CN104158595A - 电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路及处理方法，供电电路由光模块发送部分供电电路和光模块接收部分供电电路组成，光模块接收部分供电电路：电路板电源通过一个π型滤波直接与光纤模块的接收模块电源接引脚VCCR相连；其特征在于：光模块发送部分供电电路：电路板电源通过电源开关电路与一个π型滤波电路，直接与光纤模块的发送模块电源引脚VCCT相连；电源开关电路的使能引脚高低电平，来控制光模块的发射部分工作状态，进而控制整个光模块的电源功耗。本发明优化光模块供电电路和通讯机制，降低光模块在运行时散热功耗。

Description

电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路及处理方法

技术领域

本发明涉及电力系统中系统监视记录分析装置通信端口降低功耗和提高装置可靠运行的方法，具体涉及一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路及处理方法。

背景技术

由于智能变电站的迅速发展，变电站站控层、间隔层以及过程层的以太网网络报文已经成为智能变电站设备间信息交互和共享的主要方式。智能设备的通信网络的健康状况将直接影响整个智能变电站的通信，网络报文的发送端、接收端及通信网络异常或故障均可能导致电力系统重大事故，因此需要一种系统监视记录分析装置对网络报文进行有效的监视、记录、诊断。

基于这类设备的设计时，从产品功能方面考虑，装置需要集成大量通讯端口，以满足不同的监测路数需求。目前通讯端口通常以光口形式引出，在众多的光纤模块中，SFP模块是一种小型可热插拔光收发一体模块。它是传统GBIC(Gigabit Interface Converter)模块的更新换代产品。与GBIC模块相比，SFP模块体积减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量，极大地增加了网络设备的接口密度。然而增加的接口密度，带来的是功耗的增加和散热问题。电力系统中，系统监视记录分析装置设备是不允许带风冷系统的，只能是自然散热，这样会导致通信模块热量聚集，长时间工作会影响模块性能，甚至使整个装置工作环境恶化。

SFP模块的主要功率耗散集中在发射器部分，占据了光纤模块大部分功耗。SFP模块发射部分在光传输过程中起到一个电一光转换的过程，光发射模块输入的是电信号，输出的是光信号。由于光纤的传输损耗，为了将光信号传输到更远的距离，模块电路通常对输出光信号进行功率放大，增加驱动能力。即使模块工作在空闲状态下，发射器部分的静态功耗，也足够使模块整体发热。而系统监视记录分析装置主要的功能是监测信号，对通信端口的发送部分很少使用，如果在空闲状态下将发射器部分的电源通过电路关闭，或根据需要，间歇性开启电源，热耗散问题将得到很大改善。

发明内容

本发明的目的为了解决光纤模块发热的问题，提供一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路及处理方法，通过改善光纤模块的供电电路，来降低光模块使用过程中的热耗散问题，保证通信数据的有效传输和装置的可靠运行。

本发明提供的技术方案为：

一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路，由光模块发送部分供电电路和光模块接收部分供电电路组成，光模块接收部分供电电路：电路板电源通过一个π型滤波直接与光纤模块的接收模块电源接引脚VCCR相连；其特征在于：光模块发送部分供电电路：电路板电源通过电源开关电路与一个π型滤波电路，直接与光纤模块的发送模块电源引脚VCCT相连；电源开关电路的使能引脚高低电平，来控制光模块的发射部分工作状态。

所述的电源开关电路由两个电阻(R1，R2)、两个晶体管(T1，T2)、一电感L1、两个电容(C1，C2)组成，一个电阻R1依次与另一个晶体管T2、另一个电阻R2、一个晶体管T1、一电感L1相连，电感L1、两个电容(C1，C2)组成一个π型滤波供电，当VCCT_EN为高电平时，另一个晶体管T2导通，另一个电阻R2被拉到低电平，一个晶体管T1导通，VCC_3V3通过L1、C2、C1给VCCT供电；当VCCT_EN为低电平时，另一个晶体管T2截止，一个晶体管T1也截止，VCCT不提供电源，光模块发射部分停止工作。

由电感L2、两个电容(C3，C4)组成π型滤波电路。

利用一种电力设备中降低光纤模块功耗的电路的处理方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤1：光纤模块上电，通过上位机软件的配置信息，判断光纤模块哪些通信端口使用，哪些通信端口空闲，将空闲的通信端口对应的光纤模块的VCCT电源关闭；

步骤2：上位机通过通信数据收发机制判断，是否有数据需要发送，如果需要发送，开启需要发送端口对应光纤模块的VCCT电源，发送数据；

步骤3：光纤模块的数据发送完成后，关闭光纤模块的VCCT电源。

本发明通过在电力系统监视记录分析装置中的实际应用，优化光纤模块的供电电路和通讯机制，有效地降低光纤模块在运行时的散热功耗。

本发明有益效果如下：

在本发明提供的技术方案中，通过对光纤模块发射部分电源的供电电路改善，而又不影响模块其他部分的正常工作的前提下，软件对通信机制的灵活应用，对光纤模块发送部分功能可控，进而为降低光模块功耗，优化整机性能提供有效帮助。

