CN201015167Y - 一种通信电源直流端口防雷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通信电源直流端口防雷装置，包括差模防雷电路、采样比较电路和告警电路；所述的防雷电路同负载并联，包括至少1条电流泄放通路；所述的泄放通路包括熔断器和同熔断器串联的压敏电阻；采样比较电路的数量同电流泄放通路相当，其采样端接对应的电流泄放通路熔断器与压敏电阻的接点，将采样端电位同采样比较电路内建立的基准电位进行比较，在熔断器断路时，采样比较电路的输出端向告警电路发出告警启动信号。本实用新型当防雷电路中的熔断器断路时，采样比较电路即通过告警电路向值守人员告警，设备可以得到及时的维护能。本实用新型可以方便地加装远程报警输出装置，实现过程告警功能，进一步保障设备的安全运行。

Description

一种通信电源直流端口防雷装置

[技术领域]

本实用新型涉及通信电源设备，尤其涉及一种通信电源设备直流端口的防雷装置。

[背景技术]

由于移动基站和户外基站处于雷电电磁脉冲暴露程度较高的环境中，雷电电磁脉冲会在通信电源的直流线路上感应出危险过电压。另外，当雷电流击中基站的外部防雷装置或基站附近的金属构筑物时，雷电流会被引导到大地泄放，入地的雷电流会将基站的地网电位抬高，从而威胁到直流端口设备的安全。

为了对通信设备的直流端口提供雷电防护，目前对于电源直流端口的防护一般做法是在正、负汇流排上安装压敏电阻，来抑制正、负汇流排间出现的过电压。

压敏电阻由于老化或受到过负荷的冲击会导致失效而起火，给设备带来隐患。解决这个问题的办法是在每一压敏电阻保护单元中装设过流保护装置。但是，过流保护装置一旦断路而得不到及时维修，就会给设备带来潜在的隐患。

目前的直流防雷装置不具备过流保护装置断路的告警功能，过流保护装置断路损坏，维护人员并不知道，可能由于未及时维护故障防雷装置，而导致设备直流端口因雷击所损坏。而且，由于偏远基站或户外柜产品都是无人职守的，直流防雷装置不具备远程告警功能，也会使故障设备得不到及时的修复。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有过流保护装置断路告警功能的通信电源设备直流端口的防雷装置。

本实用新型进一步要解决的技术问题是提供一种具有过流保护装置断路远程告警功能的通信电源设备直流端口的防雷装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种通信电源直流端口防雷装置，包括差模防雷电路、采样比较电路和告警电路；所述的防雷电路同负载并联，包括至少1条电流泄放通路；所述的泄放通路包括熔断器和同熔断器串联的压敏电阻；采样比较电路的数量同电流泄放通路相当，其采样端接对应的电流泄放通路熔断器与压敏电阻的接点，将采样端电位同采样比较电路内建立的基准电位进行比较，在熔断器断路时，采样比较电路的输出端向告警电路发出告警启动信号。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端一极，压敏电阻端接通信电源直流端另一极；每个采样比较电路包括1个开关三极管和接在通信电源直流端正负极之间的分压电路、采样电路；所述的分压电路包括串接的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻接通信电源直流端正极，第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点作为开关三极管的电压基准点；采样电路包括串接的2个分压电阻，2个分压电阻之间的接点接开关三极管的信号输入端和防雷电路熔断器与压敏电阻的接点；开关三极管的输出端接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极。

作为对上述技术方案的更进一步限定，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端负极，压敏电阻端接通信电源直流端正极；所述的开关三极管是PNP三极管，所述的PNP三极管的基极接第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点；所述的采样电路的2个分压电阻为第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻一端接通信电源直流端正极，另一端接防雷电路熔断器与压敏电阻的接点；PNP三极管的发射极接第四分压电阻连接第三分压电阻的端点，集电极接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极；在防雷电路的熔断器端和通信电源直流端负极之间接有分流电阻。

作为对上述技术方案的更进一步限定，在第一分压电阻与第二分压电阻的接点和第三分压电阻连接第四分压电阻的端点之间接有瞬态电压抑制二极管，瞬态电压抑制二极管的阴极接防雷电路熔断器与压敏电阻的接点，阳极接第一分压电阻与第二分压电阻的接点

作为对上述技术方案的更进一步限定，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端正极，压敏电阻端接通信电源直流端负极；所述的开关三极管是PNP三极管，所述的PNP三极管的发射极接第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点；所述的采样电路的2个分压电阻为包括第四分压电阻和分压电路的第一分压电阻，在第一分压电阻和第四分压电阻之间还包括1个二极管，二极管的阳极接第一分压电阻和第二分压电阻的接点，二极管的阴极和PNP三极管的基极接第四分压电阻与防雷电路的接点；PNP三极管的集电极接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极；在防雷电路的熔断器端和通信电源直流端正极之间接有分流电阻。

