CN206542409U - 一种新型光纤收发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型光纤收发器，包括光电转换芯片，光电转换芯片连接有光电加密及解密模块、隔离变压器、漏电保护模块，光电加密及解密模块连接有光收发一体化模块，光电转换芯片通过隔离变压器连接有RJ45，光电转换芯片通过漏电保护模块连接有电源模块。本实用新型主要在原有光纤收发器的基础上增加了漏电保护模块，以保护光纤收发器内部设备电路，防止被毁坏或者发生其他意外，解决了光纤收发器内部设备电路可能会因漏电而毁坏的技术问题。

Description

一种新型光纤收发器

技术领域

本实用新型属于光纤通信技术领域，尤其涉及一种光纤收发器。

背景技术

随着信息化技术的发展以及社会经济日益发展，人民群众对于网络、数据、语音、图像等多媒体通信的需求在增加，在网络、电视、电话相当普及的当下，对现有的通信安全性也提出了更高的要求，而黑客、系统漏洞、信息泄露、信息监听等造成的隐私泄露严重影响着通信的安全性，如何加密已经使用较为普遍的光纤通信，一般的做法是在传输过程中加密，即以密文进行发送和接收，只有掌握密钥才可以解读信息，而这种加密方法的缺点是成本高、结构复杂，尤其是对应于大数量的数据传输加密解密的时间长，不具有实际意义，一旦密钥泄露安全不复存在，针对与普通大众，应以随机加密加入干扰信息的方式提高通信的安全性，因此需要一种可以在传输中加入干扰信息的光纤收发器，并使用相应的可解密的光纤收发器进行解密。

而且电源模块输出电压在传输至负载电路或设备时，可能发生漏电的情况，进一步可能导致负载或设备无法正确的工作，也可能导致触及漏电的人触电，甚至引发其他严重的意外事故，因而需要漏电保护电路对电源模块进行漏电检测保护，及时阻断漏电通路，防止设备电路毁坏或意外事故发生。由于漏电保护电路根据电源模块的信号和负载端的信号控制负载的断开与否，漏电保护电路与两者之间的连接关系会对电源模块的输出和负载端的接收产生一定影响，而且漏电保护电路动作的灵敏度和准确性也会影响负载是否及时断开。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种新型光纤收发器，以解决光纤收发器内部设备电路可能会因漏电而毁坏的技术问题，并具有安全性高、性能可靠、功能实用、体积小、成本低的优点。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型光纤收发器，包括光电转换芯片，光电转换芯片连接有光电加密及解密模块、隔离变压器、漏电保护模块，光电加密及解密模块连接有光收发一体化模块，光电转换芯片通过隔离变压器连接有RJ45，光电转换芯片通过漏电保护模块连接有电源模块。

进一步的，光电转换芯片连接有监控模块。

进一步的，电源模块连接有防雷模块。

进一步的，RJ45连接有防雷模块。

进一步的，光收发一体化模块内设置有2个激光发射装置。

进一步的，漏电保护模块包括

前端采样电路，其第一端连接所述电源模块的输出端，其第二端接地，其用以采样电源模块输出端并输出前端采样电压；

微压降电路，将电源模块输出的稳压电压进行小幅度降压生成微压降电压，其用以输出端输出所述微压降电压；

后端采样电路，其第一端连接所述微压降电路的输出端和负载，其第二端接地，其用以采样负载输入端并输出后端采样电压；

比较模块，用以：

根据前端采样电压与后端采样电压的作差结果、以及微压降电路的阻值获得采样电流；响应于采样电流高于一漏电动作电流，控制所述负载断开。

进一步的，微压降电路包括：

分流合流电阻网，其第一端连接所述电源模块的输出端；

变阻器，其第一端和触点端连接所述分流合流电阻网的第二端，其第二端接地；

其中，所述变阻器设定的阻值大于所述分流合流电阻网的阻值，分流合流电阻网的第二端作为微压降电路的输出端输出所述微压降电压。

进一步的，前端采样电路包括：

第一电阻，其第一端连接所述电源模块的输出端，其第二端输出所述前端采样电压至所述比较模块；

第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地。

进一步的，后端采样电路包括：

第三电阻，其第一端连接所述微压降电路的第二端，其第二端输出所述后端采样电压至所述比较模块；

第四电阻，其第一端连接所述第三电阻的第二端，其第二端接地。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型主要在原有光纤收发器的基础上增加了漏电保护模块，以保护光纤收发器内部设备电路，防止被毁坏或者发生其他意外。

