專利名稱：通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，通信系統(tǒng)設(shè)備性能的越來越高，使用環(huán)境越來越復(fù)雜，因此通信設(shè)備對電源的要求也越來越高。目前，部分通信設(shè)備的直流電源沒有采用綜合防護(hù)方法進(jìn)行設(shè)計，這不僅會使通信設(shè)備出現(xiàn)莫名其妙的死機(jī)，運(yùn)行不穩(wěn)定等軟故障，而且設(shè)備一般很難通過電磁兼容性能測試，特別是不能通過GB/T 17626. 5-2008中規(guī)定的浪涌(沖擊)抗擾度、GB/T 17626. 6-2008中規(guī)定的射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度標(biāo)準(zhǔn)限值和GB9254-2008中規(guī)定的騷擾限值測試；給產(chǎn)品的電磁兼容認(rèn)證帶來諸多問題；同時，雷擊損壞設(shè)備電源的現(xiàn)象時常發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置防雷擊能力差和抗多種電磁干擾(EMI)能力差的問題。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置，采用綜合防護(hù)方法解決通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置的雷擊和電磁干擾問題。該防護(hù)裝置包括雷擊防護(hù)模塊、過欠壓保護(hù)模塊、濾波模塊和DC-DC電源模塊。
所述雷擊防護(hù)模塊，包括初級防護(hù)單元、顯示單元、次級防護(hù)單元和保險管FU2，初級防護(hù)單元包括第一、第二、第三三個壓敏電阻M0Vp M0V2、 M0V3，第一壓敏電阻M0K與保險管FU2串接后連接在直流電流的OV和-48￥輸出線上，第一壓敏電阻10^同時與第三壓敏電阻M0V3串接后連接至直流電源的接地線PE，第二壓敏電阻M0V2連接在直流電源的0V輸出線與接地線PE之間； 次級防護(hù)單元包括第四、第五、第六三個壓敏電阻M0V4、 M0V5、 MOVe，第四壓敏電阻M0V4連接在直流電源的0V與-48V輸出線之間，第五壓敏電阻M0V5連接在直流電源的OV輸出線與PE接地線之間，第六壓敏電阻M0V6連接在直流電源的-48V輸出線與PE接地線之間；第一壓敏電阻M0^和第四壓敏電阻M0V4的輸入端之間連接有第一電感L1，保險管FU2的輸出端和第四壓敏電阻MO、的輸入端之間連接有第二電感L2 ; 顯示單元中光耦4N35的引腳1經(jīng)第一電阻Rl連接至直流電源的OV輸出，引腳2經(jīng)第一指示燈LED1和FU2連接至電源的-48V輸出；引腳4經(jīng)第二電阻R2連接至直流電源的-48V輸出，引腳5和直流電源的OV輸出相連且經(jīng)第二指示燈LED2與第二電阻R2的另一端連接，第一電容C1的兩端分別連接第一指示燈LED1的輸出端和光耦4N35的引腳1，第二電容C2和蜂鳴器SPK1并聯(lián)后連接在光耦4N35引腳5和第二指示燈LED2的輸入端之間； 所述過欠壓保護(hù)模塊包括電源管理芯片，該電源管理芯片的引腳VEE和引腳VDD分別接至直流電源的-48V和0V輸出，引腳OV上設(shè)有過壓采樣分壓電阻R5，引腳UV上設(shè)有 欠壓采樣分壓電阻R3，引腳SENSE與引腳VEE之間設(shè)有第八電阻R8，引腳PWRGD接第二光耦 4N25的引腳2，引腳DRAIN經(jīng)第五電容C5連接至場效應(yīng)管Ql的漏極，該引腳還串接第四電 容C4和第六電阻R6后同時連接GATE引腳和第七電阻R7，第七電阻R7的另一端連接至場 效應(yīng)管Ql的柵極；第二光耦4N25的引腳1經(jīng)第九電阻R9接直流電源的OV輸出，引腳5接 DC/DC模塊的ON/OFF使能引腳并串接第八電容C8后連接至DC/DC模塊的Vin—，引腳4接 DC/DC模塊的Vin—;場效應(yīng)管Ql的源極連接至電源管理芯片的SENSE引腳，柵極經(jīng)第七電 阻R7連接至電源管理芯片的GATE引腳； 所述濾波模塊包括低頻濾波單元、高低頻去耦單元和高頻濾波單元，低頻濾波單 元用于抑制從過欠壓保護(hù)模塊輸出電流中攜帶的0. 