CN110022177A - 保护电路以及驱动光纤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护电路以及驱动光纤的方法。其中，该保护电路包括：光纤发送器，用于产生光信号，其中，光纤发送器的电压值与温度负相关；第一电阻，与光纤发送器连接；电压比较器，与第一电阻和光纤发送器连接，用于检测第一电阻的第一电压值与预设电压值的大小，得到比对结果；预设开关，与光纤发送器和电压比较器连接，用于输出与比对结果对应的输出通道的电流，其中，电流用于驱动光纤发送器产生光信号。本发明解决了光纤驱动电路中温度过高所导致的光纤损坏的技术问题。

Description

保护电路以及驱动光纤的方法

技术领域

本发明涉及大功率变频器领域，具体而言，涉及一种保护电路以及驱动光纤的方法。

背景技术

目前，大功率变频器工作时，大功率变频器所在的柜内电磁场环境恶劣。通常，柜内的控制器板间和控制器与驱动器之间的通信采用普通排线通信方式，该方式抗干扰能力较差。为提高柜内通讯的抗干扰能力，业内将光纤应用于大功率变频器领域。光纤本质上是通过内部的发光二极管产生发光源，其中，发光二极管本身的正向直流电流IF具有正常工作的电流范围。当发光二极管的正向直流电流IF低于正常工作的电流范围的最小值或超过正常工作的电流范围的最大值时，都会造成发光二极管本身光强衰减以及受损。另外，发光二极管的IF电流与温度成正比例关系，如果温度过高也会引起光纤内部发光二极管损坏。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种保护电路以及驱动光纤的方法，以至少解决光纤驱动电路中温度过高所导致的光纤损坏的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种保护电路，包括：光纤发送器，用于产生光信号，其中，光纤发送器的电压值与温度负相关；第一电阻，与光纤发送器连接；电压比较器，与第一电阻和光纤发送器连接，用于检测第一电阻的第一电压值与预设电压值的大小，得到比对结果；预设开关，与光纤发送器和电压比较器连接，用于输出与比对结果对应的输出通道的电流，其中，电流用于驱动光纤发送器产生光信号。

进一步地，电压比较器包括：第一比较器，与第一电阻连接；第二比较器，与第一比较器的输出端连接，用于在第一电压值大于预设电压值的情况下，输出高电平；在第一电压值小于等于预设电压值的情况下，输出低电平。

进一步地，预设开关为单刀双掷开关，输出通道包括第一通道和第二通道，其中，第一通道通过第二电阻与地线连接，第二通道与地线连接。

进一步地，在第二比较器输出高电平的情况下，第一通道处于导通状态，预设开关输出第一通道对应的电流。

进一步地，在第二比较器输出低电平的情况下，第二通道处于导通状态，预设开关输出第二通道对应的电流。

进一步地，保护电路还包括：处理器，通过反相器与光纤发送器连接，用于控制光纤发送器产生光信号；反相器，连接在处理器与光纤发送器之间，用于将处理器输出的低电平转换为高电平，并将高电平输入至光纤发送器中。

进一步地，光纤发送器还包括：发光二极管，其中，发光二极管的阴极与第一电阻连接，发光二极管的阳极与反相器连接。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种驱动光纤的方法，包括：获取第一电阻的第一电压值；对比第一电压值与预设电压值，得到比对结果；控制预设开关输出与比对结果对应的输出通道的电流，其中，电流用于驱动光纤发送器产生光信号，其中，光纤发送器的电压值与温度负相关。

进一步地，驱动光纤的方法还包括：在第一电压值大于预设电压值的情况下，控制电压比较器输出高电平；在第一电压值小于等于预设电压值的情况下，控制电压比较器输出低电平，其中，电压比较器与第一电阻以及预设开关连接。

进一步地，输出通道包括第一通道和第二通道，其中，第一通道通过第二电阻与地线连接，第一通道与地线连接，驱动光纤的方法还包括：在电压比较器输出高电平的情况下，控制预设开关输出第一通道对应的电流；在电压比较器输出低电平的情况下，控制预设开关输出第二通道对应的电流。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行驱动光纤的方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行驱动光纤的方法。

在本发明实施例中，采用电压比较器以及预设开关对控制光纤发送器的电流的方式，通过电压比较器检测与光纤发送器连接的第一电阻的电压值与预设电压值的大小，得到比对结果，然后预设开关输出与比对结果对应的输出通道的电流。