进一步的，由于电源模块连接有防雷模块，能够有效保护电源模块，防止被雷击。

进一步的，由于RJ45连接有防雷模块，能够有效保护RJ45(及光电转换芯片的电口模块)，防止被雷击。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是漏电保护模块的结构框图；

图3是漏电保护模块的电路示意图；

图4是电源防雷模块的原理图；

图5是电口防雷模块的原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图5对本实用新型作详细说明。

实施例1

一种新型光纤收发器，包括光电转换芯片(光电转换芯片为ML6652)，光电转换芯片连接有光电加密及解密模块、隔离变压器、漏电保护模块和监控模块，光电加密及解密模块连接有光收发一体化模块，光电转换芯片通过隔离变压器连接有RJ45(RJ45连接于光电转换芯片的电口模块，电口模块为ST-J0012NL，电口模块的传输介质为双绞线)，光电转换芯片通过漏电保护模块连接有电源模块。光收发一体化模块内设置有2个激光发射装置。本实用新型提供的光纤收发器具有安全性高、性能可靠、功能实用、体积小、成本低的优点。

光收发一体化模块、光电加密及解密模块相结合，可以有效提高光纤传输中信息的安全性，在特殊的信息渠道内可以实现单向接收的解密的作用，有利于保护加密措施，一般的使用加密和解密进行去除同频率激光束干扰和加入同频率激光束进行干扰，具有实用性强、结构简单、安装操作便捷的优点；本实用新型的光电转换芯片为ML6652，具有小型化、多功能、低成本、低功耗的优点，可以满足双绞线和光纤之间的10/100Mbps的自动协商信号的转换；本实用新型的电口模块为ST-J0012NL，其集成了网络变压器，具有体积小的优点，简化了PCB板的布局；总的本实用新型具有安全性高、性能可靠、功能实用、体积小、成本低的优点。

漏电保护模块包括

前端采样电路1，微压降电路2，后端采样电路3，以及比较模块4。其中，前端采样电路1的第一端连接所述电源模块S的输出端，其第二端接地，其采样电源模块S输出端并获得前端采样电压Va，前端采样电路1为连接电源模块S输出端的一个支路，在前端采样电路1的输入端获得电源模块S输出端的电压，前端采样电压Va是将该电压转换后获得的，例如是将该电压通过分压电阻降压后获得的；微压降电路2将电源模块S输出的稳压电压进行小幅度降压生成微压降电压，其输出端输出所述微压降电压；后端采样电路2的第一端连接所述微压降电路2的输出端和负载Cl(本申请的负载即光电转换芯片等后续用电模块)的输入端并获得后端采样电压Vb，其第二端接地，后端采样电路3为连接负载Cl的一个支路，在后端采样电路2的输入端获得负载Cl输入端的电压，后端采样电压Vb是将该电压转换后获得的，例如是将该电压通过分压电阻降压后获得的；比较模块4将前端采样电压Va和后端采样电压Vb作减法，例如通过减法器，获得作差结果后结合微压降电路2的阻值确定采样电流，在采样电流高于一漏电动作电流时，比较模块4可以输出漏电动作信号La，由该漏电动作信号La控制所述负载Cl断开。负载Cl在根据前端采样电压Va与后端采样电压Vb的作差结果(可以为绝对值)、以及微压降电路2的阻值获得的采样电流高于漏电动作电流时断开，从而起到及时漏电保护的作用。

具体的，结合图1和图2，所述微压降电路2包括：分流合流电阻网(R1，R2，R3，R4)、低阻值电阻R9和变阻器Rv。其中，分流合流电阻网的第一端连接所述电源模块S的输出端；变阻器Rv的第一端和触点端连接所述分流合流电阻网的第二端，其第二端接地；其中，所述变阻器Rv设定的阻值大于所述分流合流电阻网的阻值，调节变阻器Rv的触点端可以改变与分流合流电阻网并联的电阻值，从而进行电压分压微调，分流合流电阻网的第二端作为微压降电路2的输出端输出所述微压降电压，具体的，分流合流电阻网包括：

