(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811154370.5
(22)申请日 2018.09.29
(71)申请人 深圳市洪瑞光祥电子技术有限公司
地址 518000 广东省深圳市宝安区福永街
道和平社区永和路双金惠工业城B栋
二层
(72)发明人 唐灵军
(74)专利代理机构 深圳市世纪恒程知识产权代
理事务所 44287
代理人 胡海国 邵柱
(51)Int.Cl.
H02H 3/087(2006.01)
H04L 12/10(2006.01)
G05B 19/042(2006.01)
(54)发明名称一种基于单片机控制的POE供电系统(57)摘要本发明公开了一种基于单片机控制的POE供电系统，包括单片机、控制开关、开关驱动模块、短路保护模块、负载检测模块、限流模块、功率检测模块。负载依次经过控制开关、限流模块接地。单片机的开关控制输出端与开关驱动模块的受控端相连 接；开关驱动模块的信号输出端与控制开关的受控端相连接。控制开关与限流模块的公共节点与短路保护模块的检测端相连接；短路保护模块的信号输出端连接控制开关的受控端。控制开关的输入端经过负载检测模块与单片机的负载检测端口相连接。通过单片机实现POE握手供电，在供电端上电后通过检测受电端是否有电压变化判断是否有受电设备接入，电路结构简单，
成本低。权利要求书2页 说明书4页 附图3页CN 109309375 A 2019.02.05
C N 109309375
A
1.一种基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
包括供电接口模块、单片机、控制开关、开关驱动模块、短路保护模块、负载检测模块、限流模块、功率检测模块；
供电接口模块用于连接直流电源与负载；
负载依次经过控制开关、限流模块接地；
单片机的开关控制输出端与开关驱动模块的受控端相连接；开关驱动模块的信号输出端与控制开关的受控端相连接；
控制开关与限流模块的公共节点与短路保护模块的检测端相连接；短路保护模块的信号输出端连接控制开关的受控端；
控制开关的输入端经过负载检测模块与单片机的负载检测端口相连接；
控制开关与限流模块的公共节点经过功率检测模块与单片机的功率检测端口相连接。
2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
控制开关包含N型MOS管U7；
负载与N型MOS管U7的漏极相连接；
N型MOS管U7的源极经过限流模块接地；
开关驱动模块的信号输出端与N型MOS管U7的栅极相连接；
N型MOS管U7的源极与限流模块的公共节点连接短路保护模块的检测端；短路保护模块的信号输出端与
N型MOS管U7的栅极相连接；
N型MOS管U7的漏极经过负载检测模块与单片机的负载检测端口相连接；
N型MOS管U7的源极与限流模块的公共节点经过功率检测模块与单片机的功率检测端口相连接。
3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
开关驱动模块包含NPN型三极管Q12、电阻R120、电阻R39、电阻R132；
单片机的开关控制输出端经过电阻R120与NPN型三极管Q12的基极相连接；并且，直流电源依次经过电阻R39、电阻R120与NPN型三极管Q12的基极相连接；
NPN型三极管Q12的集电极与控制开关的受控端相连接；
直流电源经过电阻R132与控制开关的受控端相连接；
NPN型三极管Q12的发射极接地。
4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
短路保护模块包含NPN型三极管Q13、电阻R145；
控制开关与限流模块的公共节点经过电阻R145与NPN型三极管Q13的基极相连接；
NPN型三极管Q13的集电极与控制开关的受控端相连接；
NPN型三极管Q13的发射极接地。
5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
负载检测模块包含电阻R21、电阻R22、电容C11；
控制开关的输入端依次经过电阻R21、电阻R22接地；
电容C11与电阻电阻R22相并联。
6.根据权利要求1所述的基于单片机控制的POE供电系统，其特征在于：
供电接口模块的输入端的负极经过单向瞬态抑制管D15接地；
供电接口模块的输入端的正极与负极之间依次经过稳压管D5、R29相连接。
一种基于单片机控制的POE供电系统
技术领域
[0001]本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的POE供电系统。
背景技术
[0002]POE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作 任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点 AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的 技术。POE也被称为基于局域网的供电系统(POL,Power over LAN)或有源以 太网(Active Ethernet)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太 网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太 网系统和用户的兼容性。