15 30MHz的低頻干擾；高低頻去耦單 元用于去除低頻濾波單元輸出電流中的高頻和低頻干擾，高頻濾波單元用于抑制從低頻濾 波單元輸出電流中攜帶的30 500MHz的高頻干擾。 上述方案中，所述低頻濾波單元為EMI低頻濾波器，該EMI低頻濾波器的Vin+和 Vin—輸入端分別連接至直流電源的OV輸出和場效應(yīng)管Ql的漏極，且所述EMI低頻濾波器 的Vin+和Vin—輸入端之間連接有第五電容C5，高低頻去耦單元由高頻去耦電容和低頻去 耦電容并聯(lián)組成，高頻濾波單元由兩個鐵氧體濾波器組成，分別連接在高低頻去耦單元輸 出端Vout+、 Vout—與DC/DC模塊輸入端Vin+、 Vin—的連接線路上。 本發(fā)明采用三個模塊互相配合的綜合防護(hù)方法，即通過兩級防雷之間的合理設(shè) 計，第一級防雷用于泄流，第二級防雷用于箝位，這樣既可泄放大的雷擊電流又能保證較低 殘壓值；采用電源管理模塊對電源模塊進(jìn)行控制的過欠壓防護(hù)，防止輸入電壓躍變的影響； 同時采取低頻濾波與高頻濾波相結(jié)合的濾波方式，有效解決電源的高低頻干擾問題。


圖1為本發(fā)明的通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出詳細(xì)的說明。 如圖1、圖2所示，通訊設(shè)備用直流電源具有0V、 _48￥和？￡(接地線)三個輸出 端，本防護(hù)裝置連接在該直流電源的輸出端上，用于對該直流電源進(jìn)行綜合防護(hù)，該防護(hù)裝 置包括雷擊防護(hù)模塊、過欠壓保護(hù)模塊、濾波模塊和DC/DC模塊。 雷擊防護(hù)模塊，包括初級防護(hù)單元、顯示單元、次級防護(hù)單元和保險管FU2，初級單 元用于泄流，泄放大容量的雷擊電流，由第一、第二、第三三個壓敏電阻MOV^ MOV2、 MOV3構(gòu) 成，其中第一壓敏電阻M(^與保險管FU2串接后連接在直流電源的OV和_48￥輸出線上， 第一壓敏電阻M0^同時與第三壓敏電阻MO、串接后連接至直流電源的接地線PE，第二壓 敏電阻M0V2連接在直流電源的0V輸出線與接地線PE之間；第四、第五、第六三個壓敏電阻 MOV4、MOV5、MOV6構(gòu)成次級防護(hù)單元，次級防護(hù)單元用于電壓箝位，即將雷擊的殘壓箝位在一 個較低的電平上，對直流供電的電壓無影響。其中第四壓敏電阻MOV4連接在直流電源的OV 與-48V輸出線之間，第五壓敏電阻MOV5連接在直流電源的OV輸出線與PE接地線之間，第六壓敏電阻M0V6連接在直流電源的-48V輸出線與PE接地線之間；第一壓敏電阻M0Vi和 第四壓敏電阻M0VJ勺輸入端之間連接有第一電感L1，保險管FU2的輸出端和第四壓敏電阻 MOV4的輸入端之間連接有第二電感L2 ; 顯示單元提供工作及告警顯示功能，顯示單元中的光耦4N35的引腳1經(jīng)第一電阻 Rl連接至直流電源的OV輸出，引腳2經(jīng)第一指示燈LED1和FU2連接至電源的_48V輸出； 引腳4經(jīng)第二電阻R2連接至直流電源的-48V輸出，引腳5和直流電源的OV輸出相連且經(jīng) 第二指示燈LED2與第二電阻R2的另一端連接，第一電容C1的兩端分別連接第一指示燈 LED1的輸出端和光耦4N35的引腳l，第二電容C2和蜂鳴器SPK1并聯(lián)后連接在光耦4N35 引腳5和第二指示燈LED2的輸入端之間。 兩級防護(hù)單元可以防護(hù)5kA 8/20 s的雷擊電流，同時設(shè)有告警顯示單元，對該 防護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)視。 