通信控制装置
技术领域
本申请涉及防雷电路与通信控制电路独立设计与信号整合设计的技术领域,尤其涉及一种通信控制装置。
背景技术
通信场所对防雷浪涌有一定的要求,对通信装置中使用过压保护、过流保护组件就变得很重要,防雷浪涌是保护通信装置安全和通信正常的关键。
续就用来保护通信装置来说,防雷电路和主电路是设计在同一块主电路板上,此设计会造成主电路板体积过大,由于主电路是低压电路,防雷电路是高压电路,若要将低压电路和高压电路设计在同一个主电路板上,势必会出现覆铜较厚或者布线很宽的问题。因此已有针对此缺点进一步改良,就是将一级防雷电路设计在单独的防雷板上,二级防雷电路依然整合在主电路板上,这种设计方式虽然可以避免覆铜较厚或者布线很宽的问题;惟,二级防雷电路所占用主电路板上的体积仍相当庞大,并无法因应控制设备追求小型化的需求条件。再者,一级防雷电路与二级电路设计在不同电路板上,布线与信号传输的长度路径变更长,会有残压的问题产生,不仅会有组件损坏的风险,对于主电路板的电路配置也无法简单化,使得维修具有困难度。
发明内容
本申请实施例提供一种通信控制装置,以解决防雷电路和主电路设计同一主电路板上而造成整体体积过大,以及,因为高、低电压电路必须整合在一起,导致制程上的覆铜较厚或者布线很宽的问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
提供了一种通信控制装置,包括第一电路板、第二电路板以及接口板,第二电路板电性连接第一电路板及接口板。第一电路板上设置有通信控制电路,用以输出通信控制信号;第二电路板包含至少一防雷模块,防雷模快具有一级防雷电路及二级防雷电路,一级防雷电路电性连接二级防雷电路,防雷模块是将瞬态过电压/过电流通过接地泄放;以及接口板包含外部接口,外部接口用于电性连接第二电路板,外部接口是接收瞬态过电压/过电流,外部接口包含输入接口及输出接口,接收瞬态过电压/过电流为输入接口及输出接口至少其中之一者。
在本申请实施例中,还包括一壳体,具有容置空间及开口,容置空间用以容置第一电路板及第二电路板于内,接口板的一侧面是覆盖固定至开口。
在本申请实施例中,输入接口及输出接口分别还包括至少一个信号连接端及一接地端,信号连接端及接地端用于电性连接防雷模块,可以视需求设计,亦可以设计为输入接口及输出接口分别还包括多个信号连接端及接地端,多个信号连接端及接地端用于电性连接单一个所述防雷模块,藉由多个信号连接端共同接收浪涌的瞬间高压冲击信号。
在本申请实施例中,输入接口及输出接口分别还包括至少三个信号连接端及一接地端,三个信号连接端分别对应配置并电性连接三个所述防雷模块。又或者是,输入接口及输出接口分别还包括四个信号连接端及接地端,四个信号连接端分别对应配置并电性连接四个防雷模块,其中两个防雷模块的输出端相连接以形成回路。
在本申请实施例中,第二电路板垂直设置于第一电路板一侧,接口板与第二电路板互相平相设置;其中是利用第一电路板设置有至少一个第一连接部,第二电路板设置有至少一个第二连接部,第一连接部的位置对应于第二连接部,利用至少一个金属组件插接第二连接部与第一连接部中,予以电性连接并支撑固定第一电路板及第二电路板,使得整合体积最小化。
在本申请实施例中,第一电路板间隔设置有二个第一连接部,第二电路板间隔设置有二个第二连接部,二个第一连接部的位置对应于二个第二连接部,二个第二连接部与二个第一连接部分别插接至少二个金属组件,予以电性连接并支撑固定第一电路板及第二电路板。其中,第二电路板还包括电路组件,设置于二个第二连接部之间,第一电路板还包括缺口,位于二个第一连接部之间,藉由间隔设置的二个第二连接部,能够让瞬态高电流的泄流路径更短,且利用二个第二连接部之间的空间配置电路组件,使得空间利用率达到优化,同时,第一电路板的缺口设计也能够匹配第二电路的二个第二连接部设计,使得整合电性连接可以更加缩短,以利于缩小整体的产品体积。
在本申请实施例中,第一电路板是为低电压电路,耐压电压范围小于200伏特,第二电路板是为高电压电路,耐压电压范围介于100伏特至6000伏特之间,甚至耐压电压范围可大于6000伏特。
