CN203243017U - 一种直流远供电源系统的安全保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流远供电源系统的安全保护电路，包括：以三端可调分流基准源作为基准电压，将采样输出电压与预设值进行比较，并在输出电压高于预设值时驱动光耦将输出过压保护点接地的输出过压保护电路；将输出强电保护点接地、使输出端对地直流悬浮的强电入侵保护电路，运用该电路可在系统出现过压情况时，及时保护远端电源或者通信设备，且在强电入侵保护中，可实现系统输出端与大地完全隔离，避免安全事故的发生。

Description

一种直流远供电源系统的安全保护电路

技术领域

本实用新型涉及通信系统中的直流远供电源技术领域，尤其涉及一种直流远供电源系统的安全保护电路。

背景技术

随着通信事业的飞速发展以及通信设备的普及，直流远供电源系统作为一种解决移动基站、以太无源光网络(EPON)和室内外机房建设的供电方式的应用越来越广泛。直流远供电源系统由局端和远端两部分组成，所述局端将机房内稳定的电能通过复合光缆、双绞线缆或电力线缆输送至远端，为当地接电不便或供电不稳定的通信设备提供稳定、可靠、经济的电源供应。

按照工业信息化产业部发布的国家通信行业标准YD/T1817-2008的要求，直流远供电源系统具备输入过、欠压保护、输出过压保护、输出过载保护、输出漏电保护，输出强电入侵保护和防雷保护等保护功能。现有技术中，所述直流远供电源系统的局端电源结构如图1所示，包括：输入模块、滤波防雷模块、隔离升压模块、直流输出模块、控制芯片、电压检测模块和保护控制模块。

本文涉及上述保护功能中的输出过压保护功能和强电入侵保护功能，也就是说，本文所述安全保护电路涉及图1中的保护控制模块中多种保护电路中的输出过压保护电路和强电入侵保护电路两种。现有技术中，实现所述输出过压保护和强电入侵保护的基本方法是：在局端电源的电压输出端反接稳压管，当局端电源的输出电压超过稳压管的限值，如：通常为400V后，稳压管将反向导通，驱动电路工作，从而起到过压保护的功能。对于强电入侵保护，在直流远供电源系统的局端输出正负极与大地之间有光耦、电阻等器件连接，当传输线路与强电发生搭接时，驱动光耦动作，从而起到强电入侵保护功能。

但是，上述现有的输出过压保护和强电入侵保护的实现方法具有以下缺点：

对于输出过压保护电路，采用稳压管反向导通的工作方式会带来以下问题：稳压管的反向导通方式中电路反应不够灵敏，反应时间上的延迟，可能会对直流远供电源系统的远端电源或者通信设备造成损坏。由于直流远供电源系统涉及户外传输，因此必须考虑雷击的影响，直流远供电源系统的防雷保护电路采用600V的放电管，而系统的输出过压保护点设计在400V，即：如果直流远供电源系统的传输线路遭受雷击影响时，稳压管反向导通后仍有200V的电压叠加在过压保护电路的其他元器件上，将会导致过压保护电路本身的损坏，从而造成过压保护电路失效。

对于强电入侵保护电路，在直流远供电源系统的局端输出端与大地之间有电阻等元器件连接，因此不能实现真正对地悬浮。此外，虽然保护电路经过了大阻值电阻，可以控制对地电流，但其传输线路对地电压最高可达200V，考虑到直流远供电源系统的远端设备和通信设备的安装与维护涉及到高空作业，所以这种电路设计可能引发安全事故。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种直流远供电源系统的安全保护电路，能在系统出现过压情况时，及时保护远端电源或通信设备，且在强电入侵保护中，能实现系统输出端与大地完全隔离，避免安全事故的发生。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种直流远供电源系统的安全保护电路，该电路包括：

以三端可调分流基准源作为基准电压，将采样输出电压与预设值进行比较，并在输出电压高于预设值时驱动光耦将输出过压保护点接地的输出过压保护电路；

将输出强电保护点接地、使输出端对地直流悬浮的强电入侵保护电路。

该电路还包括：

收到输出过压保护电路或强电入侵保护电路通知后切断局端高压输出的控制芯片。

其中，所述输出过压保护电路包括：电压比较模块和延时保护模块。

其中，所述电压比较模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第一光耦的发光端、第一整流二极管和作为基准电压的TL431；

