专利名称：一种用于以太网供电的电子开关电路的制作方法
—种用于以太网供电的电子开关电路本发明涉及以太网供电技术，尤其涉及一种用于以太网供电的电子开关电路。以太网供电技术(POE)在无线覆盖，安防，等场合的应用越来越广泛，为规范各种应用，IEEE802. 3标准规定了两种标准应用，其中af标准规定的长期功率为13w，at标准规定的长期功率为25w，在满足这种标准的应用中，在供电端需采用PSE (power sourceequipment)设备进行供电,在受电端需采用F1D (power device)进行受电控制,通过标准规定了一系列的功率检测及功率限制相关协议及应用。满足该标准协议的应用能够实现安全的应用。由于标准协议的POE成本很高，而在一些实际应用中希望使用功率超过标准要求，在某些低端应用中，有各种非标应用需求存在，这些场合大量使用不符合标准要求的POE产品。在这些非标准的应用中，目前市场的产品只将电源供给网口输出(大部分采用4，5正，7，8负的供电模式)，或者只在回路中串联一个可恢复的保险丝，每个端口都是没有限流的，无法实现端口的精确功率限制，这些非标应用存在很大的安全隐患；可恢复保险的动作时间很长，容错性能差。本发明要解决的技术问题是提供一种适于非标应用，自动开启保护功能，可以防止安全隐患，容错性能好的用于以太网供电的电子开关电路。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种用于以太网供电的电子开关电路，包括正负输入端、正负输出端，输出电流米样电路、控制模块和电子开关，电子开关串接在电子开关电路的输入端和输出端之间；控制模块根据输出电流采样电路提供的输出电流采样值控制电子开关的通断，当输出电流超负荷时，控制电子开关关断，进行电流过载保护；电子开关关断后，控制模块检测输出负载状况，进行电路重启。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，包括输出电压采样电路，所述的控制模块为单片机，控制模块根据输出电压采样电路提供的输出电压采样值控制电子开关的通断，当输出电压超负荷时，控制电子开关关断，进行电压过载保护。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，控制模块根据输出电流采样电路提供的输出电流米样值和输出电压米样电路提供的输出电压米样值，确定输出功率是否超负荷，当输出功率超负荷时，控制电子开关关断，进行功率过载保护。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，电子开关关断后，控制模块控制电子开关重启，单片机发出PWM控制波形，控制电子开关处于PWM工作状态，输出电压低于输入电压。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，在重启阶段，控制模块根据电流采样值和电压采样值判断电路工作状态是正常、过载或短路，负载正常时，电子开关导通；负载短路或过载时，电子开关通过PWM控制限流工作。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，所述的电子开关是MOS管，所述的电流采样电路包括电流采样电阻，电流采样电阻的第一端接电子开关电路的负极输入端，电流采样电阻的第二端接MOS管的源极，MOS管的漏极接电子开关电路的负极输出端；M0S管的栅极接控制模块的控制信号输出端，电流采样电阻的第二端接控制模块的电流采样信号输入端。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，所述的控制模块包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的反相输入端接电流采样电阻的第二端，第一比较器的同相输入端接第一基准电压；第一比较器的输出端接第二比较器的同相输入端，第二比较器的反相输入端接第二基准电压；第二比较器的输出端接MOS管的栅极。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，第一电阻的一端接芯片工作电源，另一端接第一比较器的输出端；第一比较器的输出端通过第二电阻接第二比较器的同相输入端；第一二极管的阴极接第一比较器的输出端，阳极接第二比较器的同相输入端；第三电阻的一端接第二比较器的同相输入端，另一端接第二比较器的输出端。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，包括第一电容，第一电容的一端接第二比较器的同相输入端，另一端接地。以上所述的用于以太网供电的电子开关电路，包括输入滤波电容、输出滤波电容，滤波电感和第二二极管；M0S管的漏极通过滤波电感接电子开关电路的负极输出端，第二二极管的阳极接MOS管的漏极，阴极接电子开关电路的正极输出端；输出滤波电容接在电子开关电路的正、负极输出端之间，；输入滤波电容接在电子开关电路的正、负极输入端之间。本发明用于以太网供电的电子开关电路采用电子开关对输出进行控制，当输出电流超过设定的限值时，自动开启保护功能，切断输出，实现对电路功率限制，可以防止安全事故的发生。关断输出后控制模块检测输出负载状况，进行电路重启，容错性能较好。本发明够实现过载保护及短路保护，满足带载开机等各种条件下的应用。