在本申请实施例中,第二电路板还包括第一防雷模块、第二防雷模块以及第三防雷模块。第一防雷模块具有第一个一级防雷电路及第一个二级防雷电路;第二防雷模块具有第二个一级防雷电路及第二个二级防雷电路;第三防雷模块具有第三个一级防雷电路及第三个二级防雷电路;值得注意的是,第一个一级防雷电路、第二个一级防雷电路及第三个一级防雷电路是相邻设置,第一个二级防雷电路、第二个二级防雷电路及第三个二级防雷电路是设置于第一个一级防雷电路、第二个一级防雷电路及第三个一级防雷电路的外围,对于布线设计上更具有防雷效果,亦更简单化,维修上也更加便利。当然,若新增防雷电路,例如,第二电路板还包括第四防雷电路,具有第四个一级防雷电路及第四个二级防雷电路,相同布线原理,将第一个一级防雷电路、第二个一级防雷电路、第三个一级防雷电路及第四个一级防雷电路用以相邻设置,第一个二级防雷电路、第二个二级防雷电路、第三个二级防雷电路及第四个二级防雷电路是设置于第一个一级防雷电路、第二个一级防雷电路、第三个一级防雷电路及第四个一级防雷电路的外围。其中,第一个一级防雷电路、第二个一级防雷电路、第三个一级防雷电路及第四个一级防雷电路的接地端相邻设置,对于承受到瞬态过电压/过电流的冲击时,能够快速将瞬态过电压/过电流通过地泄放需求,因此,接地端相邻设置的布线设计能够提升防雷效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是本申请的通信控制装置的立体图;
图2是图1的立体分解图;
图3是本申请的另一立体分解图;
图4是本申请的第二电路板的电路组件布局示意图;
图5是本申请的第二电路板的另一电路组件布局示意图;
图6是本申请的防雷模块的电路示意图;
图7本申请的两个防雷模块形成回路的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请是为了改善通信控制装置的体积过于庞大问题,因此针对电路板及结构做了设计改良。首先,先说明所有组件及其组合方式,请参阅图1及图2,图1是本申请的通信控制装置的立体图;图2是图1的立体分解图。通信控制装置包括壳体10、第一电路板12、第二电路板14以及接口板16。第一电路板12上设置有通信控制电路122,用以输出通信控制信号;第二电路板14电性连接第一电路板12,第二电路板14包含至少一个防雷模块18,防雷模块18具有一级防雷电路182及二级防雷电路184,一级防雷电路182电性连接二级防雷电路184,防雷模块18是将瞬态过电压/过电流通过接地泄放,容后详述。整合方式是将第二电路板14垂直设置于第一电路板12的一侧,其中,第一电路板12设置有至少一个第一连接部124,第二电路板14设置有至少一个第二连接部186,第一连接部124的位置对应于第二连接部186,利用至少一个金属组件20插接第二连接部186与第一连接部124中,予以电性连接并支撑固定,可透过焊接方式将金属组件20的端点进行焊接固定,即可将第一电路板12与第二电路板14相互固定。其中,金属组件20可为金属弯角插针,除了作为信号连接之外,透过弯角结构设计可以同时达到支撑的效果。
接着,接口板16与第二电路板14互相平相设置,接口板16包含外部接口,外部接口包含输入接口22及输出接口24,接收瞬态过电压/过电流为输入接口及输出接口至少其中之一者,输入接口22及输出接口24用于电性连接第二电路板14,输入接口22及输出接口24至少其中之一者是接收瞬态过电压/过电流,容后详述。本申请利用第一电路板12、第二电路板14以及接口板16的相对位置配置设计,也能够让整体长度缩短而达到小型化需求。最后,壳体10具有容置空间102及开口104,容置空间102用以容置第一电路板12及第二电路板14于内,接口板16的一侧面是覆盖固定至开口104,例如接口板16上设置有多个锁固孔162,利用多个锁固组件26对应多个锁固孔162锁穿至壳体10的开口104周边中固定。
