CN113488966A - 一种通信电源模块输出隔离保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子技术领域,具体是一种通信电源模块输出隔离保护装置,包括壳体和电源模块,壳体的底部设置有底板,壳体的内部设置有主控板,主控板包括CPU数据处理模块、通讯模块、驱动模块、功率控制模块、信号采样隔离模块、温度传感器、通讯模块与CPU数据处理模块呈电性连接,驱动模块与CPU数据处理模块呈电性连接,功率控制模块与驱动模块呈电性连接,信号采样隔离模块分别与CPU数据处理模块和功率控制模块呈电性连接。本发明利用信号采样隔离模块,直接自动切除过压电源模块输出,保护用电设备,防止电池过充,保护电池,以监视电源模块工作情况,防止电源模块因自身原因不能自我调节及自我保护,造成失控的现象。

Description

一种通信电源模块输出隔离保护装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域,具体是一种通信电源模块输出隔离保护装置。
背景技术
变电站通信电源(-48V)过压保护一般是对电源模块输入侧进行保护,如交流输入过高,防雷保护等。
目前国内尚未发现对通信电源的输出侧进行物理电气隔离的过压保护,例如几个并联的48V开关电源模块,若某些原因造成模块输出失控,过压输出,势必对负荷侧造成影响,如超过负载用电上限,损坏设备,还会对蓄电池造成过充,影响蓄电池寿命。
中国专利号201410605497.X公开一种直流升压模块电源输出高压过压保护装置,是采用隔离变压模块、光耦隔离模块和隔离放大模块相结合的方式,光耦隔离模块用来在输出电压过压时工作作为保护开始的门限,隔离驱动信号的初始点,光耦隔离模块次级的三极管将初级信号输出给隔离放大模块,而隔离变压模块用来给隔离后的驱动信号提供工作电压,同时与隔离放大模块一起构成隔离回路,把PWM方波驱动回路与过压采样反馈信号隔离开来,这样可以使得在输出直流高压过流时前级PWM驱动信号不受到后级高压的影响,实现了直流高压直接做过压保护的功能,拓展了这种高压过压保护的方法,使得升压电路功能更加完整,也解决了自身没有过压控制端口的问题。
现有技术的通信电源模块在输出端不具有保护的效果,导致设备因过压而损坏和对蓄电池造成过充,且通信电源模块的散热效果较差,导致其因散热不及时而损坏,因此,亟需设计一种通信电源模块输出隔离保护装置来解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通信电源模块输出隔离保护装置,以解决上述背景技术中提出的不具有对通信电源模块输出端进行保护的效果和散热效果差的问题。
本发明的技术方案是:一种通信电源模块输出隔离保护装置,包括壳体和电源模块,所述壳体的底部设置有底板,所述壳体的内部设置有主控板,所述主控板包括CPU数据处理模块、通讯模块、驱动模块、功率控制模块、信号采样隔离模块、温度传感器、所述通讯模块与CPU数据处理模块呈电性连接,所述驱动模块与CPU数据处理模块呈电性连接,所述功率控制模块与驱动模块呈电性连接,所述信号采样隔离模块分别与CPU数据处理模块和功率控制模块呈电性连接,所述温度传感器与CPU数据处理模块呈电性连接,所述CPU数据处理模块包括定时电压采样ADC模块、数据分析计算模块、驱动管理模块和通讯控制模块。
进一步地,所述底板的顶部外壁通过螺栓连接有散热风扇,所述散热风扇与主控板通过导线呈电性连接。
进一步地,所述底板的顶部外壁焊接有支柱,所述主控板与支柱通过螺栓连接。
进一步地,所述壳体的一侧外壁开有散热孔,且散热孔与散热风扇相适配。
进一步地,所述壳体的内部设置有警报器,且警报器与主控板通过导线呈电性连接。
进一步地,所述壳体的顶部外壁内嵌有告警显示模块,所述告警显示模块与主控板通过导线呈电性连接。
进一步地,所述壳体的一侧内壁设置有插口,所述插口与主控板通过导线呈电性连接。
进一步地,所述电源模块的输出端与功率控制模块的输入端电性连接,所述CPU数据处理模块通过信号采样隔离模块实时采集电源模块的输出电压。
进一步地,所述CPU数据处理模块根据判断分析驱动功率控制模块中的直流接触器动作,且CPU数据处理模块驱动告警显示模块进行显示过压模块号。
进一步地,所述通讯模块与通讯控制模块进行数据交换,所述通讯模块通过交换的数据控制驱动模块进行关闭输出。
本发明通过改进在此提供一种通信电源模块输出隔离保护装置,与现有技术相比,具有如下改进及优点:
(1)本发明利用信号采样隔离模块,直接自动切除过压电源模块输出,保护用电设备,防止电池过充,保护电池,以监视电源模块工作情况,防止电源模块因自身原因不能自我调节及自我保护,造成失控的现象。
(2)本发明利用温度传感器和散热风扇,利用温度传感器对壳体内部的温度进行检测,使得在壳体温度过高时对散热风扇进行启动,进而使得散热风扇能够进行自动工作,实现散热节能和高效的效果。