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明用于以太网供电的电子开关电路实施例1的原理图。图2是本发明用于以太网供电的电子开关电路实施例2的原理图。在图1所示的本发明用于以太网供电的电子开关电路的实施例1中，用于以太网供电的电子开关电路，包括正负输入端、正负输出端，输出电流米样电路、输出电压米样电路、单片机(MCU)、M0S管Ql，输入滤波电容C2、输出滤波电容Cl，滤波电感Tl和二极管Dl。MOS管Ql的漏极通过滤波电感Tl接电子开关电路的负极输出端，二极管Dl的阳极接MOS管Ql的漏极，阴极接电子开关电路的正极输出端。输出滤波电容Cl接在电子开关电路的正、负极输出端之间，。输入滤波电容C2接在电子开关电路的正、负极输入端之间。
电流采样电路包括电流采样电阻R1，电流采样电阻Rl的第一端接电子开关电路的负极输入端，第二端接MOS管Ql的源极。MOS管Ql的栅极接单片机(MCU)的控制信号输出端Drive,电流采样电阻Rl的第二端接单片机(MCU)的电流采样信号输入端Is。电压采样电路连接电子开关电路的正极输出端和单片机(MCU)的第一电压采样信号输入端Vin,连接电子开关电路的负极输出端和单片机(MCU)的第二电压米样信号输入端Vs。电子开关电路的正、负极输入端单片机(MCU)根据输出电流采样电路提供的输出电流采样值控制MOS管Ql的通断，当电子开关电路的输出电流超负荷时，控制MOS管Ql关断，进行电流过载保护。单片机(MCU)根据输出电压采样电路提供的输出电压采样值控制MOS管Ql的通断，当电子开关电路输出电压超负荷时，控制MOS管Ql关断，进行电压过载保护。单片机(MCU)根据输出电流米样电路提供的输出电流米样值和输出电压米样电路提供的输出电压采样值进行运算，确定电子开关电路输出功率是否超负荷，当输出功率超负荷时，控制MOS管Ql关断，进行功率过载保护。MOS管Ql关断后，单片机(MCU)控制MOS管Ql进行重启。此时，单片机发出PWM控制波形，控制MOS管Ql在PWM状态下工作，由于占空比小于1，此时电子开关电路的输出电压低于输入电压。在重启阶段，单片机(MCU)根据电流采样值和电压采样值判断电路工作状态是正常、过载或短路，负载正常时，MOS管Ql导通。负载短路时，MOS管Ql关断。过载时，MOS管Ql根据单片机(MCU)的PWM控制对电子开关电路实行限流工作。单片机进行输出电压采样以及MOS管电流采样。控制的基本原理如下当MOS管长期导通时，MOS管电流即为输出电流，但当电流大于设定值时，单片机关断MOS管Q1，然后单片机发出PWM波形，对MOS管Ql进行重启控制，同时检测输出电压和MOS管电流。根据输出电流和电压的检测，可以实现输出负载正常，过载，短路等各种状态的判断，通过这些状态的判断，对MOS管Ql进行导通，关断，PWM等各种控制，从而实现输出，保护，限流等各种工作状态。采用软件的方法，可以进行各种智能判断和控制，从而实现输出过载，短路的保护及重启。在重启模式下，电子开关电路工作于相当于一个Buck电路工作状态，输出电压低于输入电压，此时检测电子开关电流或输出电流，和输出电压，来判断输出负载的状态，在判断输出负载为正常，过载，短路等各种状态并进行相应重启或保护动作。该电子开关电路有三种工作状态A.电子开关直通状态电子开关完全导通,输入电压直接输出。B.电子开关关断状态电子开关完全关断，输出关断，这是一种保护状态。C.电子开关PWM工作状态此时电子开关工作在Buck电路状态,输出电压低于输入电压，根据检测结果，可以对输出电压，输出电流等进行相应判断，决定输出负载是否正常，过载，或者短路等，并进行各种工作状态的转换。实际工作时，正常工作在A状态，保护工作在B状态，重启或输出负载的判断时工作在C状态，通过这些状态之间的转换，实现对输出负载的限流控制。采用以上方式，可以进行输出过载后限流控制，也能够实现输出短路保护，或者在输出短路状态下长期工作，不会损坏，方便实际使用中的可靠使用。本发明用于以太网供电的电子开关电路的实施例2如图2所示。实施例2的主电路与实施例1的主电路相同，但控制电路由分立元件实现，控制电路包括第一比较器U3-C和第二比较器U3-D。第一比较器U3-C的反相输入端接电流采样电阻R2的第二端，第一比较器U3-C的同相输入端接第一基准电压ISET。第一比较器U3-C的输出端通过电阻R37接第二比较器U3-D的同相输入端，第二比较器U3-D的反相输入端接第二基准电压VREF。第二比较器U3-D的输出端接MOS管Q2的栅极。电阻R36的一端接芯片工作电源VDD，另一端接第一比较器U3-C的输出端。二极管D7的阴极接第一比较器U3-C的输出端，阳极接第二比较器U3-D的同相输入端。电阻R23的一端接第二比较器U3-D的同相输入端,另一端接第二比较器U3-D的输出端。电容C6的一端接第二比较器U3-D的同相输入端，另一端接地。当第一比较器U3-C检测到反相输入端的输入电压小于给定电压ISET时，第一比较器U3-C输出高电平，第二比较器U3-D也输出高电平，MOS管Q2完全导通；当第一比较器U3-C检测到反相输入端的输入电压大于给定电压ISET时,第一比较器U3-C输出低电平，同时导致当第二比较器U3-D动作，输出为低电平，MOS管Q2的栅极电压为低，使MOS管Q2关断；M0S管Q2关断后，第一比较器U3-C输出转为高电平，因此第二比较器U3-D在关断MOS管Q2 —个固定时间后,其自动变为输出高电平,使MOS管Q2导通。由于电子开关电路的端输出有电感L的作用，检测的电流不会突变，如果负载较小，输出电流不会达到或超过设定的电流值Iset，MOS管Q2将长期导通；如果负载超出范围或者输出短路，将导致MOS管Q2再次关断，这种情况下的工作状态为一个固定关断时间的PWM工作状态，输出电压将下降，从而输出电流得到了限制。采用此原理，可以实现输出功率的限流和保护后的自动启机，并能实现输出短路的情况下有限制的功率输出。
