CN102129399B - 通信设备的故障保护装置及包括该装置的通信设备 - Google Patents
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Abstract
提供了一种通信设备的故障保护装置及包括该装置的通信设备。所述通信设备的故障保护装置，包括：故障采集电路，采集通信设备的至少一种故障信号并将采集的至少一种故障信号输入到故障判决电路；故障判决电路，根据从故障采集电路输入的故障信号判断通信设备的工作状态，并向开关控制电路输出制动控制信号；开关控制电路，根据制动控制信号向缓启动电路输出用于使能缓启动电路的电压，以对缓启动电路进行控制；缓启动电路，用于对通信设备进行缓启动。因此，可以使通信设备出现异常后关机，并在不人工断电重启的情况下，通信设备不会自动重启；可以将故障的脉冲告警输出整形成电平告警输出，保证了通信设备不会出现非故障状态下停止工作的风险。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备的故障保护，具体地讲，涉及一种通信设备的故障保护装置以及包括该故障保护装置的通信设备。
背景技术
如果通信设备中出现一些严重硬件故障而没能及时排除，则通信设备工作的环境会不断恶化，从而有可能引发单板损坏甚至安规事故。
在现有技术中，一般通过电压或者电流熔断器(比如保险管、空气开关等)保护通信设备或者通过热敏或光敏器件(比如热敏电阻、光感器件等)来对通信设备进行保护。
但是，电压或者电流熔断器需要在通信设备电压或者电流达到或超过保护器件的额定值之后才作用。如果保护器件不带自恢复功能，一旦起作用后就需要更换器件；如果保护器件带自恢复功能，通信设备会有反复重启的风险；而对于热敏和光敏器件，通信设备反复重启的风险更大。因此，现有技术中提供的保护方法也不够丰富。
发明内容
根据本发明，可以使通信设备出现异常后关机，在通信设备不人工断电重启的情况下，通信设备不会自动重启；并可以将故障的脉冲告警输出整形成电平告警输出，保证了通信设备不会出现非故障状态下停止工作的风险。因此，根据本发明的故障保护装置可保护通信设备，减少损失，防范事故发生。另外，本发明采用了可编程逻辑器件来解决上述问题，在不提高成本的前提下充分地利用了现有资源，具有设计简单、成本低的优点。
根据本发明的一方面，提供了一种通信设备的故障保护装置，包括：故障采集电路，采集通信设备的至少一种故障信号并将采集的至少一种故障信号输入到故障判决电路；故障判决电路，根据从故障采集电路输入的故障信号判断通信设备的工作状态，并向开关控制电路输出制动控制信号；开关控制电路，根据制动控制信号向缓启动电路输出用于使能缓启动电路的电压，以对缓启动电路进行控制；缓启动电路，用于对通信设备进行缓启动。
根据本发明的另一方面，故障判决电路可包括：可编程逻辑器件和寄存器，所述可编程逻辑器件以预定周期对每种故障信号进行采样，将采样的结果按顺序存储在与每种故障相应的至少两个寄存器中，并对存储在所述至少两个寄存器中的值进行判断，以确定是否出现该种故障。
根据本发明的另一方面，如果可编程逻辑器件确定与某种故障相应的寄存器中存储的值为预设的故障判别条件(例如：几个判别寄存器的值同为0x1)，则确定出现该故障。
根据本发明的另一方面，当确定存在一种故障或者多种故障的组合时，故障判决电路向开关控制电路输出高电平的制动控制信号。
根据本发明的另一方面，所述开关控制电路可包括可控硅二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，第二电阻和第三电阻串联连接之后与可控硅二极管并联构成并联电路，第一电阻与所述并联电路串联，电源经由第一电阻施加到可控硅二极管的阳极；可控硅二极管的阳极与第二电阻的一端连接，可控硅二极管的阴极与第三电阻的一端连接并接地，从故障判决电路输出的制动控制信号输入到可控硅二极管的控制极，施加到第三电阻的电压作为使能缓启动电路的使能信号输入到缓启动电路的使能端。
根据本发明的另一方面，经过第一电阻施加到可控硅二极管的电源满足下面的条件：在可控硅二极管导通后，只要通信设备不断电，经过第一电阻施加到可控硅二极管的电源就一直保持向可控硅二极管供电的状态，使得可控硅二极管的阳极电位高于阴极电位。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括故障保护装置的通信设备。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的通信设备的故障保护装置的示意性框图。
具体实施方式
由于通信设备成本高，对通信设备进行有效的保护尤其重要。因此，硬件设计既要提高可靠性又要控制成本，既要能保护单板等重要电路又要在通信设备掉电后可恢复，并且通信设备不能反复上下电。可控硅二极管的特性正好满足这一需求，因为可控硅二极管只有导通和截止两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，条件如下：
