CN104144584B - 多功能机柜空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能机柜空调器，包括主体及安装在主体后部的后面板，所述后面板上设置有通讯接口及电源接口，通讯接口后方安装有防雷板及设有直流防反接电路及交流电压偏移检测电路的电路板，其中防雷板上设有通讯接口防雷电路及电源接口防雷电路。从而能够保证机柜空调器的正常运转。

Description

多功能机柜空调器

技术领域

本发明涉及一种机柜空调器，尤其涉及一种具有多种功能的机柜空调器。

背景技术

近年来，随着移动通信用户数量的增长，基于信号覆盖要求的移动通信机柜不断增加，城乡、郊野的通信户外机柜建设越来越多，而由于地处偏远，多数户外机柜处于无人值守状态，通信户外机柜的配套设备的安全及可靠性问题无法保障，比如当户外机柜所配套的机柜空调器发生宕机故障时不易被发现，从而导致户外机柜内发热元件存在严重的安全隐患。

同时，由于多数通信户外机柜位于郊野或山顶，每逢雷雨天气，雷电造成的电涌容易导致电源、主控电路等的损坏，现有的空调器防雷击电涌泄放电路多是针对交流电，对于直流电路元件仍不能保护其免受雷击。

再者，鉴于通信户外机柜及配套设备对可靠性的要求，往往所配备的电源是交直流混合供电，当交流电源中断或电压过低时，可通过现场的蓄电池等后备电源进行直流供电，而直流供电过程中偶尔会发生在安装或维护过程中接线错误引起电源极性反转导致设备损坏。在交流电供电过程中，交流电压过高或者过低超过一段时间时，机柜空调器内部所使用交流供电的部件，如压缩机往往会因电压不稳而损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备通讯接口，且具有防雷、防反接、防电压偏离的机柜空调器。

相应地，本发明的一种多功能机柜空调器，包括主体及安装在主体后部的后面板，所述后面板上设置有通讯接口及电源接口，通讯接口后方安装有防雷板及设有直流防反接电路及交流电压偏移检测电路的电路板，其中防雷板上设有通讯接口防雷电路及电源接口防雷电路; 所述通讯接口防雷电路具有两级防护，第一级防护电路包括相互并联设置的放电管GDT1、GDT2，所述放电管GDT1、GDT2的两端并联至所述通讯接口防雷电路中的电源正负极，第二级防护电路包括并联设置在所述通讯接口防雷电路正负极两端的瞬态抑制二级管TVS1，相互串联设置的瞬态抑制二级管TVS2和TVS3，所述瞬态抑制二级管TVS2和TVS3串联后再并联至瞬态抑制二级管TVS1的两端。

作为本发明的进一步改进，所述通讯接口防雷电路还包括设置在第一级防护电路和第二级防护电路之间的退耦结构，所述退耦结构包括相互串联设置的电感L1和电阻PPTC1，和相互串联的电感L2和电阻PPTC2。

作为本发明的进一步改进，所述通讯接口采用双RJ45接口。

作为本发明的进一步改进，所述电源接口防雷电路包括交流防雷电路和直流防雷电路，

所述交流防雷电路为两级防雷，每一级由三个并联的压敏电阻和与所述三个压敏电阻并联设置的放电管组成，两级防雷之间设有退耦元件；

所述直流防雷电路为三级防雷，一级防雷由三个相互并联的压敏电阻组成，二级防雷亦由三个相互并联的压敏电阻组成，三级防雷由三个相互并联的瞬态抑制二极管组成，一级防雷与二级防雷、二级防雷与三级防雷之间均设有退耦元件。

作为本发明的进一步改进，所述退耦元件为空心电感。

作为本发明的进一步改进，交流防雷电路中，所述空心电感串联在一级防雷和二级防雷之间。

作为本发明的进一步改进，直流防雷电路中，所述空心电感串联在相邻的两级防雷之间。

作为本发明的进一步改进，所述直流防反接电路中选用的反接防护器件为功率晶体管，交流电压偏移检测电路选用电压互感器。

作为本发明的进一步改进，所述直流防反接电路包括并联于电源模块输入端正反两极的电容、并联在电容两端的电阻、并联在电阻两端的二极管、并联于二极管的N-MOS晶体管，并联于N-MOS晶体管的二极管，分别并联于电源模块输出端正负两级的两个电容。