其中，所述第一整流二极管的正极与局端电源的输出电压相连，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻串联在所述第一整流二极管的负极和第五电阻之间，第五电阻的另一端接信号地；第六电阻与第五电阻并联；第七电阻一端与电路供电电压相连，另一端与第一光耦的发光端的正极相连；第一光耦的发光端的负极与TL431的负极相连，TL431的正极接信号地；第八电阻与第一光耦的发光端并联；第一电容一端与第一光耦的发光端的负极相连，另一端与第四电阻、第五电阻以及第六电阻共同相连。

其中，所述延时保护模块包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一三极管、第一光耦的受光端、第二电容、第三电容、第一稳压二极管以及第一MOS管；

其中，所述第九电阻一端与电路供电电压相连，另一端与第一光耦的受光端的集电极相连；所述第十电阻的一端与第一光耦的受光端的集电极相连，另一端与第一三极管的基极相连；所述第一光耦的受光端的发射极接信号地；所述第一三极管的发射极与电路供电电压相连，集电极与第十一电阻相连，第十一电阻的另一端与第三电容、第十二电阻、第十四电阻共同相连；所述第三电容为电解电容，一端接信号地；所述第十四电阻与第三电容并联；所述第十二电阻的另一端与第一稳压二极管的负极相连；所述第二电容和第十三电阻均与第一稳压二极管并联；第一MOS管的漏极与输出过压保护端相连，源极接信号地，栅极与第一稳压二极管的负极、第十二电阻、第二电容和第十三电阻相连。

其中，所述强电入侵保护电路，包括：延时保护模块和直流隔离模块。

所述直流隔离模块包括：第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管、第二十一电阻、第二十二电阻、第二光耦的发光端、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和放电管；

其中，所述第二整流二极管的负极与局端电源的输出电压相连，正极与第三整流二极管的负极相连，第三整流二极管的正极与第七电容的一端相连，第七电容的另一端与第八电容的一端相连，第八电容的另一端与第四整流二极管的负极相连，第四整流二极管的正极与第五整流二极管的负极相连，第五整流二极管的正极接信号地；第九电容和放电管并联，两者一端接信号地，另一端与局端电源的输出电压相连；第十电容连接于局端电源的输出电压和电源地之间，第十一电容一端接电源地，另一端接信号地；第二十二电阻一端与第七电容、第八电容相连，另一端与第二十一电阻、第六电容、第二光耦的发光端的负极相连；第二十一电阻和第六电容的另一端，以及第二光耦的发光端的正极接电源地。

本实用新型提供的直流远供电源系统的安全保护电路，对于过压保护电路，以TL431作为基准电压，通过电阻分压的方式采样输出电压，并将输出电压与预设值进行比较，当输出电压高于预设值时，进行过压保护，由于TL431的反应速度比稳压管的方式快，因此，本实用新型可在系统出现过压情况下及时进行保护，不损坏后级远端电源或者通信设备；此外，当系统遭受雷击影响时，即：传输线路电压达到600V时，也不会对该电路造成损坏，电路更加稳定可靠，而且相对于稳压管的方式，电路的成本更低。

对于强电入侵保护电路，本实用新型通过在输出电路中增加设置的电容实现输出端与大地的直流完全隔离，因此，可避免安全事故的发生，电路更加安全可靠。

附图说明

图1为现有的直流远供电源系统的局端电源结构示意图；

图2为本发明输出过压保护电路的结构示意图；

图3为本发明强电入侵保护电路的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的基本思想是：对于过压保护电路，以三端可调分流基准源，如：TL431作为基准电压，通过电阻分压的方式采样输出电压，并将输出电压与预设值进行比较，当输出电压高于预设值时，进行过压保护；对于强电入侵保护电路，通过设置的电容实现输出端与大地的隔离，电路更加安全可靠。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的安全保护电路涉及图1中所述保护控制模块中的输出过压保护电路和强电入侵保护电路以及控制芯片；其中，