第一可控开关Sw1，低阻值并联电阻串。第一可控开关Sw1的第一端连接电源模块S的输出端，第二端连接低阻值并联电阻串的第一端，其控制端根据微压降电路2后端连接负载后流过的电流控制启闭，在第一可控开关Sw1的第一端和变阻器Rv的触点端间还连接有低阻值电阻R9，在所接负载使得微压降电路2输出电流为大电流时，第一可控开关Sw1被控闭合，在所接负载使得微压降电路2输出电流为小电流时，第一可控开关Sw1被控断开，第一可控开关Sw1例如可以是继电器、按键开关或其他开关；第一可控开关SW1由单片机控制，通过第一可控开关SW1的切换可提高单片机测试电流的精度，低阻值并联电阻串的第一端连接所述第一可控开关Sw1第二端，其第二端连接所述变阻器Rv的第一端，图2中，低阻值并联电阻串为电阻R1、R2、R3、R4并联连接，低阻值并联电阻串连接在电源模块S和负载Cl之间。低阻值并联电阻串的各电阻例如为1欧姆，实现分流保护及微降压的作用。

继续参看图2，在一个实施例中，所述前端采样电路1由第一电阻R5和第二电阻R6组成，其中，第一电阻R5的第一端连接所述电源模块S的输出端，所述比较模块4例如采用单片机，采样第一电阻R5的第二端获得所述前端采样电压Va；第二电阻R6的第一端连接所述第一电阻R5的第二端，其第二端接地。所述后端采样电路3由第三电阻R7和第四电阻R8组成，其中，第三电阻R7的第一端连接所述微压降电路2的第二端，也就是连接负载Cl，所述比较模块4采样第三电阻R7的第二端获得所述后端采样电压Vb；第四电阻R8的第一端连接所述第三电阻R7的第二端，其第二端接地。图2中，单片机采样前端采样电压Va和后端采样电压Vb后，进行比较，若结合前端采样电压Va和后端采样电压Vb的差以及微压降电路2的阻值获得的采样电流高于漏电动作电流(配置在单片机内)，则单片机输出漏电动作信号La，该漏电动作信号La控制负载Cl中的第二可控开关Sw2，从而断开负载Cl的负载L(图2中的第二可控开关Sw2和负载L组成为图1中的负载Cl)，以实现及时将负载Cl从漏电的电源模块S断开。

比较模块4可以通过电子元器件连接实现或者通过硬件编程实现。在较佳的实施例中，所述比较模块由单片机实现，所述单片机型号例如为STM32F103C8T6。进一步的，漏电保护电路还包括漏电故障排除提示开关(图上未示出)，其一端连接单片机，另一端连接地，由人工控制其启闭而相应产生故障消除信号，单片机响应于所述故障消除信号从而控制闭合所述负载。

本实用新型通过微压降电路调节稳压电压，对稳压电压进行小幅度降压，前端采样电路和后端采样电路分别在微压降电路的前后端采样电源模块输出端和负载输入端形成前端采样电压和后端采样电压，通过比较模块对前端采样电压和后端采样电压作差后结合微压降电路的阻值获得采样电流，如果采样电流高于漏电动作电流，则表明电路有漏电情况发生，比较模块产生漏电动作信号断开负载，从而能够及时地进行漏电保护。

实施例2

防雷模块分为电源防雷模块和电口防雷模块。

A).电源防雷模块块连接于电源模块：本实用新型将一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的常规单相并联式防雷电路应用到上述光纤收发器的电源模块上。该电路采用2个压敏电阻RV10～RV20和一个陶瓷气体放电管FD1组成复合式对称电路，实现对共模、差摸全保护。并在电源L线端连接了线绕电阻R10。防雷电路输入端通过连接器CN连接电源的火线L及零线N，防雷电路输出端L、N连至电源模块的电源输入端。

压敏电阻属电压钳位型保护器件，线绕电阻R10起限流分压作用，是具有保险丝功能的保险电阻，压敏电阻RV10与电阻R10串联后并联在电源L\N输入端，当雷击浪涌电流从L\N输入端进入时，RV10电阻将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大，此时电阻R10由于高压过流而及时熔断，防止浪涌电流进入电源模块，避免烧损。压敏电阻RV20与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，压敏电阻RV20与陶瓷气体放电管FD1串联起到泄放L线上感应的雷击电流的作用。

