CN202602239U - 直流远程供电的多路监测和控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种直流远程供电的多路监测和控制电路。本实用新型的目的是提供一种直流远程供电的多路监测和控制电路，对每路输出的开路、短路、过载异常情况进行实时监测和控制，以完成对远供电源系统的运行安全可靠提供最佳的保护功能。本实用新型的技术方案是：一种直流远程供电的多路监测和控制电路，具有局端电源、多路输出负载，其特征在于：在所述局端电源和多路输出负载之间接有多路监测和控制单元。本实用新型适用于移动室内分布系统中的干放和直放站、有线电视适配器、路由器、光端机、无线基站等诸多设备使用的一路输入、多路输出的一带多远程供电系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流远程供电的多路监测和控制电路。适用于移动室内分布系统中的干放和直放站、有线电视适配器、路由器、光端机、无线基站等诸多设备使用的一路输入、多路输出的一带多远程供电系统。
背景技术
直流远程供电系统利用电缆，由局端向远距离的设备提供馈电，解决了远端设备因市电停电和电源接入的困难，使得设备的安装、选址更方便，运行更可靠，维护工作量减少。但是在使用远程供电系统中，尤其是一带多的系统中，如果其中一条线路发生开路断路、短路或过载、负载短路等情况，其中一路线路的短路、过载会引起其他正常线路的供电异常，而开路的线路上存在高压，人一旦碰触，会引发人身安全事故。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种直流远程供电的多路监测和控制电路，对每路输出的开路、短路、过载异常情况进行实时监测和控制，以完成对远供电源系统的运行安全可靠提供最佳的保护功能。
本实用新型所采用的技术方案是：一种直流远程供电的多路监测和控制电路，具有局端电源、多路输出负载，其特征在于：在所述局端电源和多路输出负载之间接有多路监测和控制单元；
所述多路监测和控制单元由主控电路、采样电路、电流检测电路、开路检测电路、过流短路检测电路、过流延时保护回路、输出控制电路和多路输出回路组成；多路输出回路的输出信号经采样电路采样后分别经电流检测电路、开路检测电路以及过流短路检测电路和过流延时保护回路接至输出控制电路，输出控制电路输出控制信号控制多路输出回路；开路检测电路的开路信号同时接至主控电路，主控电路还接有通信电路、键盘和液晶显示屏。
所述主控电路由MCU、锁存器IC2和I/O扩展接口IC3组成，I/O扩展接口IC3的一组输出信号经二极管D1接至输出控制电路的电流型PWM控制芯片IC1的脚2，作为电流型PWM控制芯片IC1的控制信号，该控制芯片的输出信号通过脚6并经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路，用来控制输出回路中的控制开关Q4。
所述采样电路包括二极管D3、电流采样电阻R4，二极管D3阳极连接控制开关Q4的S极，阴极连接电流采样电阻R4；二极管D3阳极输出开路采样信号M1S，阴极输出电流采样信号MS1。
所述电流检测电路包括运算放大器IC6A、IC6D及其外围电路组成的电流信号放大调节电路，电流采样信号MS1经电流信号放大调节电路后经电阻R1S接至A/D转换芯片IC5，完成A/D转换后输送至主控电路中MCU的28脚数据输入端；
所述电流检测电路还包括最大值限流检测电路，电流采样信号MS1经电阻R12接至输出控制电路的电流型PWM控制芯片IC1脚3，由电流型PWM控制芯片IC1完成对每个周波的电流最大值限流检测，该控制芯片的输出信号经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路，用来控制输出回路中的控制开关Q4。
所述开路检测电路具有运算放大器IC8A、IC8B，开路采样信号M1S经运算放大器IC8A及其外围电路信号放大滤波后，经电阻R13、二极管D3接至运算放大器IC8B与外围电路组成的开路信号检测电路，输出开路检测信号KL1，并经二极管D6接至输出控制电路中的电流型PWM控制芯片IC1脚2；开路检测信号KL1还接至I/O扩展接口IC3的18脚信号输入端，经IC3数据输出口输送至MCU的数据输入口D0-D7。
所述过流短路检测电路和过流延时保护回路包括运算放大器IC8C、电阻R40~R43、电容C3和保护开关管Q3，电流型PWM控制芯片IC1输出脚6的输出控制信号经电阻R16接至运算放大器IC8C的输入脚9，经运算放大器IC8C和电阻R40~R43、电容C3组成的过流信号检测和积分延时电路，输出脚8输出过流检测保护信号驱动保护开关管Q3，经电阻R22控制Q4的开关。
所述多路输出回路包括电感 L4，控制开关Q4和二极管D4，电感L4串接在输出回路中，二极管D4阳极接控制开关Q4的D极，二极管D4的阴极接电源正极。
本实用新型的有益效果是：本实用新型针对直流远程供电系统进行实时多路监测和管理控制，实现了对远供局端带多个负载设备的每个分路的远程监测和控制，有效地提高了供电的安全性和系统工作的可靠性，并有效地解决了远端启动时可能存在的冲击电流过大的问题，避免在一带多系统中由于一条线路发生短路或过载、负载短路等情况导致其他正常线路的供电异常。