作为对上述技术方案的更进一步限定，在采样电路中还可以串接第五分压电阻，将开关三极管的信号输入端与第四分压电阻的接点和防雷电路熔断器与压敏电阻的接点隔开。

作为对上述技术方案的更进一步限定，所述的告警电路包括告警电路开关三极管、继电器和报警装置；告警电路开关三极管的信号输入端接采样比较电路告警启动信号输出端，功率输出端接继电器线圈；继电器的常闭触点接报警装置的工作正常指示器，继电器的常开触点接报警装置的故障指示器。

上述的通信电源直流端口防雷装置，所述的报警装置最好还包括远程报警输出装置。

上述通信电源直流端口防雷装置，所述的防雷电路可以包括至少2条电流泄放通路，所述的告警电路还包括连接在告警电路开关三极管的信号输入端和采样比较电路告警启动信号输出端之间的或门电路，所述或门电路的输出端接告警电路开关三极管的信号输入端，所述的或门电路的输入端分别接各采样比较电路告警启动信号输出端。

本实用新型通信电源直流端口防雷装置包括防雷电路、采样比较电路和告警电路。在防雷电路的电流泄放通路中包括熔断器和同熔断器串联的压敏电阻，采样比较电路的采样端接对应的电流泄放通路熔断器与压敏电阻的接点，当电流泄放通路中的熔断器断路时，该接点的电位会发生显著的变化。采样比较电路将采样端电位同采样比较电路内建立的基准电位进行比较，发现采样端电位有显著变化时，采样比较电路的输出端就向告警电路发出告警启动信号，通过告警电路向值守人员告警，设备可以得到及时的维护。

本实用新型如在报警装置中安装了远程报警输出装置，还可以实现远程告警功能，进一步保障设备的安全运行。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例1通信电源直流端口的接线图。

图2是本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例2通信电源直流端口的接线图。

图3是本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例1的电路原理图。

图4是本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例2的电路原理图。

图5是本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例3告警电路的电路原理图。

[具体实施方式]

在图1所示本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例1中，通信电源直流端口包括母排+(POWER+)、母排-(POWER-)，并接在正排和负排之间的n条负载支路和本实用新型的防雷板。正排可以通过导线A与系统的地排连接起来，实现正排接保护地，即负电源系统，如-48V通信电源系统。在负载支路中，负载的一端通过负载开关接负排，另一端接正排。

在图3所示的本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例2中，包括差模防雷电路A、共模防雷电路B，采样比较模块C和告警电路D。防雷电路A同所保护的负载并联，它包括2条差模雷电流泄放通路。泄放通路1由熔断器F1和压敏电阻RV1、RV2组成，泄放通路2由熔断器F2和压敏电阻RV3、RV4组成。压敏电阻RV1、RV2并联后再同熔断器F1串联，压敏电阻RV3、RV4并联后再同熔断器F2串联。如图1所示，防雷电路A的熔断器端load1经负载开关接负排POWER-，压敏电阻端接正排POWER+。防雷电路B将防雷电路A的压敏电阻端通过放电器SP1接保护地PGND，形成通信电源直流端口的共模雷电流泄放通路。

如图3所示，采样比较模块C包括2条采样比较电路和1条分流电路。采样比较电路1包括电阻R61、R66、R8、R25、R26、R30、R65，PNP三极管Q2，瞬态电压抑制二极管D22。采样比较电路2包括电阻R64、R63、R7、R28、R29、R27、R62，PNP三极管Q1，瞬态电压抑制二极管D21。分流电路包括串联的分流电阻R1和二极管D1。因为采样比较电路1同采样比较电路2在结构、原理上完全一致，下面仅讨论采样比较电路1。

采样比较电路1的两端分别接电源POWER-和电源POWER+，包括分压电路、采样电路和分流电路。分压电路从电源POWER+至电源POWER-依次串接有第一分压电阻R61和第二分压电阻R66，第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点N作为开关三极管的电压基准点，通过基极电阻R65接开关三极管Q2的基极。采样电路从电源POWER+至电源POWER-依次串接有第三分压电阻R8、第五分压电阻R25和第四分压电阻R26。开关三极管Q2的发射极接第五分压电阻和第四分压电阻的接点M，第三分压电阻连接第五分压电阻的接点接防雷电路熔断器F1与压敏电阻的接点M1。开关三极管Q2的集电极接告警电路的输入端S1并通过下拉电阻R30接电源POWER-。在防雷电路的熔断器端和电源POWER-之间接有分流电路，分流电路包括串联的分流电阻R1和二极管D1，二极管D1的阴极接电源POWER-。瞬态电压抑制二极管D22的阴极接防雷电路熔断器与压敏电阻的接点M1，阳极接第一分压电阻与第二分压电阻的接点N。