A、从截止到导通需要满足的条件：1、阳极电位高于阴极电位；2、控制极有足够的正向电压和电流，两者缺一不可。
B、维持导通所需要满足的条件：1、阳极电位高于阴极电位；2、阳极电流大于维持电流，两者缺一不可。
C、从导通到截止需要满足的条件：1、阳极电位低于阴极电位；2、阳极电流小于维持电流，任一条件即可。
本发明利用可控硅二极管和可编程逻辑器件给出了一种通信设备故障保护装置，使得通信设备能够在检测到各种故障(例如：主要芯片温度过高，风扇停转等)以后自动停止工作，从而保护通信设备。
图1是根据本发明示例性实施例的通信设备的故障保护装置的示意性框图。
所述故障保护装置可包括故障采集电路1、故障判决电路2、开关控制电路3和缓启动电路4。
其中，故障采集电路1采集通信设备的故障信号并将采集到的脉冲形式的故障信号输入到故障判决电路2。其中，故障采集电路1可采集至少一种故障信号。故障判决电路2根据输入的故障信号判断通信设备的工作状态，并向开关控制电路3输出制动控制信号。
举例来说，假设某单故障采集电路(即采集一种故障信号的电路)的故障信号以逻辑高电平“1”表示通信设备告警，以“0”表示没有通信设备告警。在故障判决电路2中，设置至少两个寄存器(相应于后面提到的故障判别寄存器)来对该故障信号进行判断。为了方便起见，这里以两个寄存器reg_alarm[0]、reg_alarm[1]为例。另外，寄存器在通信设备上电或者复位时，将初始默认值设置为“0x0”。
故障判决电路2包括预定数量的寄存器以存储按预定的采样周期从故障采集电路1采样的故障信号，并且故障判决电路2还包括可编程逻辑器件以按预定周期对脉冲形式的故障信号进行采样，将故障信号存储到相应的寄存器中，然后对寄存器中存储的故障信号进行判断并输出制动控制信号。假设第i(i为自然数)周期采样到的故障信号被存储到故障判决电路2中的寄存器reg_alarm[0]，同时reg_alarm[0]原有数据移存到reg_alarm[1]；同样，第i+1周期采样到的数据存入到寄存器reg_alarm[0]，同时reg_alarm[0]原有数据移存到reg_alarm[1]。这里，可编程逻辑器件对寄存器reg_alarm[0]、reg_alarm[1]中的值进行比较，如果寄存器reg_alarm[0]、reg_alarm[1]中的值都为“0x1”，则认为通信设备告警，可编程逻辑器件输出高电平“1”的制动控制信号；否则认为通信设备无告警，可编程逻辑器件输出低电平“0”的制动控制信号。这样可以简单地防止误判。这里，当然可以设置更多寄存器来进行更严格的判断。
当需要判断多种故障(故障1、2、3...n，n是自然数)时，对于故障信号k(k＝1，2...n)的判断都可采用类似上面的方法：为故障k定义m(其中，m表示自然数)个用于故障判别的寄存器(下面称作故障判别寄存器)reg_k_1、reg_k_2、reg_k_3....reg_k_m，一个用于故障输出的寄存器(下面称作故障输出寄存器)reg_k_alrm。这里，假设定义故障输出寄存器值为“0x1”时表示告警，“0x0”表示无告警。可编程逻辑器件按一定的采样周期将采样到的故障信号k按先进先出的顺序保存到与故障k相应的故障判别寄存器(reg_k_1、reg_k_2、reg_k_3...reg_k_m)中，以使得与故障k相应的故障判别寄存器中总保持着最近采样的m个故障信号的值。可编程逻辑器件对这m个故障判别寄存器的值进行判断，一旦确定所述m个故障判别寄存器的值符合故障k告警的特征(比如均为1或者其中的若干个为1等)，则将与故障k相应的故障输出寄存器reg_k_alrm置为“0x1”，否则，将故障输出寄存器reg_k_alrm置为“0x0”。
通过判别各种故障信号的故障输出寄存器reg_k_alrm(k＝1，2...n)的值，一旦发现某个故障输出寄存器的值为“0x1”或者由所述n个故障输出寄存器中的若干故障输出寄存器所构成的组合中的值都为“0x1”，就认为通信设备告警，可编程逻辑器件输出高电平“1”的制动控制信号；否则认为通信设备无告警，可编程逻辑器件输出低电平“0”的制动控制信号。
故障判决电路2中的可编程逻辑器件在对故障判别寄存器和故障输出寄存器进行初始化时将所有寄存器的初始值置为“0x0”，否则，在向可编程逻辑器件烧写目标代码时，可编程逻辑器件有可能制动包括在开关控制电路3中的可控硅二极管，并使可编程逻辑器件无法正常烧写目标代码。