附图说明

图1为激光驱动器原理模型图。

图2为SFP光模块激光驱动器部分原理图。

图3为激光驱动电流、输出光功率与温度之间的函数关系图。

图4为本发明的实际光模块供电与控制部分原理图。

图5为本发明的流程图。

具体实施方式

结合附图对本发明的技术方案进一步详细阐述。

如图4所示，一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路，由光模块发送部分供电电路和光模块接收部分供电电路组成，光模块接收部分供电电路：电路板电源通过一个π型滤波电路直接与光纤模块的接收模块电源接引脚VCCR相连，π型滤波电路由电感L2、两个电容(C3，C4)组成；其特征在于：光模块发送部分供电电路：电路板电源通过电源开关电路与一个π型滤波电路，直接与光纤模块的发送模块电源引脚VCCT相连；电源开关电路的使能引脚高低电平，来控制光模块的发射部分工作状态。

所述的电源开关电路由两个电阻(R1，R2)、两个晶体管(T1，T2)、一电感L1、两个电容(C1，C2)组成，一个电阻R1依次与另一个晶体管T2、另一个电阻R2、一个晶体管T1、一电感L1相连，电感L1、两个电容(C1，C2)组成一个π型滤波供电，当VCCT_EN为高电平时，另一个晶体管T2导通，另一个电阻R2被拉到低电平，一个晶体管T1导通，VCC_3V3通过L1、C2、C1给VCCT供电；当VCCT_EN为低电平时，另一个晶体管T2截止，一个晶体管T1也截止，VCCT不提供电源，光模块发射部分停止工作。

光模块发射部分原理

SFP模块的主要功率耗散集中在发射器部分，SFP模块主要是由信号处理电路、激光光源驱动与调制电路、自动偏置控制电路和激光源、发射器、接收器几部分组成，发射器包括一个激光器LD、LD驱动芯片，LD驱动芯片将差分逻辑信号转换为模拟的激光二极管驱动电流，发送并驱动调制电路调节平均光功率，经过调节的光输出将维持一个接近常量的光功率。

其中激光器LD是一个电流器件，只有在它通过正向电流超过阀值电流Ith时，它发出激光，为了使激光器LD高速工作，必须对它加上略大于阀值电流的直流偏置电流Ibias，通过直流调制电流Imod来控制激光器LD的开和关，如图1和图2所示；

而激光器LD的两个主要参数：阀值电流Ith和斜效率S(Slope efficiency)是温度的函数，温度升高阀值电流Ith增大，斜效率S降低，如图3所示，光纤模块厂家为了保持输出平均光功率和消光比不变，在温度上升时要增大Ibias和Imod，这样就导致发射部分的功耗增大，模块发热更加严重。

所以，在静态模式下，光纤模块发射部分的功耗会随着温度的升高而增大，在现有的SFP方案中，发送端和接收端分别由两个部分电路组成，也分别由两组电源供电，切断其中一组，不会影响到另外一组正常工作，通过软件数据收发机制控制，使得光纤模块能正常工作。

基于硬件电路原理，在光模块原理图设计中，将发射器的电源供电可控处理，如图4所示，由软件来控制是否开启光模块发射部分电路，从而使得根据实际应用情况，灵活应用。

如图5所示，利用一种电力设备中降低光纤模块功耗的电路的处理方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤1：光纤模块上电，通过上位机软件的配置信息，判断光纤模块哪些通信端口使用，哪些通信端口空闲，将空闲的通信端口对应的光纤模块的VCCT电源关闭；

步骤2：谁通过通信数据收发机制判断，是否有数据需要发送，如果需要发送，开启需要发送端口对应光纤模块的VCCT电源，发送数据；

步骤3：光纤模块的数据发送完成后，关闭光纤模块的VCCT电源。

本发明通过在电力系统监视记录分析装置中的实际应用，优化光纤模块的供电电路和通讯机制，有效地降低光纤模块在运行时的散热功耗。

在本发明提供的技术方案中，通过对光纤模块发射部分电源的供电电路改善，而又不影响模块其他部分的正常工作的前提下，软件对通信机制的灵活应用，对光纤模块发送部分功能可控，进而为降低光模块功耗，优化整机性能提供有效帮助。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路，由光模块发送部分供电电路和光模块接收部分供电电路组成，光模块接收部分供电电路：电路板电源通过一个π型滤波直接与光纤模块的接收模块电源接引脚VCCR相连；其特征在于：光模块发送部分供电电路：电路板电源通过电源开关电路与一个π型滤波电路，直接与光纤模块的发送模块电源引脚VCCT相连；电源开关电路的使能引脚高低电平，来控制光模块的发射部分工作状态。

2.根据权利要求1所述的电力设备中降低光纤模块功耗的供电电路，其特征在于：所述的电源开关电路由两个电阻(R1，R2)、两个晶体管(T1，T2)、一电感L1、两个电容(C1，C2)组成，一个电阻R1依次与另一个晶体管T2、另一个电阻R2、一个晶体管T1、一电感L1相连，电感L1、两个电容(C1，C2)组成一个π型滤波供电，当VCCT_EN为高电平时，另一个晶体管T2导通，另一个电阻R2被拉到低电平，一个晶体管T1导通，VCC_3V3通过L1、C2、C1给VCCT供电；当VCCT_EN为低电平时，另一个晶体管T2截止，一个晶体管T1也截止，VCCT不提供电源，光模块发射部分停止工作。

3.利用一种电力设备中降低光纤模块功耗的电路的处理方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤1：光纤模块上电，通过上位机软件的配置信息，判断光纤模块哪些通信端口使用，哪些通信端口空闲，将空闲的通信端口对应的光纤模块的VCCT电源关闭；

步骤2：上位机通过通信数据收发机制判断，是否有数据需要发送，如果需要发送，开启需要发送端口对应光纤模块的VCCT电源，发送数据；

步骤3：光纤模块的数据发送完成后，关闭光纤模块的VCCT电源。