(3)本发明利用警报器和告警显示模块对通信电源模块出现过压时进行发出警报提示,并通过告警显示模块显示出过压模块号,使得设备的维护更加的及时和方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的整体结构示意图;
图2为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的内部结构示意图;
图3为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的控制流程框图。
图4为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的CPU数据处理模块示意图;
图5为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的CPU数据处理模块电路原理图;
图6为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的通讯模块电路原理图;
图7为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的信号采样隔离模块左半部分电路原理图;
图8为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的信号采样隔离模块右半部分电路原理图;
图9为本发明提出的一种通信电源模块输出隔离保护装置的告警显示模块电路原理图。
附图标记说明:
图中:1壳体、2底板、3插口、4主控板、5散热风扇、6散热孔、7CPU数据处理模块、8通讯模块、9驱动模块、10功率控制模块、11信号采样隔离模块、12温度传感器、13告警显示模块、14支柱、15警报器。
具体实施方式
下面将结合附图1至图9对本发明进行详细说明,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,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过改进在此提供一种通信电源模块输出隔离保护装置,如图1-图9所示,包括壳体1,壳体1的底部设置有底板2,壳体1的内部设置有主控板4,主控板4包括CPU数据处理模块7、通讯模块8、驱动模块9、功率控制模块10、信号采样隔离模块11、温度传感器12、通讯模块8与CPU数据处理模块7呈电性连接,驱动模块9与CPU数据处理模块7呈电性连接,功率控制模块10与驱动模块9呈电性连接,信号采样隔离模块11分别与CPU数据处理模块7和功率控制模块10呈电性连接,温度传感器12的型号为BM100,温度传感器12与CPU数据处理模块7呈电性连接,CPU数据处理模块7包括定时电压采样ADC模块、数据分析计算模块、驱动管理模块和通讯控制模块。
进一步地,底板2的顶部外壁通过螺栓连接有散热风扇5,散热风扇5与主控板4通过导线呈电性连接,散热风扇5的型号为G-100,利用散热风扇5对装置起到散热的作用。
进一步地,底板2的顶部外壁焊接有支柱14,主控板4与支柱14通过螺栓连接,利用支柱14使得主控板4与底板2保持一定的散热间距。
进一步地,壳体1的一侧外壁开有散热孔6,且散热孔6与散热风扇5相适配,利用散热风扇5把热气从散热孔6进行排出。
进一步地,壳体1的内部设置有警报器15,警报器15的型号为SFM-20,且警报器15与主控板4通过导线呈电性连接,利用警报器15发出声音警报。
进一步地,壳体1的顶部外壁内嵌有告警显示模块13,告警显示模块13与主控板4通过导线呈电性连接,利用告警显示模块13显示出报警的状态。
进一步地,壳体1的一侧内壁设置有插口3,插口3与主控板4通过导线呈电性连接,利用插口3使得装置便于进行接线。
进一步地,电源模块的输出端与功率控制模块10的输入端电性连接,CPU数据处理模块7通过信号采样隔离模块11实时采集电源模块的输出电压。
进一步地,CPU数据处理模块7根据判断分析驱动功率控制模块10中的直流接触器动作,且CPU数据处理模块7驱动告警显示模块13进行显示过压模块号。
进一步地,通讯模块8与通讯控制模块进行数据交换,通讯模块8通过交换的数据控制驱动模块9进行关闭输出。
实施例一
1、测量各模块输出电压值。
1.1.各电源模块输出电压,分别进入本装置的功率控制模块10相应输入端子,电压通过信号采样隔离模块11后,供CPU采样,测量值分别为u1,u2,u3,u4…;
1.2.各模块电压分别通过隔离二极管D1,D2,D3,D4…后,分别通过直流接触常闭接点K1,K2,K3,K4…后,短接后,形成直流母线-M,输出到本装置的输出端子;
1.3.-M电压通过光电隔离后,供CPU采样,测量值为u0;
1.4.CPU根据判断分析,驱功率控制模块10中的直流接触器,同时驱动告警显示模块13。
1.5.通过通讯模块8,与通讯电源模块进行数据交换。
2、分析判断各电源模块是否过压;
2.1、读取过压设置值Uref;
