專利名稱：一種直流電輸出設(shè)備防強(qiáng)電灌入的安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備用電保護(hù)裝置，特別是涉及一種直流電輸出設(shè)備的安全裝置。該裝置可用來防止交流強(qiáng)電通過直流電傳送電纜灌入直流電輸出設(shè)備并具有一定的防雷功能的安全裝置，可以保護(hù)安裝、操作和維護(hù)人員的人身安全及直流電輸出設(shè)備安全的開路式可恢復(fù)性告警保安單元。
背景技術(shù)：
近年來，中國(guó)電信的無線市話網(wǎng)絡(luò)PHS(小靈通)系統(tǒng)迅速發(fā)展，尤其是進(jìn)入廣大農(nóng)村地區(qū)，隨著它覆蓋范圍的延伸，小靈通基站的安裝地域越來越廣。但由于我國(guó)現(xiàn)有的市電網(wǎng)絡(luò)的缺陷，諸如過大的電壓波動(dòng)、頻繁的電網(wǎng)故障、經(jīng)常性的區(qū)域停電等等因素的大量存在，使發(fā)展和建設(shè)中的PHS系統(tǒng)的小靈通基站的供電不良問題日益突現(xiàn)，小靈通的發(fā)展出現(xiàn)了瓶頸。它不但影響了小靈通的正常發(fā)展，也降低了用戶的滿意度，使電信部門既蒙受了經(jīng)濟(jì)損失，又極大地減低了小靈通在用戶心目中的形象。因此電信部門為減少PHS系統(tǒng)因市電網(wǎng)絡(luò)故障造成服務(wù)中斷現(xiàn)象的發(fā)生，為小靈通基站配置了不間斷后備電源(UPS電源)。然而UPS電源所能提供的后備使用時(shí)間有限，以及隨著季節(jié)的變換，室外高低溫差的變化大，UPS電源的蓄電池的容量與壽命也隨之變化，使用的區(qū)域受到限制。比如我國(guó)北方地區(qū)在冬天時(shí)UPS電源不能工作，南方地區(qū)在夏天時(shí)蓄電池壽命和后備供電時(shí)間會(huì)明顯減短。并由于UPS電源是放置在室外，其核心器件蓄電池根本無法進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。綜合前述因素，造成UPS電源壽命短、維護(hù)難、費(fèi)用高、無法持續(xù)提供后備供電等問題。因此小靈通基站的供電方式正從市電+UPS方式轉(zhuǎn)向市電+直流遠(yuǎn)供的方式，即平時(shí)供電以交流電為主，當(dāng)交流電中斷時(shí)，能自動(dòng)切換至由直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)通過通信電纜向小靈通基站提供電源。
小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)由安裝在機(jī)房的局端設(shè)備和安裝在小靈通基站側(cè)的遠(yuǎn)端設(shè)備組成。根據(jù)電信部門的要求，在小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)中，局端設(shè)備應(yīng)安裝在機(jī)房?jī)?nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上，實(shí)現(xiàn)將機(jī)房?jī)?nèi)-48V直流電轉(zhuǎn)換成260±40V的直流電，并傳送直流電壓檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)遠(yuǎn)端設(shè)備的工作狀態(tài)；直流電通過N對(duì)小截面的通信電纜傳送到遠(yuǎn)端設(shè)備；遠(yuǎn)端設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)直流電/交流電的檢測(cè)和切換控制，進(jìn)行DC/DC或DC/AC變換等功能。因此，遠(yuǎn)端設(shè)備必須同時(shí)具有220±55V交流電和260±40V直流電的輸入方式，為小靈通基站工作提供工作電源。
這就形成了遠(yuǎn)端設(shè)備與220V交流電混接在一起，是屬于不安全隱患的危險(xiǎn)源。如果發(fā)生220V交流電從遠(yuǎn)端設(shè)備通過通信電纜灌入交換機(jī)房，將可能造成系統(tǒng)設(shè)備損壞并伴有引發(fā)火災(zāi)危及機(jī)房安全的危險(xiǎn)。