附图说明
图1为本实用新型的组网电气框图。
图2为本实用新型多路监测和控制电路电原理框图。
图3、图4为本实用新型中实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例具有局端电源1、多路输出负载3，本例中局端电源1和多路输出负载3之间接有多路监测和控制单元2。图2为本实用新型中多路监测和控制单元2电原理框图，所述多路监测和控制单元2由主控电路201、采样电路206、电流检测电路203、开路检测电路210、过流短路检测电路204、过流延时保护回路205、输出控制电路211和多路输出回路209组成；多路输出回路209与多路输出负载3对应连接，多路输出回路209的输出信号经采样电路206采样后分别经电流检测电路203、开路检测电路210、以及过流短路检测电路204和过流延时保护回路205接至输出控制电路211，输出控制电路211输出控制信号控制多路输出回路209；开路检测电路210的开路信号同时接至主控电路201，主控电路201还接有通信电路202、键盘207和液晶显示屏208。
本例中多路输出回路209包括电感L4、控制开关Q4和二极管D4，电感L4串接在输出回路中，用来抑制短路时的主回路电流上升率，二极管D4阳极接控制开关Q4的D极，阴极接电源的正极，用以在控制开关Q4关断瞬间，提供输出回路的电流续流通道，以避免控制开关Q4因过压击穿（见图4）。其他各分路以此类推。
如图3所示，本例的主控电路201由MCU、锁存器IC2和I/O扩展接口IC3组成，MCU（型号为AT89C51RD2）的脚32~39分别接锁存器IC2（型号74LS373）的脚18、脚17、脚14、脚13、脚8、脚7、脚4、脚3，锁存器IC2的输出脚2和脚5分别接I/O扩展接口IC3（型号82C55A）的脚9及脚8，I/O扩展接口IC3的脚27~脚34接液晶显示屏，I/O扩展接口IC3的输出脚14作为报警信号输出口，而I/O扩展接口IC3的输出脚PA0~PA7输出信号分别为多路监测和控制单元2中的各路控制信号，各路控制信号经二极管D1接至各路输出控制电路211中电流型PWM控制芯片IC1(型号UC3854)的脚2，该电流型PWM控制芯片的输出信号通过脚6并经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路，用来控制输出回路中的控制开关Q4。
如图4所示，本实施例中采样电路206包括二极管D3、电流采样电阻R4，二极管D3阳极连接输出回路中控制开关Q4的S极，阴极连接电流采样电阻R4；二极管D3阳极输出开路采样信号M1S，阴极输出电流采样信号MS1。
本例的电流检测电路203包括运算放大器IC6A（LM324）、IC6D及其外围电路组成的电流信号放大调节电路，电流采样信号MS1经电流信号放大调节电路后经电阻R1S接至A/D转换芯片IC5（TLC1543）脚1，其他各分路电流采样信号MSI经调节后以此类推，接至A/D转换芯片IC5脚2~8。完成A/D转换后输送至主控电路201中MCU的28脚数据输入端。
电流检测电路203还包括最大值限流检测电路，电流采样信号MS1经电阻R12接至输出控制电路211的电流型PWM控制芯片IC1脚3，由电流型PWM控制芯片IC1完成对每个周波的电流最大值限流检测，该控制芯片的输出信号经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路209，用来控制输出回路中的控制开关Q4（见图4）。当流入电流型PWM控制芯片IC1的电流超过设定值时，该芯片的输出脚6输出低电平，控制开关Q4关断。其他各分路以此类推。
如图4所示，在所述多路监测和控制单元2中开路检测电路210包括运算放大器IC8A（LM324）、IC8B。电阻R24接开路采样信号M1S，经运算放大器IC8A、电阻R25~R27、电容C6、C12信号放大滤波后，经电阻R13、二极管D3接至运算放大器IC8B、电阻R30~R36组成的开路信号检测电路，输出开路检测信号KL1，经D6接至电流型PWM控制芯片IC1脚2：当检测到线路开路时，KL1信号变高电平，使得电流型PWM控制芯片IC1脚6输出低电平，从而关断Q4；KL1信号还接至I/O扩展接口IC3脚18，完成MCU对开路状态的检测。其他各分路以此类推。
本实施例中多路监测和控制单元2还具有过流短路检测电路204和过流延时保护回路205，包括运算放大器IC8C（LM324）、电阻R40~R43、电容C3和保护开关管Q3（8050），电流型PWM控制芯片IC1输出脚6的输出控制信号经电阻R16接至运算放大器IC8C的输入脚9，经运算放大器IC8C和电阻R40~R43、电容C3组成的过流信号检测和积分延时电路，输出脚8输出过流检测保护信号驱动保护开关管Q3，经电阻R22控制Q4的开关。该电路还包括三极管Q2（8050），三极管Q2经电阻R35接至电流型PWM控制芯片IC1脚2，以使运算放大器IC8C检测回路在信号关闭状态下停止工作。其他各分路以此类推。