容易注意到的是，第一电阻与光纤发送器连接，温度越高，光纤发送器对应的电压值越小，第一电阻对应的电压值越大，对应的电流越大。通过电压比较器以及预设开关对光纤发送器的电流进行调节，使得光纤发送器对应的电流处于正常工作的范围，从而达到了正常驱动光纤的目的，实现了避免光纤驱动电路的温度过高时所导致的光纤损坏的效果，进而解决了光纤驱动电路中温度过高所导致的光纤损坏的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种保护电路的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的光纤发送器的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的电压比较器的电路图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的预设开关的电路图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的处理器与反相器连接的示意图；以及

图6是根据本发明实施例的一种处理器与反相器连接的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种保护电路的实施例，该保护电路可应用于大功率变频器中，用于对光纤通讯电路进行保护，其中，图1是根据本发明实施例的保护电路的示意图，如图1所示，该保护电路包括：光纤发送器U3、第一电阻R1、电压比较器U4以及预设开关U2。

其中，光纤发送器U3，用于产生光信号，其中，光纤发送器的电压值与温度负相关；第一电阻R1，与光纤发送器连接；电压比较器U4，与第一电阻和光纤发送器连接，用于检测第一电阻的第一电压值与预设电压值的大小，得到比对结果；预设开关U2，与光纤发送器和电压比较器连接，用于输出与比对结果对应的输出通道的电流，其中，电流用于驱动光纤发送器产生光信号。

可选的，图2示出了光纤发送器的示意图，在图2中，光纤发送器U3的AN引脚(即发光二极管的阳极)通过CONTR接口与处理器连接，光纤发送器U3的CA引脚(即发光二极管的阴极)与第一电阻R1连接，光纤发送器U3的两个接地引脚GND与地线连接。另外，图2中的V1为第一电阻的第一电压值，第一电阻通过接口CA与电压比较器连接。

由上可知，采用电压比较器以及预设开关对控制光纤发送器的电流的方式，通过电压比较器检测与光纤发送器连接的第一电阻的电压值与预设电压值的大小，得到比对结果，然后预设开关输出与比对结果对应的输出通道的电流。

容易注意到的是，第一电阻与光纤发送器连接，温度越高，光纤发送器对应的电压值越小，第一电阻对应的电压值越大，对应的电流越大。通过电压比较器以及预设开关对光纤发送器的电流进行调节，使得光纤发送器对应的电流处于正常工作的范围，从而达到了正常驱动光纤的目的，实现了避免光纤驱动电路的温度过高时所导致的光纤损坏的效果，进而解决了光纤驱动电路中温度过高所导致的光纤损坏的技术问题。

在一种可选的实施例中，图3示出了电压比较器的电路图，由图3可知，电压比较器U4包括：第一比较器U4a和第二比较器U4a，其中，第一比较器，与第一电阻连接；第二比较器，与第一比较器的输出端连接，用于在第一电压值大于预设电压值的情况下，输出高电平；在第一电压值小于等于预设电压值的情况下，输出低电平。其中，预设电压值为VREF，第二比较器的输出端口为VIN，该输出端口与预设开关的输入端口连接。

可选的，图4示出了预设开关的电路图，其中，预设开关U2为单刀双掷开关，输出通道包括第一通道CHO和第二通道CHI，其中，第一通道通过第二电阻R2与地线连接，第二通道与地线连接。可选的，第二电阻为限流电阻，图4中的COM端为公共端，COM端通过CA端口与第一电阻R1连接；VCC电源与V+端口连接，用于为预设开关U2提供供电电源。

需要说明的是，预设开关U2的两个通道分别通过限流电阻R2接入地线GND和直接接入地线GND，可实现光纤内部的发光二极管的两种限流方式。具体的，在第二比较器输出高电平的情况下，第一通道处于导通状态，预设开关输出第一通道对应的电流；在第二比较器输出低电平的情况下，第二通道处于导通状态，预设开关输出第二通道对应的电流。

可选的，保护电路还包括：处理器U1和反相器U5。如图5所示的处理器与反相器连接的示意图。其中，处理器U1，通过反相器与光纤发送器连接，用于控制光纤发送器产生光信号；反相器U5，连接在处理器与光纤发送器之间，用于将处理器输出的低电平转换为高电平，并将高电平输入至光纤发送器中。另外，光纤发送器还包括：发光二极管，其中，发光二极管的阴极与第一电阻连接，发光二极管的阳极与反相器连接。

可选的，上述反相器可以为但不限于IC ULN2003A反相器，上述处理器可以为但不限于MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。其中，处理器可控制光纤驱动电路，使光纤发送器得电发光，从而实现电到光的转换过程。