小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)于2003年在福建、廣東、浙江等地的電信部門開始試安裝運(yùn)行，其功能也是在試安裝運(yùn)行的過程中逐步的完善，但功能中的安全特性還有技術(shù)難題沒有得到解決。在中國(guó)電信集團(tuán)、廣東電信公司、福建泉州電信公司的小靈通直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范文件里，都要求直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)必須具備傳輸對(duì)地懸浮(即對(duì)大地為零電位)的直流電壓和強(qiáng)電入侵告警功能。福建泉州電信公司甚至提出必須具備強(qiáng)電灌入告警功能。根據(jù)電信部門技術(shù)人員解釋，入侵的含義是交流電的火線碰觸、搭接直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)傳送電纜的任一極時(shí)為入侵；灌入的含義是交流電的兩極與直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)傳送電纜的兩極同時(shí)碰觸、搭接。泉州電信公司提出的具備強(qiáng)電灌入告警功能是不無道理的。因?yàn)橄到y(tǒng)傳輸?shù)氖菍?duì)地懸浮的直流電壓，如果只是短時(shí)間的交流電入侵一般不會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成損害，而系統(tǒng)的遠(yuǎn)端是直接與交流電混接在一起的，更可能會(huì)發(fā)生的是強(qiáng)電灌入而不是強(qiáng)電入侵。由于直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)是一種電壓源，內(nèi)阻極小，若發(fā)生瞬間的強(qiáng)電灌入，都將產(chǎn)生大電流而對(duì)系統(tǒng)造成損害，甚至?xí)＜爸苓叺钠渌O(shè)備，釀成重大的安全事故。因此，強(qiáng)電灌入的危害性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于強(qiáng)電入侵的危害性。如果發(fā)生在無人值守的機(jī)房?jī)?nèi)后果更是不堪設(shè)想。由此可見，防止強(qiáng)電灌入比防止強(qiáng)電入侵更具有實(shí)際的使用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。但由于在此之前尚無可靠的防止強(qiáng)電灌入的技術(shù)解決方案，絕大多數(shù)的制造商甚至連強(qiáng)電入侵告警的安全特性都不具備。因此各地的電信部門都只是少量的試用直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)。那么如何防止強(qiáng)電通過通信電纜灌入通信機(jī)房造成安全事故的發(fā)生，以確保通信機(jī)房的安全，為推廣應(yīng)用小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)奠定下堅(jiān)定的技術(shù)基礎(chǔ)，成了電信部門極為關(guān)心的技術(shù)課題。
根據(jù)《中國(guó)電信集團(tuán)小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》4.18“電力線碰觸保護(hù)”的要求用戶線被220V電力線碰觸時(shí)，遠(yuǎn)供系統(tǒng)應(yīng)停止輸出，發(fā)出告警信號(hào)并上傳，且設(shè)備應(yīng)無損壞、不起火；5.18.2“電力線碰觸試驗(yàn)方法”的要求把電力線碰觸在任意一條雙絞線上，持續(xù)一個(gè)小時(shí)，觀察設(shè)備是否有告警輸出，是否損壞、起火；4.19“電壓懸浮”的要求在線路上傳送的直流電壓，必須是對(duì)地懸浮，試驗(yàn)時(shí)電壓表讀數(shù)應(yīng)小于10V。《廣東電信公司小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》7.3.3“電力線搭接防護(hù)性能”的要求用戶線因?yàn)槎喾N原因會(huì)被電力線搭接，如果電源遠(yuǎn)供設(shè)備沒有相應(yīng)的防護(hù)措施來處理，將會(huì)對(duì)設(shè)備、人員造成威脅，所以當(dāng)線路被220V電力線搭接時(shí)，電源局端遠(yuǎn)供設(shè)備須有監(jiān)控告警信號(hào)發(fā)出，并且電源設(shè)備(包括局端和遠(yuǎn)端設(shè)備及保安單元)應(yīng)無損壞、不起火，但允許中斷工作；7.3.1“電壓安全”的要求為了消除線路上傳送的高電壓對(duì)工作人員的安全隱患，局端設(shè)備上必須有安全措施在線路上傳送的須是對(duì)地懸浮(即對(duì)大地為零電壓)的直流電壓。