，还设置有多个滤波单元，主要用于滤除电压信号传输过程中的杂质信号，避免影响电压比较结果。进一步的，本实施例还设置有提示灯模块7，如图 3所示，包括均与控制器u3连接的提示灯led1以及提示灯led2，提示灯led1用于显示供电模块5是否处于工作状态，提示灯led2 用于显示供电模块5的供电量，可根据实际情况设置，本实施例不做限制。
28.本实施例中，当pd设备没有插入，控制器u3读取不到25k分压电阻的电压，便不会使能电源部分，电源55v没有输出，实现空载效率最优。当插入pd设备时，pd设备内部的电阻分压，控制器u3 读取到分压电阻电压变化，才会操作电源使能模块4来使供电模块5 输出55v，随后吸合第一继电器ls1，55v通过pd设备形成回路，完成供电。电路原理上本实施例首先通过第一继电器ls1和第二继电器ls2之间的配合，控制输入到电阻r45上的电压，再由pd识别模块3进行pd设备接入的电压的识别，从而操控控制器u3是否有信号输出到电源使能模块4，而电源使能模块4实际上是供电模块5的使能控制端，控制供电模块5是否提供55v的电压给到pd设备，从而实现自动识别pd设备的插入的功能，灵活控制供电模块5是否产生55v电压，从而有效降低空载时的电源损耗，有助于六级能耗的实现。
29.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。