在实际应用中，上述防雷电路还设置了压敏电阻RV30，其一端与陶瓷气体放电管FD1串联后接地另一端连至电源模块直流输出端V，压敏电阻RV30与陶瓷气体放电管FD1串联接地主要起到泄放由信号口串入电源模块直流电源端的浪涌电流的作用，压敏电阻RV20、RV30击穿导通后，可使浪涌电流通过陶瓷气体放电管FD1流入地，从而保护电源模块。根据嵌位电压要求，本电路中采用了561k-10D型的压敏电阻。陶瓷气体放电管FD1采用OSMDJ(5000W)型。

B).电口防雷模块连接于RJ45。在电口模块连接器RJ45-1、RJ45-2之间连接的8根导线中，1、2、3、6号线为两对传输信号的双绞线。如图所示，在双绞线的1-8号线路每对双绞线之间分别并联了与地连接的3RM470L-7.5-L型陶瓷气体放电管FD2～FD5，可将雷电及其他情况产生的脉冲高压直接引入地下，同时每对双绞线之间还分别并联了由型号为SS26的肖特基二极管D1-D4及其正负极分别连接的第1组电阻R1/R2～第4组电阻R7/R8组成的串联支路，使信号电路间感应高电压得以旁路，从而达到使主IC防雷的目的。

本实用新型提供的具有防雷功能的电口模块是依据IEC 61643的标准而设计，适用于5类或超5类双绞线路网络通讯设备的网络信号防雷保护，防雷击能力符合GB/T3483标准，最高通流容量可达5000A。反应速度可以达到皮秒级，可充分保护采用最新半导体器件的网络通讯设备。典型适用系统为ETHERNET 10/100baseT，1，2，3，6号线路反应速度为1E-12秒失效机制，可使雷击状态下，通讯线路快速断开。

综上所述，本实用新型提供的防雷型以太网光纤收发器在户外使用遭遇雷击，或者输入电压或电流突变的情况下，可有效防止浪涌电流进入电源模块或通过电口模块进入主IC，从而防止器件损毁，防雷通流量可达5000A，使光纤收发器稳定性明显提高，有效减少雷雨季节雷击感应给用户造成的损失，大大降低使用和维护成本。

Claims (9)

1.一种新型光纤收发器，其特征在于，包括光电转换芯片，光电转换芯片连接有光电加密及解密模块、隔离变压器和漏电保护模块，光电加密及解密模块连接有光收发一体化模块，光电转换芯片通过隔离变压器连接有RJ45，光电转换芯片通过漏电保护模块连接有电源模块。

2.如权利要求1所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，光电转换芯片连接有监控模块。

3.如权利要求1或2所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，电源模块连接有防雷模块。

4.如权利要求3所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，RJ45连接有防雷模块。

5.如权利要求1所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，光收发一体化模块内设置有2个激光发射装置。

6.如权利要求1所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，漏电保护模块包括

前端采样电路，其第一端连接所述电源模块的输出端，其第二端接地，其用以采样电源模块输出端并输出前端采样电压；

微压降电路，将电源模块输出的稳压电压进行小幅度降压生成微压降电压，其用以输出端输出所述微压降电压；

后端采样电路，其第一端连接所述微压降电路的输出端和负载，其第二端接地，其用以采样负载输入端并输出后端采样电压；

比较模块，用以：

根据前端采样电压与后端采样电压的作差结果、以及微压降电路的阻值获得采样电流；响应于采样电流高于一漏电动作电流，控制所述负载断开。

7.如权利要求6所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，微压降电路包括：

分流合流电阻网，其第一端连接所述电源模块的输出端；

变阻器，其第一端和触点端连接所述分流合流电阻网的第二端，其第二端接地；

其中，所述变阻器设定的阻值大于所述分流合流电阻网的阻值，分流合流电阻网的第二端作为微压降电路的输出端输出所述微压降电压。

8.如权利要求6所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，前端采样电路包括：

第一电阻，其第一端连接所述电源模块的输出端，其第二端输出所述前端采样电压至所述比较模块；

第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地。

9.如权利要求6所述的一种新型光纤收发器，其特征在于，后端采样电路包括：

第三电阻，其第一端连接所述微压降电路的第二端，其第二端输出所述后端采样电压至所述比较模块；

第四电阻，其第一端连接所述第三电阻的第二端，其第二端接地。