具体的，处理器发送低电平控制信号通过反相器U5达到光纤发送器，其中，将低电平控制信号发送至反相器，反相器将低电平控制信号转换成驱动能力较强的高电平控制信号，并输入到光纤发送器的AN引脚，以达到驱动光纤发送器的目的。

正常情况下，光纤发送器生成光信号的正向直流电流的范围为3-30mA，为了增加光纤通讯的可靠性，通常将正向直流电流控制在20mA左右，但是如果正向直流电流超过30mA，光纤将会损坏。而且，如果光纤工作的环境温度发生了变化，光纤的正向直流电压和正向直流电流都会发生变化，其中，正向直流电压随着温度的增加而降低，呈线性关系，通常温度每升高1度，正向直流电压下降0.2mv。正向直流电流与温度之间为非线性关系，呈负相关关系，即光纤承受正向直流电流的能力随着温度的升高而降低，通常光纤工作在80℃以下时，其承受的正向直流电流不能超过20mA。常温下，当R1＝100Ω时，正向直流电压VF为3V，正向直流电流IF＝(5-3)/100＝20mA。

当温度升高到80℃时，光纤的正向直流电压VF从3V降低到2.8V，此时,正向直流电流IF＝(5-2.8)/100＝22mA。但光纤由于温度升高其承受的正向直流电流IF电流不能超过20mA。

在图2中，V1对应的电压值为R1两端电压值，其中，R1两端电压值为VCC-VF，即电源电压与正向直流电压的差值。当温度升高时，正向直流电压VF降低，R1两端电压值V1升高。当R1两端电压值V1升高到一定程度时，R1两端电压值V1与预设电压值VREF进行比较(如图3所示)。如果R1两端电压值V1大于预设电压值VREF，则电压比较器输出高电平，并控制预设开关的CHO通道导通，此时，限流电阻R2接入电路中，控制正向直流电流IF的电流值，保证光纤发送器的安全可靠性。当温度降低时，R1两端电压值V1降低，电压比较器输出低电平，并控制预设开关的CH1通道导通，直接接入地线GND，提高了正向直流电流IF的电流值，保证了光纤发送器的光强。

需要说明的是，在实际应用中，可根据正向直流电流IF和正向直流电压VF对第一电阻R1、第二电阻R2以及预设电压值VREF进行调节。本申请提供的保护电路可适用于所有光纤驱动保护电路。

由上可知，本申请所提供的保护电路通过单刀双掷开关控制限流电阻R2，实现对光纤发送器的正向直流电流IF的调节，使其不超过光纤最大承受的电流值，确保了电路的可靠性。

另外，处理器的控制信号首先经过反相器，可以提高信号的驱动能力。然后再通过监测光纤中正向直流电压VF值实现对正向直流电流IF的监测，保证光纤传送器的正向直流电流IF值在正常的工作范围(例如，3-30mA)内，实现了光纤的通讯可靠性。而且，本申请中的光纤可实现高速切换，时间为纳秒级别可应用于通信和驱动控制电路。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种驱动光纤的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图6是根据本发明实施例的驱动光纤的方法流程图，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤S602，获取第一电阻的第一电压值。

步骤S604，对比第一电压值与预设电压值，得到比对结果。

步骤S606，控制预设开关输出与比对结果对应的输出通道的电流，其中，电流用于驱动光纤发送器产生光信号，其中，光纤发送器的电压值与温度负相关。

可选的，电压比较器与第一电阻连接，电压比较器可获取到第一电阻的第一电压值，并将第一电压值与预设电压值进行比对，如果第一电压值大于预设电压值，则控制电压比较器输出高电平；如果第一电压值小于等于预设电压值的，则控制电压比较器输出低电平，其中，电压比较器与第一电阻以及预设开关连接，第一电阻与光纤发送器连接。

进一步地，光纤发送器的正向直流电压随着温度的增加而降低。当温度升高时，光纤发送器的电压值降低，与光纤发送器连接的第一电阻的第一电压值升高，当第一电阻的第一电压值大于预设电压值时，电压比较器输出高电平。与电压比较器的输出端口连接的预设开关的第一通道导通，第一通道对应的电流值即为光纤发送器的正向直流电流。当温度降低时，第一电阻两端电压值降低，电压比较器输出低电平，与电压比较器的输出端口连接的预设开关的第二通道导通，第二通道对应的电流值即为光纤发送器的正向直流电流。