所述输出过压保护电路，用于以TL431作为基准电压，通过电阻分压的方式采样输出电压，并将输出电压与预设值进行比较，当输出电压高于预设值时，驱动光耦工作，将输出过压保护点接地，并通知控制芯片；

所述强电入侵保护电路，用于输出端与交流强电搭接时，驱动光耦工作，将输出强电保护点接地，并使输出端对地直流悬浮，并通知控制芯片；

所述控制芯片，用于收到输出过压保护电路、或强电入侵保护电路的通知后，切断局端高压输出。

所述输出过压保护电路包括：图2(a)所示的电压比较模块和图2(b)所示的延时保护模块。其中，所述电压比较模块，如图2(a)所示，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第一光耦U1的发光端A、第一整流二极管D1和作为基准电压的TL431；其中，所述第一整流二极管D1的正极与局端电源的输出电压V_OUT+相连，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4串联在所述第一整流二极管D1的负极和第五电阻R5之间，第五电阻R5的另一端接信号地；第六电阻R6与第五电阻R5并联；第七电阻R7一端与电路供电电压VCC2相连，另一端与第一光耦U1的发光端A的正极相连；第一光耦U1的发光端A的负极与TL431的负极相连，TL431的正极接信号地；第八电阻R8与第一光耦U1的发光端A并联；第一电容C1一端与第一光耦U1的发光端A的负极相连，另一端与第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6共同相连。

所述延时保护模块，如图2(b)所示，包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一三极管Q1、第一光耦U1的受光端B、第二电容C2、第三电容C3、第一稳压二极管ZD1以及第一MOS管Q2；其中，所述第九电阻R9一端与电路供电电压VCC2相连，另一端与第一光耦U1的受光端B的集电极相连；所述第十电阻R10的一端与第一光耦U1的受光端B的集电极相连，另一端与第一三极管Q1的基极相连；所述第一光耦U1的受光端B的发射极接信号地；所述第一三极管Q1的发射极与电路供电电压VCC2相连，集电极与第十一电阻R11相连，第十一电阻R11的另一端与第三电容C3、第十二电阻R12、第十四电阻R14共同相连；所述第三电容C3为电解电容，一端接信号地；所述第十四电阻R14与第三电容C3并联；所述第十二电阻R12的另一端与第一稳压二极管ZD1的负极相连；所述第二电容C2和第十三电阻R13均与第一稳压二极管ZD1并联；第一MOS管Q2的漏极与输出过压保护端SCGY相连，源极接信号地，栅极与第一稳压二极管ZD1的负极、第十二电阻R12、第二电容C2和第十三电阻R13相连。

实际运行过程中，输出过压保护电路以TL431作为基准电压，通过电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6分压的方式采样输出电压V_OUT+，当输出电压高于预设值，如400V时，第一光耦U1的发光端A导通，从而驱动第一光耦U1的受光端B工作，将输出过压保护端SCGY拉至低电位，即接信号地，该信号被传输到控制芯片，控制芯片则切断局端高压输出，实现过压保护。其中所述预设值可通过调节第五电阻R5和第六电阻R6来实现。

所述强电入侵保护电路，包括：延时保护模块和直流隔离模块；其中，所述延时保护模块，如图3(a)所示，包括：第十五电阻R15、第六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二三极管Q3、第二光耦U2的受光端B、第四电容C4、第五电容C5、第二稳压二极管ZD2以及第二MOS管Q4；上述各器件的连接关系与输出过压保护电路中的延时保护模块中各器件的连接关系相同，此处不再详述。

所述直流隔离模块，如图3(b)所述，包括：第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二光耦U2的发光端A、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11和放电管F1；其中，所述第二整流二极管D2的负极与局端电源的输出电压V_OUT+相连，正极与第三整流二极管D3的负极相连，第三整流二极管D3的正极与第七电容C7的一端相连，第七电容C7的另一端与第八电容C8的一端相连，第八电容C8的另一端与第四整流二极管D4的负极相连，第四整流二极管D4的正极与第五整流二极管D5的负极相连，第五整流二极管D5的正极接信号地；第九电容C9和放电管F1并联，两者一端接信号地，另一端与局端电源的输出电压V_OUT+相连；第十电容C10连接于局端电源的输出电压V_OUT+和电源地之间，第十一电容一端接电源地，另一端接信号地；第二十二电阻R22一端与第七电容C7、第八电容C8相连，另一端与第二十一电阻R21、第六电容C6、第二光耦U2的发光端A的负极相连；第二十一电阻R21和第六电容C6的另一端，以及第二光耦U2的发光端A的正极接电源地。