除了上述的结构设计之外,可参阅图3,是本申请的另一立体分解图,由于组件组成与实施方式与上述说明内容相同,故相同之处就不再赘述,在此实施例中仅说明差异点。为了提升电路板的空间利用率及防雷效率更好,于第一电路板12间隔设置有二个第一连接部124,此二个第一连接部124最佳设计是对称设置;第二电路板14间隔设置有二个第二连接部186,此二个第二连接部186最佳设计是对称设置;二个第一连接部124的位置对应于二个第二连接部186。其中,第二电路板14还包括电路组件28,设置于二个第二连接部186之间,第一电路板12还包括缺口126,位于二个第一连接部124之间,藉由间隔设置的二个第二连接部186,能够让瞬态高电流的泄流路径更短,且利用二个第二连接部186之间的空间配置电路组件28,使得空间利用率达到优化,同时,第一电路板12的缺口126设计也能够匹配第二电路14的二个第二连接部186设计,也就是说第二电路板上的电路组件28可利用缺口126的相对位置而多了配置空间利用率,使得第一电路板12与第二电路板14整合时可以更加缩短距离,电性连接可以更加缩短,以利于缩小整体的产品体积。其中,第一电路板12与第二电路板14连接方式是二个第二连接部186与二个第一连接部124分别插接至少二个金属组件20,予以电性连接并支撑固定,可透过焊接方式将金属组件20的端点进行焊接固定,即可将第一电路板12与第二电路板14相互固定。其中,金属组件20可为金属弯角插针,金属弯角插针的第一直角段202插设在第一电路板12的第一连接部124中,第二直角段204插设在第二电路板14的第二连接部186中,第一直角段202的端点焊接在第一连接部124上,第二直角段204的端点焊接在第二连接部186上;如此一来,就完成第一电路板12与第二电路板14电性连接,且透过弯角结构设计可以同时达到支撑的效果。金属弯角插针的插设方向,可视实际应用上的需求而调整设计,在此本申请不加以局限。
其中,输入接口22及输出接口24分别还包括一个信号连接端30及一接地端32,是用于电性连接防雷模块18;或是输入接口22及输出接口24分别还包括多个信号连接端30及一接地端32,多个信号连接端30及接地端32共同电性连接单一个所述防雷模块18,可视实际应用上的需求而调整设计,在此本申请不加以局限。
由上述已了解本申请的通信控制装置的所有组件及其组合方式,本申请对高压电路板进行了优化设计,故针对第二电路板的应用特别序明,为了因应现在的防雷条件需求,故除了上述设计一组防雷模块之外,后续将详述更多组防雷模块的设计应用,请参阅图4,是本申请的第二电路板的电路组件布局示意图。在此实施例中,第二电路板14是设计二个第二连接部186,同时参阅图3所示的接口板16的输入接口22及输出接口24分别还包括至少三个信号连接端30及接地端32,三个信号连接端30分别对应配置并电性连接三个所述防雷模块18;其中,于图4中,用虚线呈现接口板16的三个信号连接端30及接地端32,以能够了解本申请信号连接的相对位置关系。第二电路板14还包括第一防雷模块34、第二防雷模块36以及第三防雷模块38,在此设计是第三防雷模块38位于第一防雷模块34及第二防雷模块36之间。第一防雷模块34具有第一个一级防雷电路342及第一个二级防雷电路344;第二防雷模块36具有第二个一级防雷电路362及第二个二级防雷电路364;第三防雷模块38具有第三个一级防雷电路382及第三个二级防雷电路384。值得注意的是,第一个一级防雷电路342、第二个一级防雷电路362及第三个一级防雷电路382是相邻设置;第一个二级防雷电路344、第二个二级防雷电路364及第三个二级防雷电路384是设置于第一个一级防雷电路342、第二个一级防雷电路362及第三个一级防雷电路382的外围,对于布线设计上更具有防雷效果,亦更简单化,维修上也更加便利。
