以太网供电设备及其供电方法技术

本申请公开了一种以太网供电设备，包括：镜像电路，连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输出与端口电流成预设比例的采样电流，预设比例为镜像电路的镜像比；采样转换电路，用于将采样电流转换成采样电压；折返保护电路，用于根据供电端口的端口电压产生折返保护信号，以及根据折返保护信号和采样电压产生误差放大信号；其中，镜像电路包括多个晶体管，误差放大信号用于控制镜像电路中晶体管的工作电流的大小。本申请还提供一种以太网供电方法，在负载发生异常时，随着供电端口电压的上升，折返保护信号电压值下降，折返保护信号的电压值与采样电压值的差值减小，从而使镜像电路中流经晶体管的电流减小，降低功耗。降低功耗。降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
以太网供电设备及其供电方法


[0001]本专利技术涉及以太网供电技术，更具体地，涉及用于以太网供电设备及其供电方法。

技术介绍

[0002]以太网供电(POE，Power over Ethernet)技术是指在现有以太网布线基础架构的基础上，通过网线为网络中终端设备提供直流供电的技术。在以太网供电技术中，网线兼有传输数据信号和直流供电的作用。该技术使终端设备无需依赖外部电源适配器供电，从而可以省去电源适配器、供电线缆和插头，节省布线与硬件成本。
[0003]以太网供电系统包括供电设备(Power Sourcing Equipment，PSE)和受电设备(Powered Device，PD)。PSE设备通过以太网线与PD设备连接，其中，以太网线可以为双绞线。每一条以太网双绞线一般包括四个线对。在采用以太网供电时，PSE设备可以以2个线对为PD设备供电。
[0004]PSE设备通过检测、分级来确定PD设备是否为合法的负载，以及划分PD设备所需要的功率等级，然后PSE根据PD设备所需的功率等级向PD设备提供相应的供电功率。
[0005]图1示出现有技术中以太网供电系统的结构示意图。参见图1，供电电源向整个以太网供电系统提供电源电压Vin，PSE设备通过镜像电路与供电端口连接，其中，镜像电路用于从供电端口获取端口电流Ip，并且镜像输出与所述负载电流成预设比例的采样电流。在正常供电过程中，镜像电路中的所有晶体管(例如晶体管的个数为n)均处于导通状态，供电端口处的端口电压Vp较低，与地电压相近，端口电流Iport会比PSE设备内设置的限流值Ilimit小。若PD设备发生异常情况，例如负载发生短路，供电端口处的端口电压Vp会快速升高至供电电压Vin，但是PSE设备中流经晶体管的电流I＝n*Ip不会有多大变化(参见图2)，则镜像电路的功耗P＝Vp*I会快速增加，从而使得PSE设备过热甚至工作异常。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种以太网供电设备及其供电方法。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供一种以太网供电设备，包括：镜像电路，连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输出与所述端口电流成预设比例的采样电流，所述预设比例为镜像电路的镜像比；采样转换电路，用于将所述采样电流转换成采样电压；折返保护电路，用于根据供电端口的端口电压产生折返保护信号，以及根据所述折返保护信号和所述采样电压产生误差放大信号；其中，所述镜像电路包括多个晶体管，所述误差放大信号用于控制镜像电路中晶体管的工作电流的大小。
[0008]优选地，所述折返保护信号反向跟随所述端口电压，其中，当所述端口电压上升时，所述折返保护信号下降；当所述端口电压下降时，所述折返保护信号上升。
[0009]优选地，当所述端口电压上升时，所述镜像电路的工作电流随着端口电压线性下降。
[0010]优选地，所述折返保护电路还根据失调电压和参考电压调节所述折返保护信号。
[0011]优选地，所述镜像电路包括第一开关阵列和第二晶体管，