正常工作時，直流電源的輸出經(jīng)R1限流后加在第一光耦4N35的引腳1上，合理選 擇R1的大小，能夠使LED1導(dǎo)通發(fā)光，此時引腳4和5之間的電壓被置于小于1伏的狀態(tài)， 光耦4N35的引腳5輸出較低電壓，該電壓低于LED2和SPK1的導(dǎo)通電壓，于是LED2不亮且 SPK1不蜂鳴告警；當(dāng)雷擊電流過大損壞保險管FU2時，LED1所在的回路斷開，于是LED1熄 滅，此時，引腳4和5之間的電壓由LED2 、 SPK1和R2組成的電路決定，合理選擇R2的大小， 能夠讓第一光耦4N35的引腳5輸出較高電壓，使LED2導(dǎo)通發(fā)光，并且蜂鳴器SPK1通電告 氛 所述過欠壓保護(hù)模塊包括過壓防護(hù)單元和欠壓防護(hù)單元，可以組合完成過壓保護(hù) 及欠壓保護(hù)功能，把輸出電壓控制在37 71V之間，當(dāng)電壓過高時，過壓防護(hù)電路工作，DC/ DC電源模塊停止工作，當(dāng)電壓太低時，欠壓防護(hù)電路能把電路鎖定，DC/DC電源模塊停止工 作。過欠壓保護(hù)模塊中的電源管理芯片MAX5921的引腳V^和引腳V。D分別接至直流電源 的-48V和0V輸出，引腳UV經(jīng)欠壓采樣分壓電阻R3接至直流電源的0V輸出，引腳0V經(jīng)過 壓采樣分壓電阻R5接至直流電源的_48￥輸出，電阻R4和R5之間連接有第四電阻R4，引腳 SENSE與引腳VEE之間設(shè)有第八電阻R8，引腳PWRGD接第二光耦4N25的引腳2，引腳DRAIN 經(jīng)第五電容C5連接至場效應(yīng)管Ql的漏極，該引腳還串接第四電容C4和第六電阻R6后同 時連接GATE引腳和第七電阻R7，第七電阻R7的另一端連接至場效應(yīng)管Ql的柵極；第二光 耦4N25的引腳1經(jīng)第九電阻R9 (限流電阻)接直流電源的0V輸出，引腳5接DC/DC模塊 的ON/OFF使能引腳并串接第八電容C8后連接至DC/DC模塊的Vin—，引腳4接DC/DC模塊 的Vin—;場效應(yīng)管Ql的源極連接至電源管理芯片的SENSE引腳，柵極經(jīng)第七電阻R7連接至 電源管理芯片的GATE引腳。 R3為欠壓采樣分壓電阻，當(dāng)電源管理芯片MAX5921的UV引腳(弓|腳3)比電源門 限的下限值低1. 223V時(由高向低過渡)，就會檢測到欠壓狀態(tài)；R4為欠壓和過壓采樣的 分壓電阻，R5為過壓采樣分壓電阻，當(dāng)電源管理芯片MAX5921的OV弓I腳(引腳2)比電源 門限的上限值高1. 223V時(由低向高過渡)，就會檢測到過壓狀態(tài)；R8為檢測電阻，當(dāng)該 電阻R8兩端的電壓超過50mV時，會通過從GATE端拉電流實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流調(diào)節(jié)，電子斷路器 (MAX5921集成了電子斷路器，以便在負(fù)載電流過大和短路情況下保護(hù)電路)就會跳變。
MAX5921的作用是通過將負(fù)載電流限制到一個安全水平來防止輸入電壓躍變的影 響，無需切斷負(fù)載供電；利用UV和0V引腳檢測欠壓和過壓故障，UV和0V引腳分別與內(nèi)部模擬比較器連接，比較器滯回分別為130mV(UV)和50mV(0V)，當(dāng)UV引腳電壓降低到相應(yīng)門 限或OV電壓上升到相應(yīng)門限時，引起GATE端拉低，并且GATE將在UV引腳變高、OV引腳變 低之前，即輸入電源電壓達(dá)到指定范圍內(nèi)之前持續(xù)保持低電平。MAX5921具有內(nèi)部鎖定功 能，無論UV引腳的輸入如何，外部場效應(yīng)管Q1將一直保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，直到輸入電源的電壓 超出15. 4V。 當(dāng)電源管理芯片MAX5921的DRAIN引腳(引腳1)上的電壓大于VpJ電源門限) 的上限值時，PWRGD引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，第二光耦4N25的引腳1和2之間無電流流過，于是 引腳5和4之間形成高電位差，此時DC/DC電源模塊的啟動弓I腳ON/OFF為高電平，使DC/DC 電源模塊PEQ100-48S停止工作，實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。