用萬用表測(cè)試電源正極或負(fù)極對(duì)地電壓，應(yīng)該呈低電壓或者零電壓；《福建省泉州電信遠(yuǎn)供電源產(chǎn)品詢價(jià)邀請(qǐng)書》的“產(chǎn)品通用特性要求”的“可靠性”......必須具有市電入侵檢測(cè)功能；“具體技術(shù)要求”的“保護(hù)特性”......能抑制強(qiáng)電灌入及一定的防雷功能；“具體技術(shù)要求”的“顯示報(bào)警特性”......強(qiáng)電入侵等等一系列聲光告警；“安裝測(cè)試要求”的“設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)提供安裝服務(wù)和指導(dǎo)，并完成以下安裝要求”防止出現(xiàn)外線對(duì)錯(cuò)線序時(shí)，A、B線上的直流高電壓將通信終端燒毀，所以電纜中的同一對(duì)雙絞用戶線須用在同一極性線組中。線路上進(jìn)入MDF設(shè)備時(shí)，原來的保安單元無法適用直流遠(yuǎn)供的電壓電流，必須重新更換。230V氣體管更換為350-420V的壓敏電阻；PTC元件更換為1.5-2.5A的熔絲；該保安器由廠家負(fù)責(zé)提供，要求與配線架保安器適配；“設(shè)備與線路的配合要求”的“輸出電壓對(duì)通話、人員的影響”......因?yàn)樵诰€路上傳送的電壓比較高，所以局端設(shè)備上必須有安全處理措施在線上傳送的須是對(duì)地懸浮(即對(duì)大地為零電位)的直流電壓，以保證當(dāng)人員觸碰任一根用戶線芯時(shí)，不會(huì)發(fā)生觸電事故。綜上所述，直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)應(yīng)具備的安全特性包括有1、直流遠(yuǎn)供設(shè)備被電力線碰觸、搭接造成強(qiáng)電入侵時(shí)，應(yīng)能發(fā)出告警信號(hào)，并且電源設(shè)備(包括局端和遠(yuǎn)端設(shè)備及保安單元)應(yīng)無損壞、不起火，但允許中斷工作。2、能抑制強(qiáng)電灌入及一定的防雷功能。3、傳送的須是對(duì)地懸浮的直流電壓。同時(shí)明確了原來的MDF保安單元無法適用直流遠(yuǎn)供的電壓電流，并且要求適用于直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的保安器要與原來的配線架保安器適配。也就是說該保安器必須是獨(dú)立的、可以直接安裝在原來的配線架上的保安單元插槽內(nèi)，并可以將告警信號(hào)上傳給配線架上原來的報(bào)警監(jiān)控設(shè)備。
由此可見，電信部門對(duì)直流遠(yuǎn)供電源的安全特性有了嚴(yán)格的強(qiáng)制性要求和檢測(cè)辦法，甚至對(duì)保安器的元器件的選用、安裝方式和安裝位置都提出了明確的要求。但這要求是建立在原來適用于電話線路的熔絲熔斷開路或短路式保安器上加以改進(jìn)的，而這樣的改進(jìn)并不能真正滿足直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)對(duì)安全防護(hù)的需求。因?yàn)樵瓉淼谋０矄卧藷o法適用直流遠(yuǎn)供的電壓電流外，更重要的原因是當(dāng)通信電纜用于電話時(shí)，輸出內(nèi)阻大于1KΩ，有短時(shí)間的交流入侵或強(qiáng)電灌入在不足以熔斷熔絲的情況下，一般不會(huì)對(duì)機(jī)房設(shè)備構(gòu)成損害，所以原來的保安單元可以也一般都采用大電流熔絲熔斷的保護(hù)方式。但直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)是電壓源，輸出內(nèi)阻幾乎為0Ω。因此，只要有瞬間的強(qiáng)電灌入就會(huì)有大電流產(chǎn)生，從而可能在機(jī)房?jī)?nèi)生產(chǎn)火花危及機(jī)房設(shè)備的安全。因此，這就要求適用于直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的保安單元應(yīng)采用的是設(shè)計(jì)域值內(nèi)的任意電壓“零”通過時(shí)間的截止式的防止強(qiáng)電灌入技術(shù)。那么采用熔絲顯然不能達(dá)到這個(gè)要求，因?yàn)橐谷劢z熔斷需要有一定的時(shí)間。并且使用熔絲作為過流過熱保護(hù)，僅能保護(hù)一次，熔斷了就需要更換，不具有可恢復(fù)性。