当然,若新增防雷电路,以因应现有防雷条件需求,请同时参阅图3及图5,图5是本申请的第二电路板的另一电路组件布局示意图。接口板16的输入接口22及输出接口24分别还包括四个信号连接端30及一接地端32,四个信号连接端30分别对应配置并电性连接四个所述防雷模块,其中所述两个防雷模块的输出端相连接以形成回路。具体来说,第二电路板14还包括第四防雷模块40,具有第四个一级防雷电路402及第四个二级防雷电路404,相同布线原理,将第一个一级防雷电路342、第二个一级防雷电路362、第三个一级防雷电路382及第四个一级防雷电路402用以相邻设置;第一个二级防雷电路344、第二个二级防雷电路364、第三个二级防雷电路384及第四个二级防雷电路404是设置于第一个一级防雷电路342、第二个一级防雷电路362、第三个一级防雷电路382及第四个一级防雷电路402的外围。其中,是以第三防雷模块38与第四防雷模块40的输出端相连接以形成回路。以此為例,其中形成回路的电路即可設置於电路组件28的位置。
更进一步说明布局方式,第三防雷模块38设于第一防雷模块34与第二防雷模块36之间;第四防雷模块40设于第三防雷模块38与第一防雷模块34之间。第一个一级防雷电路342及第一个二级防雷电路344依序由内向外设置,第一防雷模块34位于第三防雷模块38的右侧。第二个一级防雷电路362及第二个二级防雷电路364依序由内向外设置,第二防雷模块36位于第三防雷模块38的左侧。第三个一级防雷电路382及第三个二级防雷电路384依序由上至下设置,例如第三个二级防雷电路384水平分布在第四个二级防雷电路404、位于左侧的第二连接部186与第二个一级防雷电路362之间;第四个一级防雷电路402及第四个二级防雷电路404依序由上至下设置,例如第四个二级防雷电路404,水平分布在第三个二级防雷电路384、位于右侧的第二连接部186与第一个一级防雷电路342之间。值得注意的是,第一个一级防雷电路342、第二个一级防雷电路362、第三个一级防雷电路382及第四个一级防雷电路402的接地端(请参阅图5中的GND)相邻设置,对于承受到瞬态过电压/过电流的冲击时,能够快速将瞬态过电压/过电流通过地泄放需求,因此,接地端(GND)相邻设置的布线设计能够提升防雷效率。
接着,进一步详述第二电路板14上的防雷模块电路应用,请同时参图5及图6,图6是本申请的防雷模块的电路示意图。由于第一防雷模块34及第二防雷模块36的电路设计与运作原理是相同的,故在此仅以第一防雷模块34的电路进行说明。第一防雷模块34的第一个一级防雷电路342是为气体放电管(D11),第一个二级防雷电路344是为限流电阻(R1)与瞬态电压抑制二极管(D1),利用气体放电管与瞬态电压抑制二极管(TVS)构成的双重防护模式,也就是两级防护电路,其中,气体放电管与瞬态电压抑制二极管之间连接限流电阻(R1)。其中,气体放电管(D11)对雷击的浪涌电压进行第一级保护,具有泄放雷电瞬时过电流/过电压和限流过电压作用。详细来说,第一个一级防雷电路342可以产生很大的泄放电流,大部分入侵能量通过地泄放,当其两端电压低于放电电压时,气体放电管是一个绝缘体,当其两端电压升高到大于放电电压时,产生弧光放电,气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗,使其两端电压迅速降低。气体放电管以使用玻璃放电管为例说明,玻璃放电管受到瞬态高能量冲击时,它能以10-9秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,通过高达千安量级的浪涌,并快速的大部分入侵浪涌电流通过地泄放。在此基础上,瞬态电压抑制二极管进行双向残压吸收,对雷击的浪涌电压进行第二级保护,剩余能量经过瞬态电压抑制二极管泄放至地,在两级防护电路的作用下,具有良好的防雷效果,可以防止因雷击的瞬时过电流/过电压直接进入第一电路板12中,进而造成组件的损坏。由于在一级防护电路中,气体放电管的寄生电容很小,故不会影响信号传输性能,可以保证原来的信号传输距离和传输速度、波形均可满足规范要求,同时具有良好的防雷效果。