在采样比较电路1中，N点作为开关三极管的电压基准点的电位由第一分压电阻和第二分压电阻的阻值分压确定，当熔断器F1断开时，M点的电位由第三分压电阻R8、第五分压电阻R25和第四分压电阻R26分压确定。在本实施例中，R61∶R66大于(R8+R25)∶R26，M点的电位比N点的电位高出0.7V以上，PNP三极管Q2导通，PNP三极管Q2的集电极的输出端为高电位，触发告警电路D报警。当泄放通路1的熔断器F1正常时，同时负载开关闭合，熔断器F1与压敏电阻的接点M1点的电位同电源POWER-，即通信电源直流端负极的电位。此时，M点的电位亦被拉低到通信电源直流端负极的电位，PNP三极管Q2关断，PNP三极管Q2的集电极的输出端为低电位，告警电路D恢复正常工作指示。当泄放通路1的熔断器F1正常、负载开关打开且不接负载时，流过第三分压电阻R8的电流一部分经分流电路R1、D1分流，第三分压电阻R8的压降增大，M点处的电位低于N点，PNP三极管Q2处于关断状态，告警电路D不会因拉开负载开关而误报警。当泄放通路1的熔断器F1正常、负载开关打开且连接负载时，由于实际负载电阻很小，只有几欧姆，会导致M1点电位接近于正排电位，使M点电位高于N点电位，而出现误告警现象，为消除这种情况下的误告警，在M1点和N点接有瞬态抑制二极管D22，当M1点出现接近正排电位时，瞬态抑制二极管D22被击穿，抬高N点电位，以保证N点电位高于M点电位，从而避免误报警的发生。

告警电路D包括或门输入电路、告警电路开关三极管Q25、继电器REL1和报警装置。或门输入电路由2个二极管D7和D8组成。告警电路开关三极管Q25的基极通过或门输入电路的二极管D7、D8接采样比较电路1和采样比较电路2告警启动信号输出端S1、S2，发射极接地，集电极接继电器REL1的驱动线圈。继电器的一常闭触点接报警装置的工作正常指示器-绿色发光二极管D32；继电器的一常开触点接报警装置的故障指示器-红色发光二极管D33。另外，继电器的另一常闭触点接干接点J5，用于连接远程报警装置。

在图2所示本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例2中，正排通过负载开关接负载，负排接防雷板上的电源POWER-，如果通过导线A与系统的接地排连接起来，实现负排接保护地PGND，实现正电源系统，如+24V的通信电源。负载n同负载开关的连接点loadn接防雷板上的loadn。

如图4所示，本实用新型通信电源直流端口防雷装置实施例2包括差模防雷电路A、共模防雷电路B，采样比较模块C和告警电路D。防雷电路A同所保护的负载并联，它包括2条差模雷电流泄放通路。防雷电路A的熔断器端load1经负载开关接电源POWER+，压敏电阻端接电源POWER-。防雷电路B将防雷电路A的压敏电阻端通过放电器SP1接保护地PGND，形成通信电源直流端口的共模雷电流泄放通路。

如图4所示，采样比较模块C包括2条采样比较电路和1条分流电路。因为采样比较电路1同采样比较电路2在结构、原理上完全一致，下面仅讨论采样比较电路1。

采样比较电路1的两端分别接电源Power+和电源Power-，包括分压电路、采样电路和分流电路。分压电路从电源Power+至电源Power-依次串接有第一分压电阻R61和第二分压电阻R66，第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点N作为开关三极管的电压基准点，接PNP开关三极管Q1的发射极。采样电路由第一分压电阻R61、二极管D24、第五分压电阻R25和第四分压电阻R26依次串接组成，二极管D24的阳极接R61，阴极接R25。开关三极管Q1的基极通过基极电阻R65接第五分压电阻R25和第四分压电阻R26的接点M。开关三极管Q1的集电极接告警电路的输入端S1并通过下拉电阻R30接电源Power-。二极管D24的阴极还连接到防雷电路熔断器F1与压敏电阻的接点M1。在防雷电路的熔断器端和电源Power+之间接有分流电路的分流电阻R1。