而在安裝上由于這兩種不同保護(hù)特性的保安單元在性能上差距太大，而又要求直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的保安單元必須是能與原來的配線架保安單元適配的產(chǎn)品，但也只有與原來的配線架保安單元適配，才能將灌入的強(qiáng)電阻止于配線架以外，并且可以利用配線架現(xiàn)有的報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)控管理，這就對(duì)產(chǎn)品的性能和外形都提出了極為苛刻的要求。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)適用于小靈通基站的直流遠(yuǎn)供電源產(chǎn)品的主要制造商大都沒有被電力線碰觸、搭接的強(qiáng)電入侵告警功能。有的產(chǎn)品雖標(biāo)稱具有強(qiáng)電入侵告警功能，但由于要求傳送的須是對(duì)地懸浮的直流電壓，而對(duì)地懸浮與強(qiáng)電入侵告警功能在技術(shù)上存在沖突，其產(chǎn)品造成在無法真正實(shí)現(xiàn)入侵告警功能的同時(shí)也無法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)地懸浮。更多的產(chǎn)品是為了滿足實(shí)現(xiàn)對(duì)地懸浮功能的要求而放棄強(qiáng)電入侵告警功能。但同時(shí)各制造商都無法提供防止強(qiáng)電灌入的保安單元。故，目前還沒有可直接安裝在電信機(jī)房原來的配線架上，適用于小靈通基站直流遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)抑制強(qiáng)電灌入、具有告警和可恢復(fù)功能的保安單元產(chǎn)品。
綜上所述，我國(guó)電力不穩(wěn)定的問題促進(jìn)了小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的應(yīng)用，但是，無法抑制強(qiáng)電灌入交換機(jī)房的安全問題又阻礙了小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的應(yīng)用，而已經(jīng)在試運(yùn)行的小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)形成了眾多的危險(xiǎn)源。因此，發(fā)明一種獨(dú)立的可以安裝在原來配線架上保安單元的插槽內(nèi)，并可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)域值(設(shè)計(jì)域值的含義為本發(fā)明電路針對(duì)不同的使用要求而設(shè)定的抗交流強(qiáng)電灌入的電壓范圍)內(nèi)的任意電壓“零”通過時(shí)間的截止式的防止強(qiáng)電灌入并具有可恢復(fù)功能的告警保安單元是一個(gè)迫切的現(xiàn)實(shí)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種防止交流強(qiáng)電通過直流電傳送電纜灌入且具有告警功能和可恢復(fù)功能的直流電輸出設(shè)備的安全裝置，它適用于直流電源輸出設(shè)備上使用的，可保護(hù)安裝、操作和維護(hù)人員的人身安全及直流電輸出設(shè)備安全運(yùn)行的開路式可恢復(fù)性告警保安單元。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明是一種直流電輸出設(shè)備的安全裝置，它主要由整流二極管D1、D2、D3、D4、D5、穩(wěn)壓二極管DZ1、DZ2、壓敏電阻DV1、DV2、光電耦合管IC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2和告警信號(hào)輸出端S組成；直流電輸出設(shè)備的直流電壓從電路輸入端IN+、IN-輸入，通過四個(gè)整流二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的整流橋，實(shí)現(xiàn)了極性轉(zhuǎn)換并從OUT+、OUT-輸出；在兩輸出端之間跨接兩壓敏電阻DV1、DV2，兩壓敏電阻DV1、DV2的公共端接地；整流橋的兩輸出端分別串接可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2；在電路輸出端跨接電阻R1、整流二極管D5、穩(wěn)壓二極管DZ1和電容C1；光電耦合管IC的輸入端IC-a與電阻R2、電容C1并聯(lián)，光電耦合管IC的輸出端IC-b的一極接地；所述的告警信號(hào)輸出端S通過穩(wěn)壓二極管DZ2連接光電耦合管IC的輸出端IC-b的另一極。
所述的壓敏電阻DV1、DV2也可用氣體放電管或半導(dǎo)體放電管替代。
本發(fā)明還包括一發(fā)光二極管D6，該發(fā)光二極管D6串接在告警信號(hào)輸出端S上。