本发明的有益效果是：本发明多功能机柜空调器具有防雷、防反接及防电压偏离功能，从而能够保证机柜空调器的正常运转。

附图说明

图1所示为本发明机柜空调器后面板打开状态的立体图。

图2为图1圆圈区域的放大图。

图3为图1另一方向的立体图。

图4所示为本发明机柜空调器通讯接口的防雷保护电路原理图。

图5所示为本发明机柜空调器电源交流防雷电路图。

图6所示为本发明机柜空调器电源直流防雷电路图。

图7所示为本发明机柜空调器防反接电路图。

图8所示为本发明机柜空调器的交流电压偏移的采集电路图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1至3所示，本发明一实施方式机柜空调器包括主体1及安装在主体1后部的后面板2。所述后面板2上设置有通讯接口21、电源接口22及调试界面23。具体地，通讯接口21采用双RJ45接口，该硬件遵循RS485规范，其软件协议遵循国际规约MODBUS-RTU协议。其采用双RJ45的目的在于方便机柜空调器组网通信。通信协议采用开源方式，真正方便广大用户实现系统级应用。通讯接口21后方安装有防雷板24及设有直流防反接电路及交流电压偏移检测电路的电路板25。所述调试界面23可实时显示机柜空调器工作状态，如果发生异常则及时显示报警信息。

如图4所示，防雷板24上设有通讯接口防雷电路，防护等级差模3KA，共模5KA，整个防护电路采用两级防护，第一级为放电管电荷泄放，第二级为TVS(瞬态抑制二极管)电荷泄放，前后级通过电阻电感退耦，实现电路低残压输出和高电流泄放能力。

具体地，该防雷电路包括相互并联设置的放电管GDT1、GDT2，所述放电管GDT2还具有一接地脚，所述放电管GDT1、GDT2的两端并联至电路中的电源正负极A、B，GDT2的接地脚连接至电路中的接地端PE。该放电管GDT1和GDT2形成前述的第一级放电管电荷泄放，即形成电路中的一级防护。本发明中的放电管均采用气体放电管。所述放电管均采用90V/10KA(直流击穿电压为90V，通流电流为10KA)。

所述防雷电路中还包括并联设置在电路正负极A、B两端的瞬态抑制二极管TVS1，相互串联设置的瞬态抑制二极管TVS2和TVS3，所述瞬态抑制二极管TVS2和TVS3串联后再并联至瞬态抑制二极管TVS1的两端，且瞬态抑制二极管TVS2和TVS3之间连接有一根接地线，该接地线连接至该电路的接地端PE。所述瞬态抑制二极管TVS1、TVS2、TVS3形成前述的第二级TVS电荷泄放，即形成电路中的二级防护。

所述二级防护和一级防护电路之间由于电流大小的变化会形成耦合，从而对网络的正常工作产生影响。因此，该防护电路中还设置有退耦电路。该退耦电路包括相互串联设置的电感L1和电阻PPTC1，和相互串联的电感L2和电阻PPTC2。所述电感L1和电阻PPTC1相互串联后，再串联至一级防护电路的正极和二级防护电路的正极之间，所述电感L2和电阻PPTC2相互串联后，再串联至一级防护电路的负极和二级防护电路的负极之间。所述前后的两级防护通过电阻电感退耦，实现电路低残压输出和高电流泄放能力。

如图5和图6所示，同时防雷板24设置有电源防雷电路，本发明机柜空调器的电源接口22分交流和直流两种，供电电压交流220V，直流53V，电源防雷电路防雷标准8/20us感应雷波形，差模5KA，共模5KA。电源防雷电路为多级防雷，且所述相邻两级防雷之间设置有退耦元件，所述退耦元件为空心电感。所述机柜空调器的电源防雷电路对应电源接口22分为交流防雷电路和直流防雷电路两种。

所述交流防雷电路设置为两级防雷，前后两级皆由压敏电阻和放电管组成。具体如图5所示：其中所述一级防雷包括三个并联的压敏电阻RV7、RV8、RV9，和与压敏电阻RV7、RV8、RV9并联设置的放电管10、20。二级防雷包括三个并联的压敏电阻RV10、RV11、RV12，和与压敏电阻RV10、RV11、RV12并联设置的放电管30、40。所述一级防雷和二级防雷之间还设有退耦元件，该退耦元件为串联在一级防雷和二级防雷之间的空心电感L5和L6，所述前后的两级防护通过空心电感L5、L6退耦，实现电路低残压输出和高电流泄放能力。所述一级防雷相互并联的压敏电阻RV7、RV8、RV9、放电管10、放电管20连接于电源的正负两端；所述二级防雷相互并联的压敏电阻RV10、RV11、RV12、放电管30、放电管40亦连接于电源的正负两端；所述空心电感L5连接在一级防雷的正极和二级防雷的正极之间；空心电感L6连接在一级防雷的负极和二级防雷的负极之间。

所述直流防雷电路设置为三级防雷，前两级由压敏电阻泄放电流，后级瞬态抑制二极管TVS限幅实现低残压输出。具体如图6所示：其中所述一级防雷包括三个相互并联的压敏电阻RV1、RV2、RV3，该压敏电阻RV1、RV2、RV3并联于直流电源的正负两极。二级防雷包括三个相互并联的压敏电阻RV4、RV5、RV6，该压敏电阻RV4、RV5、RV6并联于直流电源的正负两极。三级防雷包括三个相互并联的瞬态抑制二极管TVS1、TVS2、TVS3，该瞬态抑制二极管TVS1、TVS2、TVS3并联于直流电源的正负两极。所述一级防雷和二级防雷之间、二级防雷和三级防雷之间设有退耦元件。