在本实施例中主控电路201连接通讯电路202，具有RS485接口芯片IC14（型号75176），光耦PC1、PC2、PC3及电阻R7~R11、R100~R102组成的隔离型RS485通信接口以实现与上位机的通讯。其中，光耦PC1的脚4、PC2的脚2、PC3的脚2分别接作为MCU的脚10、脚13、脚11，RS485接口芯片IC14的输出脚6及输出脚7分别经电阻R101、 R102接接口485A和接口485B（通过针座J6的脚1、2）。
本实施例中，MCU配有由芯片X25045组成的单片机定时检测保护电路。
以上实施例只是原理性说明的一个范例，通过适当变换电路结构而实施原理和本实用新型原理相近的电路实现方法，均视为本实用新型专利保护范围内。
本实用新型的工作原理是：多路监测和控制单元2实时对各输出回路209电流和线路状态进行检测，并根据输出负载3的不同设定不同的工作电流上、下限值，当检测到某路负载超过所给定的电流上限值或者低于所给定的电流下限值时，根据控制策略，实时控制该分路的输出；通过开路检测、短路、过流检测回路，实现快速地的开路、短路和过流监测保护，同时通过一定的延时，对过流实现限流后延时保护功能，达到抗冲击性负载开启瞬间电流较大的要求。
Claims (7)
1.一种直流远程供电的多路监测和控制电路，具有局端电源（1）、多路输出负载（3），其特征在于：在所述局端电源（1）和多路输出负载（3）之间接有多路监测和控制单元（2）；
所述多路监测和控制单元（2）由主控电路（201）、采样电路（206）、电流检测电路（203）、开路检测电路（210）、过流短路检测电路（204）、过流延时保护回路（205）、输出控制电路（211）和多路输出回路（209）组成；多路输出回路（209）的输出信号经采样电路（206）采样后分别经电流检测电路（203）、开路检测电路（210）、以及过流短路检测电路（204）和过流延时保护回路（205）接至输出控制电路（211），输出控制电路（211）输出控制信号控制多路输出回路（209）；开路检测电路（210）的开路信号同时接至主控电路（201），主控电路（201）还接有通信电路（202）、键盘（207）和液晶显示屏（208）。
2.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述主控电路（201）由MCU、锁存器IC2和I/O扩展接口IC3组成，I/O扩展接口IC3的一组输出信号经二极管D1接至输出控制电路（211）的电流型PWM控制芯片IC1的脚2，作为电流型PWM控制芯片IC1的控制信号，该控制芯片的输出信号通过脚6并经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路（209），用来控制输出回路中的控制开关Q4。
3.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述采样电路（206）包括二极管D3、电流采样电阻R4，二极管D3阳极连接控制开关Q4的S极，阴极连接电流采样电阻R4；二极管D3阳极输出开路采样信号M1S，阴极输出电流采样信号MS1。
4.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述电流检测电路（203）包括运算放大器IC6A、IC6D及其外围电路组成的电流信号放大调节电路，电流采样信号MS1经电流信号放大调节电路后经电阻R1S接至A/D转换芯片IC5，完成A/D转换后输送至主控电路（201）中MCU的28脚数据输入端；
所述电流检测电路（203）还包括最大值限流检测电路，电流采样信号MS1经电阻R12接至输出控制电路（211）的电流型PWM控制芯片IC1脚3，由电流型PWM控制芯片IC1完成对每个周波的电流最大值限流检测，该控制芯片的输出信号经电阻R33、电阻R11接至多路输出回路（209），用来控制输出回路中的控制开关Q4。
5.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述开路检测电路（210）具有运算放大器IC8A、IC8B，开路采样信号M1S经运算放大器IC8A及其外围电路信号放大滤波后，经电阻R13、二极管D3接至运算放大器IC8B与外围电路组成的开路信号检测电路，输出开路检测信号KL1，并经二极管D6接至输出控制电路（211）中的电流型PWM控制芯片IC1脚2；开路检测信号KL1还接至I/O扩展接口IC3的18脚信号输入端，经IC3数据输出口输送至MCU的数据输入口D0-D7。
6.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述过流短路检测电路（204）和过流延时保护回路（205）包括运算放大器IC8C、电阻R40~R43、电容C3和保护开关管Q3，电流型PWM控制芯片IC1输出脚6的输出控制信号经电阻R16接至运算放大器IC8C的输入脚9，经运算放大器IC8C和电阻R40~R43、电容C3组成的过流信号检测和积分延时电路，输出脚8输出过流检测保护信号驱动保护开关管Q3，经电阻R22控制Q4的开关。
7.根据权利要求1所述的直流远程供电的多路监测和控制电路，其特征在于：所述多路输出回路（209）包括电感 L4、控制开关Q4和二极管D4，电感L4串接在输出回路中，二极管D4阳极接控制开关Q4的D极，二极管D4的阴极接电源正极。
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