采用上述方案后，由于本發(fā)明設(shè)有DZ1用于檢測(cè)交流電壓灌入的告警域值、DV1、DV2用于防止雷電感應(yīng)電壓侵入、PTC1、PTC2用于短路、過載電流抑制和強(qiáng)電灌入時(shí)開路保護(hù)、IC用于隔離、放大并輸出檢測(cè)到的告警信號(hào)、CI用于抑制電源干擾波、D1、D2、D3、D4構(gòu)成整流橋用于實(shí)現(xiàn)輸入直流電的極性轉(zhuǎn)換和實(shí)現(xiàn)截止交流強(qiáng)電的灌入、D5用于輸出端間直流電壓的隔離、DZ2用于提高IC輸出端IC-b的耐壓、S端串接發(fā)光二極管D6用于現(xiàn)場(chǎng)光告警。當(dāng)交流強(qiáng)電灌入本發(fā)明的輸出端時(shí)，能反應(yīng)到本發(fā)明輸入端的只是兩個(gè)PN結(jié)的正向壓降，而發(fā)光二極管可導(dǎo)通發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)光告警信號(hào)，同時(shí)告警信號(hào)輸出端輸出脈沖電流告警信號(hào)，使得本發(fā)明具有截止式的防止強(qiáng)電灌入及告警功能，且由于本發(fā)明在電路中采用高分子PTC控制元件，當(dāng)過載故障原因排除后可恢復(fù)至常態(tài)，因而本發(fā)明電路具有可恢復(fù)性。本發(fā)明采用光電半導(dǎo)體元器件，具有結(jié)構(gòu)緊湊小巧、性能完善、可靠性高、易于安裝和實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的電路板元件排列圖。
圖3A-3C是本發(fā)明的元器件布局正視圖、俯視圖、側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明是一種直流電輸出設(shè)備的安全裝置，它主要由整流二極管D1、D2、D3、D4、D5、穩(wěn)壓二極管DZ1、DZ2、壓敏電阻DV1、DV2、光電耦合管IC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2和告警信號(hào)輸出端S組成。
所述的四個(gè)整流二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成整流橋；在整流橋的兩輸出端之間跨接兩壓敏電阻DV1、DV2，整流橋的兩輸出端分別串接可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2；在電路輸出端OUT+、OUT-之間跨接電阻R1、二極管D5、穩(wěn)壓二極管DZ1和電容C1；光電耦合管IC的輸入端IC-a與電阻R2、電容C1并聯(lián)；光電耦合管IC的輸出端IC-b的一極接地；所述的告警信號(hào)輸出端S通過發(fā)光二極管D6、穩(wěn)壓二極管DZ2連接光電耦合管IC的輸出端IC-b的另一極。
本發(fā)明所用的可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2采用的是高分子PTC控制元件。
直流電輸出設(shè)備的直流電壓從IN+、IN-端輸入，通過了整流二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的整流橋，實(shí)現(xiàn)了極性轉(zhuǎn)換，所以實(shí)際輸入電壓可不分極性接入。電壓從OUT+、OUT-端輸出，OUT+為輸出正極，OUT-為輸出負(fù)極。
當(dāng)交流電灌入的情況發(fā)生，若交流電的正半周灌入OUT+端，負(fù)半周灌入OUT-端時(shí)，整流二極管D1、D2、D3、D4均反向截止，都不導(dǎo)通；當(dāng)交流電的負(fù)半周灌入OUT+端，正半周灌入OUT-端時(shí)，電流通過可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC2、整流二極管D1、D2、D3、D4同時(shí)導(dǎo)通，通過可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1形成回路，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1或PTC2因過流而開路，切斷了輸入端和輸出端的聯(lián)系，從而形成了保護(hù)功能。另一方面，交流電負(fù)半周使二極管D5正向?qū)?，穩(wěn)壓二極管DZ1反向擊穿導(dǎo)通，經(jīng)電阻R1限流，電流流過光電耦合管IC輸入端IC-a，通過光電耦合作用使光電耦合管IC輸出端IC-b導(dǎo)通，因交換機(jī)房DC-48V電源正極接地，原來的報(bào)警監(jiān)控設(shè)備的S端檢測(cè)端口有一個(gè)電阻接至-48V，從而對(duì)S端形成檢測(cè)和限流。