[0003]现有的POE供电系统包括一个供电设备(也称供电端)，一个受电设备(也 称受电端)，供电设备与受电设备之间通过几条网线连接，其中通过网线A为 供电电压48V，通过网线B传送一个握手电压，网线A是否连通由开关来确定。 现有的这种POE供电设备中含有PSE 芯片，受电设备中含有PD芯片，当PSE芯 片与PD芯片吻合时，关闭开关使得网线A通路，使得供电设备对受电设备进 行供电。受电设备的种类有很多例如路由器、IP Phone等等，此类受电设备需 要电压为12V的直流电流进行供电。
[0004]众所周知，PSE芯片的价格不菲，因此，现有的POE供电系统价格高，难 以得到广泛应用。因此如何提供一种无须采用专门PSE芯片的POE供电系统就 成为急需解决的技术问题。
发明内容
[0005]针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于单片机控制的POE供电系 统，该系统通过单片机实现POE供电控制，解决了现有POE供电系统成本高的 问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
[0007]一种基于单片机控制的POE供电系统。包括供电接口模块、单片机、控制 开关、开关驱动模块、短路保护模块、负载检测模块、限流模块、功率检测 模块。供电接口模块用于连接直流电源与负载。负载依次经过控制开关、限 流模块接地。单片机的开关控制输出端K1与开关驱动模块的受控端相连接； 开关驱动模块的信号输出端K1_CON与控制开关的受控端相连接。控制开关与 限流模块的公共节点与短路保护模块的检测端相连接；短路保护模块的信号 输出端K1_CON连接控制开关的受控端。控制开关的输入端经过负载检测模块 与单片机的负载检测端口T1相连接。控制开关与限流模块的公共节点经过功 率检测模块与单片机的功率检测端口S1相连接。
[0008]进一步地，控制开关包含N型MOS管U7。负载与N型MOS管U7的漏极相 连接；N型MOS 管U7的源极经过限流模块接地；开关驱动模块的信号输出端 K1_CON与N型MOS管U7的栅极相连接；N型MOS管U7的源极与限流模块的 公共节点与短路保护模块的检测端相连接；短路保护模块的信号输出端 K1_CON与N型MOS管U7的栅极相连接；N型MOS管U7的漏极经过负载
检测 模块与单片机的负载检测端口T1相连接；N型MOS管U7的源极与限流模块的 公共节点经过功率检测模块与单片机的功率检测端口S1相连接。
[0009]进一步地，开关驱动模块包含NPN型三极管Q12、电阻R120、电阻R39、 电阻R132。单片机的开关控制输出端K1经过电阻R120与NPN型三极管Q12的 基极相连接；并且，直流电源依次经过电阻R39、电阻R120与NPN型三极管 Q12的基极相连接。NPN型三极管Q12的集电极与控制开关的受控端相连接。 直流电源经过电阻R132与控制开关的受控端相连接。NPN型三极管Q12的发射 极接地。
[0010]进一步地，短路保护模块包含NPN型三极管Q13、电阻R145。控制开关与 限流模块的公共节点经过电阻R145与NPN型三极管Q13的基极相连接；NPN 型三极管Q13的集电极与控制开关的受控端相连接。NPN型三极管Q13的发射 极接地。
[0011]进一步地，负载检测模块包含电阻R21、电阻R22、电容C11。控制开关 的输入端依次经过电阻R21、电阻R22接地；电容C11与电阻电阻R22相并联。
[0012]进一步地，供电接口模块的输入端的负极经过单向瞬态抑制管D15接地； 供电接口模块的输入端的正极与负极之间依次经过稳压管D5、R29相连接。
[0013]本发明的有益效果：
[0014](1)本发明仅通过单片机、控制开关及较少的无源元件既能实现POE握手 供电，在供电端上电后通过检测受电端是否有电压变化判断是否有受电设备 接入，电路结构简单，成本低，响应迅速，快速准确地实现多路受电端电源 通断。
[0015](2)通过功率检测模块对负载功率进行检测，保证负载在预设功率范围内 进行工作。
[0016](3)短路保护模块自动对供电电流进行检测，当发生电流过大时，短路保 护模块迅速感应，并控制控制开关断开，对控制开关及限流模块进行有效的 短路保护。
附图说明
[0017]图1为本发明的电路框图。
[0018]图2为图1中控制开关3的电路原理图。
[0019]图3为图1中开关驱动模块4的电路原理图。
[0020]图4为图1中短路保护模块5的电路原理图。
[0021]图5为图1中单片机2的电路示意图。
[0022]其中，图1至图5的附图标记为：供电接口模块1、单片机2、控制开关 3、开关驱动模块4、短路保护模块5、负载检测模块6、限流模块7、功率检 测模块8、直流电源9、负载10。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
[0024]如图1所示，一种基于单片机控制的POE供电系统，包括供电接口模块 1、单片机2、控制开关3、开关驱动模块4、短路保护模块5、负载检测模块 6、限流模块7、功率检测模块8。[0025]供电接口模块1是连接直流电源9与负载10(即POE设备)的线路； 供电接口模块1的输入端用于接入48V的直流电源9；供电接口模块1的负 载端用于为负载10供电。负载10依次经过控制开关3、限流模块7接地。 控制开关3设置在系统的低电位上，以满足单片机2
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