需要说明的是，输出通道包括第一通道和第二通道，其中，第一通道通过第二电阻与地线连接，第一通道与地线连接。在电压比较器输出高电平的情况下，控制预设开关输出第一通道对应的电流，保证了光纤发送器的安全可靠性；在电压比较器输出低电平的情况下，控制预设开关输出第二通道对应的电流，提高了正向直流电流的电流值，保证了光纤发送器的光强。

基于上述步骤S602至步骤S606所限定的方案，可以获知，采用电压比较器以及预设开关对控制光纤发送器的电流的方式，通过电压比较器检测与光纤发送器连接的第一电阻的电压值与预设电压值的大小，得到比对结果，然后预设开关输出与比对结果对应的输出通道的电流。

容易注意到的是，第一电阻与光纤发送器连接，温度越高，光纤发送器对应的电压值越小，第一电阻对应的电压值越大，对应的电流越大。通过电压比较器以及预设开关对光纤发送器的电流进行调节，使得光纤发送器对应的电流处于正常工作的范围，从而达到了正常驱动光纤的目的，实现了避免光纤驱动电路的温度过高时所导致的光纤损坏的效果，进而解决了光纤驱动电路中温度过高所导致的光纤损坏的技术问题。

由上可知，本社区所提供的驱动光纤的方法通过光纤的温度保护电路，保证光纤驱动电路在温度过高(例如，超过80℃)时，正向直流电流IF电流在允许范围内，提高光纤驱动控制电路的可靠性，解决了光纤驱动电路中温度过高造成光纤强度衰减和损坏的问题。

实施例3

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施例2中的驱动光纤的方法。

实施例4

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例2中的驱动光纤的方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

光纤发送器，用于产生光信号，其中，所述光纤发送器的电压值与温度负相关；

第一电阻，与所述光纤发送器连接；

电压比较器，与所述第一电阻和所述光纤发送器连接，用于检测所述第一电阻的第一电压值与预设电压值的大小，得到比对结果；

预设开关，与所述光纤发送器和所述电压比较器连接，用于输出与所述比对结果对应的输出通道的电流，其中，所述电流用于驱动所述光纤发送器产生光信号。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电压比较器包括：

第一比较器，与所述第一电阻连接；

第二比较器，与所述第一比较器的输出端连接，用于在所述第一电压值大于所述预设电压值的情况下，输出高电平；在所述第一电压值小于等于所述预设电压值的情况下，输出低电平。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述预设开关为单刀双掷开关，所述输出通道包括第一通道和第二通道，其中，所述第一通道通过第二电阻与地线连接，所述第二通道与所述地线连接。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，在所述第二比较器输出所述高电平的情况下，所述第一通道处于导通状态，所述预设开关输出所述第一通道对应的电流。

5.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，在所述第二比较器输出所述低电平的情况下，所述第二通道处于导通状态，所述预设开关输出所述第二通道对应的电流。

6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

处理器，通过反相器与所述光纤发送器连接，用于控制所述光纤发送器产生光信号；

所述反相器，连接在所述处理器与所述光纤发送器之间，用于将所述处理器输出的低电平转换为高电平，并将所述高电平输入至所述光纤发送器中。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述光纤发送器还包括：发光二极管，其中，所述发光二极管的阴极与所述第一电阻连接，所述发光二极管的阳极与所述反相器连接。

8.一种驱动光纤的方法，其特征在于，包括：

获取第一电阻的第一电压值；

对比所述第一电压值与预设电压值，得到比对结果；

控制预设开关输出与所述比对结果对应的输出通道的电流，其中，所述电流用于驱动光纤发送器产生光信号，其中，所述光纤发送器的电压值与温度负相关。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对比所述第一电压值与预设电压值，得到比对结果，包括：

在所述第一电压值大于所述预设电压值的情况下，控制电压比较器输出高电平；

在所述第一电压值小于等于所述预设电压值的情况下，控制所述电压比较器输出低电平，其中，所述电压比较器与所述第一电阻以及所述预设开关连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述输出通道包括第一通道和第二通道，其中，所述第一通道通过第二电阻与地线连接，所述第一通道与所述地线连接，控制预设开关输出与所述比对结果对应的输出通道的电流，包括：

在所述电压比较器输出所述高电平的情况下，控制所述预设开关输出所述第一通道对应的电流；

在所述电压比较器输出所述低电平的情况下，控制所述预设开关输出所述第二通道对应的电流。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求8至10中任意一项所述的驱动光纤的方法。

12.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求8至10中任意一项所述的驱动光纤的方法。