這樣就使發(fā)光二極管D6導(dǎo)通發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)光告警信號(hào)并S端輸出脈沖電流告警信號(hào)。而灌入的電壓全部降在可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1或PTC2上，不會(huì)反映到IN+和IN-端。在整個(gè)過程中，IN+和IN-端所反應(yīng)的最大峰值電壓只是兩個(gè)PN結(jié)的正向壓降，平均電壓＜2V。
IC是光電耦合管，具體型號(hào)采用PC817D，輸出電流對(duì)輸入電流的比值約為4倍(3-6倍)，平均輸入電流最大值為50mA，輸出端耐壓35V。
所述的壓敏電阻DV1、DV2的公共端接地，正常工作時(shí)不導(dǎo)通。當(dāng)如雷電感應(yīng)電壓等的異常電壓?jiǎn)味烁哂趬好綦娮鐳V1、DV2的導(dǎo)通電壓時(shí)，電流流過壓敏電阻DV1、DV2下地，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2開路而形成保護(hù)，避免雷擊高電壓等進(jìn)入機(jī)房，因此具有一定的防雷功能。如果要應(yīng)用于多雷區(qū)或強(qiáng)雷區(qū)，可將壓敏電阻DV1、DV2更換為氣體放電管或半導(dǎo)體放電管。
根據(jù)所選用的元器件的參數(shù)，當(dāng)略高于穩(wěn)壓二極管DZ1的反向擊穿電壓的交流電的兩極同時(shí)灌入OUT+和OUT-端時(shí)，S端均可輸出脈沖電流告警信號(hào)給配線架的報(bào)警監(jiān)控設(shè)備。灌入的電壓大于兩個(gè)PN結(jié)的正向壓降的電壓就不能反應(yīng)到IN+、IN-端。通過調(diào)整穩(wěn)壓二極管DZ1的反向擊穿電壓可以實(shí)現(xiàn)改變報(bào)警的域值，而且通過改變電阻R2的阻值也可微調(diào)報(bào)警域值。穩(wěn)壓二極管DZ2是用來提高IC輸出端IC-b的耐壓，當(dāng)S端接入的檢測(cè)電壓≤35V時(shí)，穩(wěn)壓二極管DZ2可以不用。電容C1是用來抑制電源干擾波。
本發(fā)明構(gòu)成了設(shè)計(jì)域值內(nèi)的任意電壓值均為“零”通過時(shí)間的截止式防止強(qiáng)電灌入的電路結(jié)構(gòu)。當(dāng)灌入的交流強(qiáng)電排除后，如果直流電輸出設(shè)備處于停止工作狀態(tài)，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1和PTC2會(huì)在約30秒左右自動(dòng)恢復(fù)常態(tài)；如果直流電輸出設(shè)備處于工作狀態(tài)下，若負(fù)載電流較小，本保護(hù)電路可在自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)；若負(fù)載電流較大時(shí)，由于有較大的電流持續(xù)通過PTC1或PTC2，根據(jù)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲的特性，本保護(hù)電路無法自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)，應(yīng)將直流電輸出設(shè)備關(guān)機(jī)約30秒，PTC1和PTC2即可自恢復(fù)到低阻狀態(tài)的常態(tài)，保安單元即可恢復(fù)所有功能。
以上的工作原理分析、元器件選型和參數(shù)設(shè)定是以小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)為應(yīng)用對(duì)象。小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)均是采用260V的直流輸出電壓，需要每個(gè)保安單元承受30W左右的平均輸出功率，最大輸出功率為60W。如圖1所示，本發(fā)明電路針對(duì)小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的設(shè)計(jì)域值是抗2-264V交流電灌入，灌入輸出端的交流電壓在設(shè)計(jì)域值內(nèi)，本發(fā)明電路即可形成保護(hù)，反映到輸入端的最大交流電成份平均值均小于1V。當(dāng)輸出端灌入略大于DZ1的反向擊穿電壓的交流電壓時(shí)，本發(fā)明電路即可告警。由整流二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的整流橋引起的輸出電壓損失＜2V，實(shí)際傳輸效率約為99％。
