一种以太网供电滤波和安全启动装置的制作方法

1.本发明涉及硬件、电磁兼容和安规领域，尤其是涉及一种以太网供电滤波和安全启动装置。


背景技术：

2.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。以太网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。一个完整的poe系统包括供电端设备(pse，power sourcing equipment)和受电端设备(pd，powered device)两部分。
3.现有受电端设备技术方案：如图7，通过从网络变压器中心抽头1～4进行取电后，经过整流桥堆a和b，输出pd电源正和pd电源负。此时，整流后的电源对启动电容进行充电，防护器件进行对启动电容上电瞬间的突波进行电压钳位。经过pd芯片对于启动电容两端电压侦测后，pd芯片工作，通过pwm系统电源正和pwm系统电源负向pwm系统进行供电。pwm系统输出至负载侧的输出电源正和输出电源负。跨接电容引导pwm系统与负载之间的电磁emi噪声回路。
4.现有技术缺点：以太网供电系统引入了原本以太网不存在的电磁emi噪声问题。现有太网供电方案存在以下缺点：1)无法同时兼顾电磁emi噪声问题和漏电安规认证问题。仅通过增加跨接电容容值会导致漏电流增加，但不增加跨接电容容值无法满足电磁emi性能要求。2)需要增加防护器件进行启动电容两端的突波保护，成本高，体积大。