其中,玻璃放电管兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点,例如绝缘电阻高、极间电容小、放电电流较大(最大达3kA)、双向对称性、反应速度快(不存在冲击击穿的滞后现象)、性能稳定可靠、导通后电压较低,此外还有直流击穿电压高(最高达5000V以上)、体积小、寿命长等优点。当然,本申请不局限于使用玻璃放电管,亦可使用陶瓷气体放电管、半导体气体放电管或其他种类的气体放电管,只要将第一个一级防雷电路342与第二个二级防雷电路364单独设计在一个电路板上作为高压电板使用,并整合于另一个单独设计的低压电路板,皆属于本申请的专利保护范畴。
接续,请同时参图5及图7,图7是本申请的两个防雷模块形成回路的电路示意图。在此是以第三防雷模块38与第四防雷模块40的输出端相连接以形成回路。第三个一级防雷电路382是为气体放电管(D22),第三个二级防雷电路384是为电感(L1)与瞬态电压抑制二极管(D2),利用气体放电管与瞬态电压抑制二极管构成的双重防护模式,也就是两级防护电路,其中,气体放电管(D22)与瞬态电压抑制二极管(D2)之间连接电感(L1)。其中,气体放电管(D22)对雷击的浪涌电压进行第一级保护,具有泄放雷电瞬时过电流/过电压和限流过电压作用。电路相同设计原理,第四个一级防雷电路402是为气体放电管(D33),第四个二级防雷电路404是为电感(L2)与瞬态电压抑制二极管(D3),利用气体放电管与瞬态电压抑制二极管构成的双重防护模式,也就是两级防护电路,其中,气体放电管(D33)与瞬态电压抑制二极管(D3)之间连接电感(L2)。其中,气体放电管(D33)对雷击的浪涌电压进行第一级保护,具有泄放雷电瞬时过电流/过电压和限流过电压作用。值得注意的是,第三防雷模块38与第四防雷模块40的输出端利用二极体(D4)42相连接以形成回路。气体放电管连接电感,是当气体放电管(D22及D33或以上其中之一者)受到瞬态高能量冲击时,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,通过高达千安量级的浪涌,并快速的大部分入侵浪涌电流通过地泄放,此时,电感(L1及L2或以上其中之一者)能够对衰减共模干扰,对第二电路板14内部的干扰以及外部的干扰都能抑制,能提高产品的抗干扰能力,同时也能减小通过信号线对外的辐射。瞬态电压抑制二极管(D2及D3或以上其中之一者)进行双向残压吸收,对雷击的浪涌电压进行第二级保护,剩余能量经过瞬态电压抑制二极管泄放至地,在两级防护电路的作用下,在一级发挥了气体放电管放电电流大的优点,在二级则发挥了瞬态电压抑制二极管电压灵敏度高的优点,有效避免受雷击浪涌损害。藉由第二电路板14的防雷保护,能够使第一电路板12功能正常运作,且解决的内部组件的损坏风险;其中,第一电路板12上的通信控制电路122(请参图2),用以输出通信控制信号,例如针对天线线路设备(ALD)的控制信号。
综上所述,本申请提供一种通信控制装置,第一电路板是为低电压电路,低电压电路的耐压电压范围小于200伏特,第二电路板是为高电压电路,高电压电路的耐压电压范围介于100伏特至6000伏特之间,本申请将两个不同耐压程度的高、低压电路板单独设计,再进行信号连接与电路板的整合,使得第一电路板仅需要单面设计通信控制电路或其他电路组件,能够让电路设计整体更加简单化,确实能够解决现有技术的整体体积过大、覆铜较厚或者布线很宽的问题,且有利于后续电路维修的便利性。更进一步的优势,本申请针对第二电路板,也就是防雷电路板进行了优化设计,将所有一级防雷电路相邻配置,且所有一级防雷电路的接地端相邻设置,能够快速将瞬态过电压/过电流通过地泄放,而所有二级防雷电路配置于一级防雷电路的外围,可以保护内部组件受到残压影响而受损,对于新颖的高压电路板线路布局设计,确实能够提升防雷效率。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一是列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。