所述一级防雷和二级防雷之间的退耦元件为串联在一级防雷和二级防雷之间的空心电感L1和L2，所述空心电感L1连接在一级防雷的正极和二级防雷的正极之间；空心电感L2连接在一级防雷的负极和二级防雷的负极之间，所述一级防雷和二级防雷这两级防护通过空心电感L1、L2退耦，实现一级防雷和二级防雷之间的电路低残压输出和高电流泄放能力。所述二级防雷和三级防雷之间的退耦元件为串联在二级防雷和三级防雷之间的空心电感L3和L4，所述空心电感L3连接在二级防雷的正极和三级防雷的正极之间；空心电感L4连接在二级防雷的负极和三级防雷的负极之间，所述二级防雷和三级防雷这两级防护通过空心电感L3、L4退耦，实现二级防雷和三级防雷之间的电路低残压输出和高电流泄放能力。

如图7和图8所示，所述电路板25上设置的直流防反接电路包括：并联于电源模块输入端正反两极的电容C1、并联在电容C1两端的电阻R1、并联在电阻R1两端的二极管Z1、并联于二极管Z1的N-MOS晶体管Q1，并联于N-MOS晶体管Q1的二极管Z2，并联于电源模块输出端正负两级的电容C2、并联于电容C2的电容C3。本发明反接防护器件选用功率N-MOS晶体管，这种器件可以实现快速保护和毫欧级的低导通阻抗，极大降低了防反接电路的功耗。另，本发明机柜空调器选用的交流压缩机在交流电源电压波动极大的情况下长期运行容易造成压缩机故障，影响压缩机的使用寿命，为此，机柜空调器应当具备交流电压检测功能，当交流电压过高或者过低超过一定时间时，机柜空调器会上报交流电压偏离正常工作电压范围报警，机柜空调器此时会切断压缩机电源保护压缩机，当交流电压恢复正常范围时，机柜空调器根据检测的温度工况正常运行控制逻辑。交流电压测量器件是精密电压互感器，可实现电压测量和强弱电隔离，交流电压信号经过I/V变换和整流滤波放大后进入单片机的AD采集引脚。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能机柜空调器，包括主体及安装在主体后部的后面板，其特征在于，所述后面板上设置有通讯接口及电源接口，通讯接口后方安装有防雷板及设有直流防反接电路及交流电压偏移检测电路的电路板，其中防雷板上设有通讯接口防雷电路及电源接口防雷电路; 所述通讯接口防雷电路具有两级防护，第一级防护电路包括相互并联设置的放电管GDT1、GDT2，所述放电管GDT1、GDT2的两端并联至所述通讯接口防雷电路中的电源正负极，第二级防护电路包括并联设置在所述通讯接口防雷电路正负极两端的瞬态抑制二级管TVS1，相互串联设置的瞬态抑制二级管TVS2和TVS3，所述瞬态抑制二级管TVS2和TVS3串联后再并联至瞬态抑制二级管TVS1的两端。

2.根据权利要求1所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述通讯接口防雷电路还包括设置在第一级防护电路和第二级防护电路之间的退耦结构，所述退耦结构包括相互串联设置的电感L1和电阻PPTC1，和相互串联的电感L2和电阻PPTC2。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述通讯接口采用双RJ45接口。

4.根据权利要求1所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述电源接口防雷电路包括交流防雷电路和直流防雷电路，

所述交流防雷电路为两级防雷，每一级由三个并联的压敏电阻和与所述三个压敏电阻并联设置的放电管组成，两级防雷之间设有退耦元件；

所述直流防雷电路为三级防雷，一级防雷由三个相互并联的压敏电阻组成，二级防雷亦由三个相互并联的压敏电阻组成，三级防雷由三个相互并联的瞬态抑制二极管组成，一级防雷与二级防雷、二级防雷与三级防雷之间均设有退耦元件。

5.根据权利要求4所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述退耦元件为空心电感。

6.根据权利要求5所述的多功能机柜空调器，其特征在于，交流防雷电路中，所述空心电感串联在一级防雷和二级防雷之间。

7.根据权利要求5所述的多功能机柜空调器，其特征在于，直流防雷电路中，所述空心电感串联在相邻的两级防雷之间。

8.根据权利要求1所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述直流防反接电路中选用的反接防护器件为功率晶体管，交流电压偏移检测电路选用电压互感器。

9.根据权利要求1所述的多功能机柜空调器，其特征在于，所述直流防反接电路包括并联于电源模块输入端正反两极的电容、并联在电容两端的电阻、并联在电阻两端的二极管、并联于二极管的N-MOS晶体管，并联于N-MOS晶体管的二极管，分别并联于电源模块输出端正负两级的两个电容。