2.2、查找u1,u2,u3,u4…是否大于Uref,若全部都大于Uref,且u0<Uref,此时判断出本装置测量有异常所有模块因自身原因同时出现异常几率小,K1,K2,K3,K4…不动作,继续保持电源模块输出至直流母线。
2.3、若u1,u2,u3,u4…其中一个值大于Uref,且u0>Uref,此时判断此电源模块输出过压,相应的直流真空继电器动作,切除该电源模块输出,相应指示灯亮,发出声音报警,通过CAN接口,通知电源模块关机。
2.4、若u0>Uref,且u1,u2,u3,u4…值均处于正常范围内,报装置异常信号,直流接触器不动作。
2.5、过压模块处理好后,需要手动复位该模块过压信号。
本发明的工作原理为:使用时,将各电源模块输出电压分别接入相应端子,作为本装置输入;通过光电隔离电路,CPU实时采集各单个电源模块输出电压;各电源模块输出通过本装置电压二极管隔离后,分别通过直流接触器触点隔离后作为本装置输出,与-48V直流母线相连;装置同时采集-48V直流母线电压;软件通过对照各模块输出电压和母线电压,判断母线是否过压,判断具体哪个模块过压,通过直流真空继电器切断过压电源模块输出至母线;通过CAN通信接口,通知过压模块关闭输出,通过LED灯指示过压模块号;根据装置采集的隔离保护装置测量通信电源系统中各个电源模块输出电压值及运行状态,当个别电源模块发生高压或故障时,通过二极管、直流真空继电器将故障电源模块与其他正常电源模块进行物理电气隔离,防止故障点的永久电气连接故障电源模块导致系统高电压和其他电源模块向故障点供电;根据装置采集的各电源模块输出电压值以及母线电压值,判断是否有电源模块输出过压、故障,本装置切除故障电源模块输出进行物理电气隔离,并输出关闭故障电源模块控制信号。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种通信电源模块输出隔离保护装置,包括壳体(1)和电源模块,其特征在于,所述壳体(1)的底部设置有底板(2),所述壳体(1)的内部设置有主控板(4),所述主控板(4)包括CPU数据处理模块(7)、通讯模块(8)、驱动模块(9)、功率控制模块(10)、信号采样隔离模块(11)、温度传感器(12)、所述通讯模块(8)与CPU数据处理模块(7)呈电性连接,所述驱动模块(9)与CPU数据处理模块(7)呈电性连接,所述功率控制模块(10)与驱动模块(9)呈电性连接,所述信号采样隔离模块(11)分别与CPU数据处理模块(7)和功率控制模块(10)呈电性连接,所述温度传感器(12)与CPU数据处理模块(7)呈电性连接,所述CPU数据处理模块(7)包括定时电压采样ADC模块、数据分析计算模块、驱动管理模块和通讯控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述底板(2)的顶部外壁通过螺栓连接有散热风扇(5),所述散热风扇(5)与主控板(4)通过导线呈电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述底板(2)的顶部外壁焊接有支柱(14),所述主控板(4)与支柱(14)通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述壳体(1)的一侧外壁开有散热孔(6),且散热孔(6)与散热风扇(5)相适配。
5.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述壳体(1)的内部设置有警报器(15),且警报器(15)与主控板(4)通过导线呈电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述壳体(1)的顶部外壁内嵌有告警显示模块(13),所述告警显示模块(13)与主控板(4)通过导线呈电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于,所述壳体(1)的一侧内壁设置有插口(3),所述插口(3)与主控板(4)通过导线呈电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于:所述电源模块的输出端与功率控制模块(10)的输入端电性连接,所述CPU数据处理模块(7)通过信号采样隔离模块(11)实时采集电源模块的输出电压。
9.根据权利要求6所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于:所述CPU数据处理模块(7)根据判断分析驱动功率控制模块(10)中的直流接触器动作,且CPU数据处理模块(7)驱动告警显示模块(13)进行显示过压模块号。
10.根据权利要求1所述的一种通信电源模块输出隔离保护装置,其特征在于:所述通讯模块(8)与通讯控制模块进行数据交换,所述通讯模块(8)通过交换的数据控制驱动模块(9)进行关闭输出。
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