本發(fā)明特別適合提供給電信部門的小靈通基站直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)配套使用，將交流強(qiáng)電灌入的危險(xiǎn)情況阻擋在電信機(jī)房的MDF配線架之外，不使危險(xiǎn)強(qiáng)電通過電纜灌入直流遠(yuǎn)供系統(tǒng)的局端設(shè)備。根據(jù)圖2、圖3A-3C所示，本發(fā)明可裝配在與原來MDF配線架保安單元相適配的外殼中，并且可利用原來配線架現(xiàn)有的報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。但由于電信部門要求電纜中的同一對(duì)雙絞用戶線須用在同一極性線組中。因此，本發(fā)明需要占用兩個(gè)MDF保安單元的位置。
當(dāng)要將本發(fā)明應(yīng)用在其它的直流電輸出設(shè)備上時(shí)，本發(fā)明的工作原理不變，只需根據(jù)直流電輸出設(shè)備的輸出電壓和功率對(duì)元器件的參數(shù)加以調(diào)整即可適用。
權(quán)利要求
1.一種直流電輸出設(shè)備防強(qiáng)電灌入的安全裝置，其特征在于它主要由整流二極管D1、D2、D3、D4、D5、穩(wěn)壓二極管DZ1、DZ2、壓敏電阻DV1、DV2、光電耦合管IC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2和告警信號(hào)輸出端S組成；直流電輸出設(shè)備的直流電壓從電路輸入端IN+、IN-輸入，通過四個(gè)整流二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的整流橋，實(shí)現(xiàn)了極性轉(zhuǎn)換并從輸出端OUT+、OUT-輸出；在兩輸出端之間跨接兩壓敏電阻DV1、DV2，兩壓敏電阻DV1、DV2的公共端接地；整流橋的兩輸出端分別串接可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2；在電路輸出端跨接電阻R1、二極管D5、穩(wěn)壓二極管DZ1和電容C1；光電耦合管IC的輸入端IC-a與電阻R2、電容C1并聯(lián)；光電耦合管IC的輸出端IC-b的一極接地；所述的告警信號(hào)輸出端S連接光電耦合管IC的輸出端IC-b的另一極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電輸出設(shè)備的安全裝置，其特征在于所述的壓敏電阻DV1、DV2也可用氣體放電管或半導(dǎo)體放電管替代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電輸出設(shè)備的安全裝置，其特征在于它還包括一發(fā)光二極管D6和穩(wěn)壓二極管DZ2，該發(fā)光二極管D6、穩(wěn)壓二極管DZ2串接在告警信號(hào)輸出端S上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流電輸出設(shè)備的安全裝置，它主要由整流二極管D1、D2、D3、D4、D5、穩(wěn)壓二極管DZ1、DZ2、壓敏電阻DV1、DV2、光電耦合管IC、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲PTC1、PTC2和告警信號(hào)輸出端S組成。由于本發(fā)明設(shè)有告警信號(hào)輸出端并串接有發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管，當(dāng)異常電源的電壓灌入輸出端時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)光告警信號(hào)且告警信號(hào)輸出端輸出脈沖電流告警信號(hào)，使得本發(fā)明具有強(qiáng)電灌入告警功能。本發(fā)明采用光電半導(dǎo)體元器件，具有結(jié)構(gòu)緊湊小巧、性能完善、可靠性高、易于安裝和檢測(cè)的特點(diǎn)。且由于本發(fā)明在電路中采用可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，因而本發(fā)明電路具有自復(fù)性。
文檔編號(hào)H02H7/10GK1794529SQ20041010325
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月26日
發(fā)明者張幼彬, 張飛然 申請(qǐng)人:張飛然