技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术的以太网供电网络多次插拔启动电容损坏问题、电磁emi噪声问题和漏电安规认证问题的问题，提供一种以太网供电滤波和安全启动装置，提供启动电容同时引导系统内部电磁emi噪声流向，阻碍外部进入的共模噪声并充分滤除差模噪声，提高启动电容的耐压能力，防止多次拔插上电损坏启动电容。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种以太网供电滤波和安全启动装置，包括滤波模块，滤波模块输入端连接整流桥堆，整流桥堆输入端分别通过四个中心抽头连接有网络变压器输出端，滤波模块输出端连接有pd芯片，pd芯片输出端连接有pwm系统，pwm系统输出端与负载连接，滤波模块包括共模电感和启动模块，启动模块包括串联电容组和接地模块，共模电感输入端与整流桥堆输出端连接，共模电感输出端与启动模块连接，接地模块还与负载连接。
7.共模电感用来滤除以太网电磁emi噪声，两个电容串联提供pd芯片启动电容，还可
同时与共模电感寄生的差模感量组成一阶滤波，接地模块用来限制漏电流，同时还可引导系统内部电磁emi噪声流向。
8.作为优选，所述共模电感包括共模电感l3，串联电容组包括电容c14和电容c38，整流桥堆包括整流桥d21和整流桥d27，共模电感l3正向输入端分别与整流桥d21正向输出端和整流桥d27正向输出端连接，共模电感l3负向输入端分别与整流桥d21负向输出端和整流桥d27负向输出端连接，共模电感l3正向输出端分别与电容c14一端和pd芯片电源正极连接，共模电感l3负向输出端分别与电容c38一端和pd芯片电源负极连接，电容c14另一端、电容c38另一端与接地模块连接。
9.作为优选，所述接地模块为安全接地点。
10.接地模块为一个印制电路板上的安全点，改变传统方式，取代原有跨接在pwm系统和电源输出负之间的电容。与串联的启动电容复用，能够将系统内部的电磁emi噪声引导回流在系统内，防止噪声外溢，引起其他系统电磁兼容问题。
11.作为优选，pwm系统与负载连接处为电源输出负极，电源输出负极接地。
12.作为优选，共模电感计生差模感量，寄生的差模感量与串联电容组构成一阶滤波器。
13.当以太网中有外部电磁emi噪声沿着中心抽头1～4进入以太网供电系统时，会遇到不同形式的滤波器件。
14.对共模噪声来说，共模电感提供一个共模高阻抗，能够阻碍外部进入的共模噪声；对差模噪声来说，共模电感寄生的差模感量与后端的两个电容组成一阶滤波器，充分滤除差模噪声。
15.同时，两个串联的电容取代传统的pd启动电容，通过相互串联的方式提高启动电容的耐压能力，防止多次插拔上电瞬间的冲击电压损坏启动电容。同时可通过调节两个串联电容的容值进行一阶滤波器的截止频率设计，对于内外部的噪声均有滤除效果。
16.作为优选，所述共模电感l3型号为dlw5btm102tq2。
17.作为优选，所述整流桥d21和整流桥d27型号为df10s
‑
d。
18.因此，本发明具有如下有益效果：1.本发明采用滤波模块、启动模块以及接地模块。滤波模块抑制以太网电磁emi噪声，启动模块提供高耐压启动电容组及组合滤波器，接地模块限制漏电流的同时提供内部电磁emi噪声回路；2.滤波模块可抑制pwm系统外和pwm系统内的电磁emi噪声，并且与串联的电容组成一阶滤波器；串联电阻同时作为启动模块为pd芯片提供启动电容，还可同时与共模电感寄生的差模感量组成一阶滤波；3.接地模块为一个印制电路板上的安全点，改变传统方式，取代原有跨接在pwm系统和电源输出负之间的电容，与串联的启动电容复用，能够将系统内部的电磁emi噪声引导回流在系统内，防止噪声外溢引起其他系统电磁兼容问题。
附图说明
19.图1是本实施例的结构框图。
20.图2是本实施例网络变压器的电路原理图。
21.图3是本实施例整流桥堆的电路原理图。
22.图4是本实施例滤波模块的电路原理图。
23.图5是本实施例pd芯片及其外围电路的电路原理图。
24.图6是本实施例pwm系统及负载的电路原理图。
25.图7是现有技术的结构框图。
26.图中：1、滤波模块 101、共模电感 102、启动模块 103、接地模块 2、网络变压器 201、中心抽头一 202、中心抽头二 203、中心抽头三 204、中心抽头四 3、整流桥堆 4、pd芯片 5、pwm系统 6、负载。
具体实施方式
27.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
28.实施例：本实施例提供了一种以太网供电滤波和安全启动装置，如图1所示，包括依次连接的网络变压器2、整流桥堆3、滤波模块1、pd芯片4、pwm系统5和负载6。
29.以太网供电滤波和安全启动装置的电路原理图如图2
‑
6所示，滤波模块1包括共模电感101和启动模块102，启动模块102包括串联电容组和接地模块103，共模电感101包括共模电感l3，串联电容组包括电容c14和电容c38，整流桥堆包括整流桥d21和整流桥d27，共模电感101计生差模感量，寄生的差模感量与串联电容组构成一阶滤波器，共模电感l3正向输入端分别与整流桥d21正向输出端和整流桥d27正向输出端连接，共模电感l3负向输入端分别与整流桥d21负向输出端和整流桥d27负向输出端连接，共模电感l3正向输出端分别与电容c14一端和pd芯片电源正极连接，共模电感l3负向输出端分别与电容c38一端和pd芯片电源负极连接，电容c14另一端、电容c38另一端与接地模块103连接。
30.本实施例通过从网络变压器2的中心抽头一201、中心抽头二202、中心抽头三203和中心抽头四204进行去电后，经过整流桥堆3输出pd电源正和pd电源负，整流后的电源对启动模块102充电，经过pd芯片4对于启动模块102两端电压侦测后，pd芯片4工作，输出pwm系统电源正和pwm系统电源负，通过pwm系统电源正和pwm系统电源负向pwm系统5进行供电，pwm系统输出至负载侧的输出电源正和输出电源负，接地模块103通过一个印制电路板上的安全接地点与串联启动模块102的串联电容组复用，取代了图7中现有技术使用跨接电容的传统方式，能够将系统内部的电磁emi噪声引导回流在系统内，防止噪声外溢，引起其他系统电磁兼容问题。
31.共模电感用来滤除以太网电磁emi噪声，两个电容串联提供pd芯片启动电容，还可同时与共模电感寄生的差模感量组成一阶滤波；一个印制电路板的点用来限制漏电流，同时还可引导系统内部电磁emi噪声流向。
32.当以太网中有外部电磁emi噪声沿着中心抽头一～四进入以太网供电系统时，会遇到不同形式的滤波器件对共模噪声来说，共模电感提供一个共模高阻抗，能够阻碍外部进入的共模噪声；对差模噪声来说，共模电感寄生的差模感量与后端的两个电容组成一阶滤波器，充分滤除差模噪声。
33.同时，两个串联的电容取代传统的pd启动电容，通过相互串联的方式提高启动电容的耐压能力，防止多次插拔上电瞬间的冲击电压损坏启动电容，同时通过调节两个串联电容的容值进行一阶滤波器的截止频率设计，对于内外部的噪声均有滤除效果。
34.一个印制电路板上的安全点，改变传统方式，取代原有跨接在pwm系统和电源输出负之间的电容，与串联的启动电容复用，能够将系统内部的电磁emi噪声引导回流在系统内，防止噪声外溢引起其他系统电磁兼容问题。
35.上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。