权利要求
1.一种用于以太网供电的电子开关电路，包括正负输入端和正负输出端，其特征在于，包括输出电流采样电路，控制模块和电子开关，电子开关串接在电子开关电路的输入端和输出端之间；控制模块根据输出电流采样电路提供的输出电流采样值控制电子开关的通断，当输出电流超负荷时，控制电子开关关断，进行电流过载保护；电子开关关断后，控制模块检测输出负载状况，进行电路重启。
2.根据权利要求1所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，包括输出电压采样电路，所述的控制模块为单片机，控制模块根据输出电压采样电路提供的输出电压采样值控制电子开关的通断，当输出电压超负荷时，控制电子开关关断，进行电压过载保护。
3.根据权利要求2所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，控制模块根据输出电流米样电路提供的输出电流米样值和输出电压米样电路提供的输出电压米样值，确定输出功率是否超负荷，当输出功率超负荷时，控制电子开关关断，进行功率过载保护。
4.根据权利要求2所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，电子开关关断后，控制模块控制电子开关重启，单片机发出PWM控制波形，控制电子开关处于PWM工作状态，输出电压低于输入电压。
5.根据权利要求4所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，在重启阶段，控制模块根据电流采样值和电压采样值判断电路工作状态是正常、过载或短路，负载正常时，电子开关导通；负载短路或过载时，电子开关通过PWM控制限流工作。
6.根据权利要求1所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，所述的电子开关是MOS管，所述的电流采样电路包括电流采样电阻，电流采样电阻的第一端接电子开关电路的负极输入端，电流采样电阻的第二端接MOS管的源极，MOS管的漏极接电子开关电路的负极输出端；M0S管的栅极接控制模块的控制信号输出端，电流采样电阻的第二端接控制模块的电流采样信号输入端。
7.根据权利要求6所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，所述的控制模块包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的反相输入端接电流采样电阻的第二端，第一比较器的同相输入端接第一基准电压；第一比较器的输出端接第二比较器的同相输入端，第二比较器的反相输入端接第二基准电压；第二比较器的输出端接MOS管的栅极。
8.根据权利要求7所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，第一电阻的一端接芯片工作电源，另一端接第一比较器的输出端；第一比较器的输出端通过第二电阻接第二比较器的同相输入端；第一二极管的阴极接第一比较器的输出端，阳极接第二比较器的同相输入端；第三电阻的一端接第二比较器的同相输入端，另一端接第二比较器的输出端。
9.根据权利要求7所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，包括第一电容，第一电容的一端接第二比较器的同相输入端，另一端接地。
10.根据权利要求6所述的用于以太网供电的电子开关电路，其特征在于，包括输入滤波电容、输出滤波电容，滤波电感和第二二极管；M0S管的漏极通过滤波电感接电子开关电路的负极输出端，第二二极管的阳极接MOS管的漏极，阴极接电子开关电路的正极输出端；输出滤波电容接在电子开关电路的正、负极输出端之间，；输入滤波电容接在电子开关电路的正、负极输入端之间。
全文摘要
本发明公开了一种用于以太网供电的电子开关电路，包括正负输入端、正负输出端，输出电流采样电路、控制模块和电子开关，电子开关串接在电子开关电路的输入端和输出端之间；控制模块根据输出电流采样电路提供的输出电流采样值控制电子开关的通断，当输出电流超负荷时，控制电子开关关断，进行电流过载保护；电子开关关断后，控制模块检测输出负载状况，进行电路重启。本发明采用电子开关对输出进行控制，能够实现输出过流控制，并在输出负载恢复正常情况下，重新输出工作；本发明够实现过载保护及短路保护，满足带载开机等各种条件下的应用。
文档编号H02H3/08GK103050932SQ20121053015
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者阮世良 申请人:深圳市高斯宝电气技术有限公司