[0012]所述第一开关阵列包括N个第一晶体管，所述N个第一晶体管并联连接在供电端口和接地端之间，所述N个第一晶体管的控制端均接收所述误差放大信号，N为正整数；第二晶体管连接在所述采样转换电路和接地端之间，所述第二晶体管的控制端接收所述误差放大信号。
[0013]优选地，所述采样转换电路包括第一电流镜单元和采样电阻，其中，第一电流镜单元的第一支路经由第二晶体管与接地端连接；所述第一电流镜单元的第二支路经由采样电阻与接地端连接；第一电流镜单元的第二支路和采样电阻之间的节点输出采样电压。
[0014]优选地，所述折返保护电路包括：折返电路，用于根据供电端口的端口电压产生折返保护信号；误差放大器，分别与所述折返电路和采样转换电路连接，用于根据所述折返保护信号和所述采样电压产生误差放大信号。
[0015]优选地，所述折返电路包括：折返单元，用于根据第一参考电压产生折返保护信号；调节单元，用于根据端口电压产生调节信号，其中，所述调节信号用于调节所述折返保护信号的大小。
[0016]优选地，所述调节单元还用于根据失调电压和第三参考电压产生所述调节信号。
[0017]优选地，所述镜像电路的工作电流随端口电压线性下降的斜率由所述失调电压和所述第三参考电压控制，其中，所述失调电压控制所述工作电流随端口电压下降的起始点，所述第三参考电压控制所述工作电流随端口电压下降的截止点。
[0018]优选地，所述折返单元包括第三晶体管至第六晶体管、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻，其中，第三晶体管、第四晶体管和第一电阻串联连接在内部供电电压和接地端之间；第五晶体管、第六晶体管和第二电阻串联连接在内部供电电压和接地端之间，第六晶体管和第二电阻之间的第一节点输出折返保护信号；第三晶体管的控制端、第五晶体管的控制端连接在一起，且与第三晶体管和第四晶体管之间的第五节点连接。
[0019]优选地，所述调节单元包括第七晶体管、第二运算放大器、第三电阻至第五电阻，其中，第七晶体管和第三电阻连接在第五晶体管和第六晶体管之间的第二节点和接地端之间；第二运算放大器的第一输入端接收第二参考电压，第二输入端与第七晶体管和第三电阻之间的第三节点连接，输出端与第七晶体管的控制端连接；第四电阻和第五电阻串联连接在供电端口和接地端之间，第四电阻和第五电阻之间的第四节点输出第二参考电压。
[0020]优选地，所述调节单元包括第七晶体管至第十三晶体管、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器以及第四电阻至第六电阻，其中，第七晶体管和第八晶体管连接在第五晶体管和第六晶体管之间的第二节点和接地端之间；第九晶体管和第十晶体管串联连接在内部供电电压和接地端之间；第十一晶体管、第十二晶体管、第六电阻和第十三晶体管串联连接在内部供电电压和接地端之间；第二运算放大器的第一输入端接收第二参考电压，第二输入端与第七晶体管和第八晶体管之间的第三节点连接，输出端与第七晶体管的控制端连接；第四电阻和第五电阻串联连接在供电端口和接地端之间，第四电阻和第五电阻之间的第四节点输出第二参考电压；第九晶体管和第十一晶体管的控制端连接在一起，并与第十一晶体管和第十二晶体管之间的第七节点连接；第八晶体管和第十晶体管的控制端连接在一起；第三运算放大器的第一输入端接收第一参考电压，第二输入端与第十二晶体管和第六电阻之间的第八节点连接，输出端与第十二晶体管的控制端
连接；第四运算放大器的第一输入端与第六电阻和第十三晶体管之间的第九节点连接，第二输入端接收第四参考电压，输出端与第十三晶体管的控制端连接；第五运算放大器的第一输入端与第九晶体管和第十晶体管之间的第十节点连接，第二输入端接收第三参考电压，输出端与第十晶体管的控制端连接。