在采样比较电路中，N点作为开关三极管的电压基准点的电位由第一分压电阻R61和第二分压电阻R66的阻值分压确定，当熔断器F1断开时，M点的电位由第一分压电阻R61、第五分压电阻R25和第四分压电阻R26分压确定。在本实施例中，R61∶R66小于(R61+R25)∶R26，N点的电位比M点的电位高出0.7V以上，PNP三极管Q1导通，PNP三极管Q1的集电极的输出端为高电位，触发告警电路D报警。当泄放通路1的熔断器F1正常且负载开关闭合时，熔断器F1与压敏电阻的接点M1点的电位同电源Power+，即通信电源直流端正极的电位。此时，M点的电位由第五分压电阻R25和第四分压电阻R26分压确定，即R61∶R66大于R25∶R26，M点的电位亦被拉高，使PNP三极管Q1关断，PNP三极管Q1的集电极的输出端为低电位，告警电路D恢复正常工作指示。当泄放通路1的熔断器F1正常、负载开关打开且不接负载时，由于分流电阻R1拉高了M点的电位，使PNP三极管Q1处于关断状态，告警电路D不会因拉开负载开关而误报警。当泄放通路1的熔断器F1正常、负载开关打开且接有负载时，由于实际负载电阻很小，只有几欧姆，会导致M1点电位接近于负排电位，致使M点电位低于N点电位，而产生误告警，为消除这种情况下的误告警，电路中增加了二极管D24，当M1点出现接近于负排电位时，由于二极管D24的嵌位作用，N点电位只比M1点电位高出一个二极管压降，换句话说N点也为低电位，三极管Q1截止，从而避免误告警的产生。

本实施例的告警电路D在结构上基本同实施例1，其区别在于，用三极管Q27、Q28组成的或门输入电路代替由二极管D7和D8组成的或门输入电路。

如图5所示，实施例3的告警电路中的或门输入电路主要由光耦U1、U2组成。

Claims (10)

1.一种通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，包括差模防雷电路、采样比较电路和告警电路；所述的防雷电路同负载并联，包括至少1条电流泄放通路；所述的泄放通路包括熔断器和同熔断器串联的压敏电阻；采样比较电路的数量同电流泄放通路相当，其采样端接对应的电流泄放通路熔断器与压敏电阻的接点，将采样端电位同采样比较电路内建立的基准电位进行比较，在熔断器断路时，采样比较电路的输出端向告警电路发出告警启动信号。

2.根据权利要求1所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端一极，压敏电阻端接通信电源直流端另一极；每个采样比较电路包括1个开关三极管和接在通信电源直流端正负极之间的分压电路、采样电路；所述的分压电路包括串接的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻接通信电源直流端正极，第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点作为开关三极管的电压基准点；采样电路包括串接的2个分压电阻，2个分压电阻之间的接点接开关三极管的信号输入端和防雷电路熔断器与压敏电阻的接点；开关三极管的输出端接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极。

3.根据权利要求2所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端负极，压敏电阻端接通信电源直流端正极；所述的开关三极管是PNP三极管，所述的PNP三极管的基极接第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点；所述的采样电路的2个分压电阻为第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻一端接通信电源直流端正极，另一端接防雷电路熔断器与压敏电阻的接点；PNP三极管的发射极接第四分压电阻连接第三分压电阻的端点，集电极接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极；在防雷电路的熔断器端和通信电源直流端负极之间接有分流电阻。

4.根据权利要求2所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的防雷电路的熔断器端经负载开关接通信电源直流端正极，压敏电阻端接通信电源直流端负极；所述的开关三极管是PNP三极管，所述的PNP三极管的发射极接第一分压电阻和第二分压电阻之间的接点；所述的采样电路的2个分压电阻包括第四分压电阻和分压电路的第一分压电阻，在第一分压电阻和第四分压电阻之间还包括1个二极管，二极管的阳极接第一分压电阻和第二分压电阻的接点，二极管的阴极和PNP三极管的基极接第四分压电阻与防雷电路的接点；PNP三极管的集电极接告警电路的输入端并通过下拉电阻接通信电源直流端负极；在防雷电路的熔断器端和通信电源直流端正极之间接有分流电阻。

5.根据权利要求3所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，在第一分压电阻与第二分压电阻的接点和第三分压电阻连接第四分压电阻的端点之间接有瞬态电压抑制二极管，瞬态电压抑制二极管的阴极接防雷电路熔断器与压敏电阻的接点，阳极接第一分压电阻与第二分压电阻的接点。

6.根据权利要求3或4所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，在采样电路中还串接有第五分压电阻，将开关三极管的信号输入端与第四分压电阻的接点和防雷电路熔断器与压敏电阻的接点隔开。

7.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的告警电路包括告警电路开关三极管、继电器和报警装置；告警电路开关三极管的信号输入端接采样比较电路告警启动信号输出端，功率输出端接继电器线圈；继电器的常闭触点接报警装置的工作正常指示器，继电器的常开触点接报警装置的故障指示器。

8.根据权利要求7所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的报警装置包括远程报警输出装置。

9.根据权利要求7所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的防雷电路包括至少2条电流泄放通路，所述的告警电路还包括连接在告警电路开关三极管的信号输入端和采样比较电路告警启动信号输出端之间的或门电路，所述或门电路的输出端接告警电路开关三极管的信号输入端，所述的或门电路的输入端分别接各采样比较电路告警启动信号输出端。

10.根据权利要求9所述的通信电源直流端口防雷装置，其特征在于，所述的或门电路是由二极管组成的或门电路。

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