开关控制电路3包括一个可控硅二极管D1和三个电阻R1、R2和R3。如图1所示，R2和R3串联连接，并与D1并联构成并联电路，而R1与所述并联电路串联，电源电压VDD_IN经由R1施加到D1的阳极，D1的阴极接地，并且从故障判决电路2输出的制动控制信号输入到D1的控制极。施加到R3的电压作为开关控制电路3的输出电压VDD_ENABLE，输入到缓启动电路4的使能端以使能缓启动电路4。根据VDD_IN的电压和缓启动电路4使能端电平、电流要求，R1的阻值可选取在1K欧姆到100K欧姆；R2的阻值可选取在0欧姆到2K欧姆；R3的阻值可选取在1K欧姆到100K欧姆；以保证VDD_ENABLE能够使能缓启动电路4。即，通信设备只要在正常工作状态就保证VDD_ENABLE为有效的高电平输出。
当VDD_IN输入有效时，开关控制电路3可工作，反之不工作。当连接到D1的控制极的制动控制信号为低电平“0”时，D1的控制极无电流输入，其阳极电位高于阴极，D1呈现为截止状态，VDD_IN通过电阻R1、R2、R3构成的分压电路输出高电平；当连接到D1的控制极的制动控制信号为高电平“1”时，D1的控制极有电流输入，其阳极电位高于阴极，可控硅D1为导通状态，D1的阳极为低电平，上述分压电路输出低电平。
另外，经过R1施加到可控硅二极管D1的电源VDD_IN必须满足下面所述的条件：在可控硅二极管D1导通后，只要通信设备不断电，经过R1施加到可控硅二极管D1的电源一直保持供电状态，即：只要通信设备不断电，可控硅二极管D1的阳极电位高于阴极电位。
缓启动电路4由缓启动芯片(未示出)和电源控制芯片(未示出)组成。缓启动电路4用于控制通信设备的单板上电启动时间，抑制单板在上电瞬间的电压/电流过冲，减小电压/电流过冲造成的电路损坏的风险，保护通信设备的单板电路。对于缓启动电路的实现，电源控制芯片厂商已提供完善、实用的解决方案，这里电源控制芯片可选择Intersil的Isl6115CBZA、TexasInstruments的TPS232311IPW等，所以将不在这里进行详细的描述。
VDD_ENABLE输入到电源控制芯片的Enable管脚(比如：Isl6115CBZA的PWRON管脚，TPS2311IPW的Enable管脚)。从缓启动电路4的缓启动电源输出管脚输出VDD_OUT，PW_ON可作为电源控制芯片的POWER_GOOD信号，可作为通信设备的电源使能信号的输入。
根据本发明示例性实施例，可控硅二极管可以使通信设备出现异常后关机，在通信设备不人工断电重启的情况下，通信设备不会自动重启；而可编程逻辑器件可以将故障的脉冲告警输出整形成电平告警输出，保证了通信设备不会出现非故障状态下停止工作的风险。因此，根据本发明的示例性实施例的通信设备的故障保护装置可保护通信设备，减少损失，防范事故发生。另外，在大部分的通信设备中，可编程逻辑器件是通信设备控制电路的重要组成部分，这也在不提高成本的前提下充分地利用了现有资源，具有设计简单、成本低的优点。
Claims (6)
1.一种通信设备的故障保护装置，包括：
故障采集电路，采集通信设备的至少一种故障信号并将采集的至少一种故障信号输入到故障判决电路；
故障判决电路，根据从故障采集电路输入的故障信号判断通信设备的工作状态，并向开关控制电路输出制动控制信号；
开关控制电路，根据制动控制信号向缓启动电路输出用于使能缓启动电路的电压，以对缓启动电路进行控制；
缓启动电路，用于对通信设备进行缓启动，
其中，所述开关控制电路包括可控硅二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，第二电阻和第三电阻串联连接之后与可控硅二极管并联构成并联电路，第一电阻与所述并联电路串联，电源经由第一电阻施加到可控硅二极管的阳极；可控硅二极管的阳极与第二电阻的一端连接，可控硅二极管的阴极与第三电阻的一端连接并接地，从故障判决电路输出的制动控制信号输入到可控硅二极管的控制极，施加到第三电阻的电压作为使能缓启动电路的使能信号输入到缓启动电路的使能端。
2.如权利要求1所述的故障保护装置，其中，故障判决电路包括：可编程逻辑器件和寄存器，所述可编程逻辑器件以预定周期对每种故障信号进行采样，将采样的结果按顺序存储在与每种故障相应的至少两个寄存器中，并对存储在所述至少两个寄存器中的值进行判断，以确定是否出现该种故障。
3.如权利要求2所述的故障保护装置，其中，如果可编程逻辑器件确定与某种故障相应的寄存器中存储的值都为“0x1”，则确定出现该故障。
4.如权利要求3所述的故障保护装置，其中，当确定存在一种故障或者多种故障的组合时，故障判决电路向开关控制电路输出高电平的制动控制信号。
5.如权利要求1所述的故障保护装置，其中，经过第一电阻施加到可控硅二极管的电源满足下面的条件：在可控硅二极管导通后，只要通信设备不断电，经过第一电阻施加到可控硅二极管的电源就一直保持向可控硅二极管供电的状态，使得可控硅二极管的阳极电位高于阴极电位。
6.一种包含如权利要求1所述的故障保护装置的通信设备。
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