在实际应用过程中，当局端电源的输出端的正极或者负极与市电交流电发生搭接时，第二光耦U2的发光段A导通，从而驱动第二光耦U2的受光端B工作，从而将输出强电保护点QIANGDIAN拉至低电位，即接信号地，该信号被传输到控制芯片，控制芯片则切断局端高压输出，实现强电搭接保护。该电路中利用所述第七电容C7、第八电容C8实现通交流、阻直流的特性，真正实现了输出端对大地直流悬浮，更加安全可靠。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，该电路包括： 

在输出电压高于预设值时与光耦相连，且输出过压保护点接地的输出过压保护电路；以及， 

输出强电保护点接地、且输出端对地直流悬浮的强电入侵保护电路。 

2.根据权利要求1所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，该电路还包括： 

与输出过压保护电路或强电入侵保护电路连接的控制芯片。 

3.根据权利要求1或2所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，所述输出过压保护电路包括：电压比较模块和延时保护模块。 

4.根据权利要求3所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，所述电压比较模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第一光耦的发光端、第一整流二极管和作为基准电压的TL431； 

其中，所述第一整流二极管的正极与局端电源的输出电压相连，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻串联在所述第一整流二极管的负极和第五电阻之间，第五电阻的另一端接信号地；第六电阻与第五电阻并联；第七电阻一端与电路供电电压相连，另一端与第一光耦的发光端的正极相连；第一光耦的发光端的负极与TL431的负极相连，TL431的正极接信号地；第八电阻与第一光耦的发光端并联；第一电容一端与第一光耦的发光端的负极相连，另一端与第四电阻、第五电阻以及第六电阻共同相连。 

5.根据权利要求3所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，所述延时保护模块包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一三极管、第一光耦的受光端、第二电容、第三电容、第一稳压二极管以及第一MOS管； 

其中，所述第九电阻一端与电路供电电压相连，另一端与第一光耦的受光 端的集电极相连；所述第十电阻的一端与第一光耦的受光端的集电极相连，另一端与第一三极管的基极相连；所述第一光耦的受光端的发射极接信号地；所述第一三极管的发射极与电路供电电压相连，集电极与第十一电阻相连，第十一电阻的另一端与第三电容、第十二电阻、第十四电阻共同相连；所述第三电容为电解电容，一端接信号地；所述第十四电阻与第三电容并联；所述第十二电阻的另一端与第一稳压二极管的负极相连；所述第二电容和第十三电阻均与第一稳压二极管并联；第一MOS管的漏极与输出过压保护端相连，源极接信号地，栅极与第一稳压二极管的负极、第十二电阻、第二电容和第十三电阻相连。 

6.根据权利要求1或2所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，所述强电入侵保护电路，包括：延时保护模块和直流隔离模块。 

7.根据权利要求6所述的直流远供电源系统的安全保护电路，其特征在于，所述直流隔离模块包括：第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管、第二十一电阻、第二十二电阻、第二光耦的发光端、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容和放电管； 

其中，所述第二整流二极管的负极与局端电源的输出电压相连，正极与第三整流二极管的负极相连，第三整流二极管的正极与第七电容的一端相连，第七电容的另一端与第八电容的一端相连，第八电容的另一端与第四整流二极管的负极相连，第四整流二极管的正极与第五整流二极管的负极相连，第五整流二极管的正极接信号地；第九电容和放电管并联，两者一端接信号地，另一端与局端电源的输出电压相连；第十电容连接于局端电源的输出电压和电源地之间，第十一电容一端接电源地，另一端接信号地；第二十二电阻一端与第七电容、第八电容相连，另一端与第二十一电阻、第六电容、第二光耦的发光端的负极相连；第二十一电阻和第六电容的另一端，以及第二光耦的发光端的正极接电源地。 

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