[0021]优选地，所述调节单元还包括位于第六晶体管和第七晶体管之间的m个第一电流支路以及2m个第二电流镜单元，m为正整数；每个第一电流支路与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以太网供电设备，其特征在于，包括：镜像电路，连接在供电端口和接地端之间，用于将供电端口的端口电流镜像，并输出与所述端口电流成预设比例的采样电流，所述预设比例为镜像电路的镜像比；采样转换电路，用于将所述采样电流转换成采样电压；折返保护电路，用于根据供电端口的端口电压产生折返保护信号，以及根据所述折返保护信号和所述采样电压产生误差放大信号；其中，所述镜像电路包括多个晶体管，所述误差放大信号用于控制镜像电路中晶体管的工作电流的大小。2.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述折返保护信号反向跟随所述端口电压，其中，当所述端口电压上升时，所述折返保护信号下降；当所述端口电压下降时，所述折返保护信号上升。3.根据权利要求2所述的供电设备，其特征在于，当所述端口电压上升时，所述镜像电路的工作电流随着端口电压线性下降。4.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述折返保护电路还根据失调电压和参考电压调节所述折返保护信号。5.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述镜像电路包括第一开关阵列和第二晶体管，所述第一开关阵列包括N个第一晶体管，所述N个第一晶体管并联连接在供电端口和接地端之间，所述N个第一晶体管的控制端均接收所述误差放大信号，N为正整数；第二晶体管连接在所述采样转换电路和接地端之间，所述第二晶体管的控制端接收所述误差放大信号。6.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述采样转换电路包括第一电流镜单元和采样电阻，其中，第一电流镜单元的第一支路经由第二晶体管与接地端连接；所述第一电流镜单元的第二支路经由采样电阻与接地端连接；第一电流镜单元的第二支路和采样电阻之间的节点输出采样电压。7.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述折返保护电路包括：折返电路，用于根据供电端口的端口电压产生折返保护信号；误差放大器，分别与所述折返电路和采样转换电路连接，用于根据所述折返保护信号和所述采样电压产生误差放大信号。8.根据权利要求7所述的供电设备，其特征在于，所述折返电路包括：折返单元，用于根据第一参考电压产生折返保护信号；调节单元，用于根据端口电压产生调节信号，其中，所述调节信号用于调节所述折返保护信号的大小。9.根据权利要求8所述的供电设备，其特征在于，所述调节单元还用于根据失调电压和第三参考电压产生所述调节信号。10.根据权利要求9所述的供电设备，其特征在于，所述镜像电路的工作电流随端口电压线性下降的斜率由所述失调电压和所述第三参考电压控制，其中，所述失调电压控制所述工作电流随端口电压下降的起始点，所述第三参考电压控制所述工作电流随端口电压下
降的截止点。11.根据权利要求8或9所述的供电设备，其特征在于，所述折返单元包括第三晶体管至第六晶体管、第一运算放大器、第一电阻和第二电阻，其中，第三晶体管、第四晶体管和第一电阻串联连接在内部供电电压和接地端之间；第五晶体管、第六晶体管和第二电阻串联连接在内部供电电压和接地端之间，第六晶体管和第二电阻之间的第一节点输出折返保护信号；第三晶体管的控制端、第五晶体管的控制端连接在一起，且与第三晶体管和第四晶体管之间的第五节点连接。12.根据权利要求11所述的供电设备，其特征在于，所述调节单元包括第七晶体管、第二运算放大器、第三电阻至第五电阻，其中，第七晶体管和第三电阻连接在第五晶体管和第六晶体管之间的第二节点和接地端之间；第二运算放大器的第一输入端接收第二参考电压，第二输入端与第七晶体管和第三电阻之间的第三节点连接，输出端与第七晶体管的控制端连接；第四电阻和第五电阻串联连接在供电端口和接地端之间，第四电阻和第五电阻之间的第四节点输出第二参考电压。13.根据权利要求11所述的供电设备，其特征在于，所述调节单元包括第七晶体管至第十三晶体管、第二运...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建兴，
申请(专利权)人：上海超丰科技有限公司，
类型：发明
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