當(dāng)DRAIN引腳上的電壓下降到Vre的上限 值以下時，PWRGD引腳吸收電流，于是第二光耦4N25的引腳1和2中有電流流過，從而引腳 5和4之間形成低電位差，此時DC/DC電源模塊的啟動引腳ON/OFF為低電平，DC/DC電源模 塊PEQ100-48S開始工作，正常輸出電流。 濾波模塊包括低頻濾波單元、高低頻去耦單元和高頻濾波單元，低頻濾波單元為 一個EMI低頻濾波器，用于抑制從過欠壓保護(hù)模塊輸出電流中攜帶的0. 15 30MHz的低頻 干擾，該EMI低頻濾波器的Vin+和Vin—輸入端分別連接至直流電源的OV輸出和場效應(yīng)管 Ql的漏極，且所述EMI低頻濾波器的Vin+和Vin—輸入端之間連接有第五電容C5 ;高低頻去 耦單元用于去除低頻濾波單元輸出電流中的高頻和低頻干擾，由高頻去耦電容C6和低頻 去耦電容C7并聯(lián)組成，C6的作用是高頻去耦，C7的作用是低頻去耦；高頻濾波單元用于抑 制從低頻濾波單元輸出電流中攜帶的30 500MHz的高頻干擾，由兩個鐵氧體濾波器組成， 分別連接在高低頻去耦單元輸出端Vout+、 Vout—與DC/DC模塊輸入端Vin+、 Vin—的連接線 路上。 本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié) 構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置，包括雷擊防護(hù)模塊、過欠壓保護(hù)模塊、濾波模塊和DC-DC電源模塊，其特征在于所述雷擊防護(hù)模塊，包括初級防護(hù)單元、顯示單元、次級防護(hù)單元和保險管FU2，初級防護(hù)單元包括第一、第二、第三三個壓敏電阻MOV1、MOV2、MOV3，第一壓敏電阻MOV1與保險管FU2串接后連接在直流電源的0V和-48V輸出線上，第一壓敏電阻MOV1同時與第三壓敏電阻MOV3串接后連接至直流電源的接地線PE，第二壓敏電阻MOV2連接在直流電源的OV輸出線與接地線PE之間；次級防護(hù)單元包括第四、第五、第六三個壓敏電阻MOV4、MOV5、MOV6，第四壓敏電阻MOV4連接在直流電源的0V與-48V輸出線之間，第五壓敏電阻MOV5連接在直流電源的0V輸出線與PE接地線之間，第六壓敏電阻MOV6連接在直流電源的-48V輸出線與PE接地線之間；第一壓敏電阻MOV1和第四壓敏電阻MOV4的輸入端之間連接有第一電感L1，保險管FU2的輸出端和第四壓敏電阻MOV4的輸入端之間連接有第二電感L2；顯示單元中光耦4N35的引腳1經(jīng)第一電阻R1連接至直流電源的0V輸出，引腳2經(jīng)第一指示燈LED1和FU2連接至電源的-48V輸出；引腳4經(jīng)第二電阻R2連接至直流電源的-48V輸出，引腳5和直流電源的0V輸出相連且經(jīng)第二指示燈LED2與第二電阻R2的另一端連接，第一電容C1的兩端分別連接第一指示燈LED1的輸出端和光耦4N35的引腳1，第二電容C2和蜂鳴器SPK1并聯(lián)后連接在光耦4N35引腳5和第二指示燈LED2的輸入端之間；所述過欠壓保護(hù)模塊包括電源管理芯片，該電源管理芯片的引腳VEE和引腳VDD分別接至直流電源的-48V和0V輸出，引腳0V上接有過壓采樣分壓電阻R5，引腳UV上接有欠壓采樣分壓電阻R3，引腳SENSE與引腳VEE之間設(shè)有第八電阻R8，引腳PWRGD接第二光耦4N25的引腳2，引腳DRAIN經(jīng)第五電容C5連接至場效應(yīng)管Q1的漏極，該引腳還串接第四電容C4和第六電阻R6后同時連接GATE引腳和第七電阻R7，第七電阻R7的另一端連接至場效應(yīng)管Q1的柵極；第二光耦4N25的引腳1經(jīng)第九電阻R9接直流電源的0V輸出，引腳5接DC/DC模塊的ON/OFF使能引腳并串接第八電容C8后連接至DC/DC模塊的Vin-，引腳4接DC/DC模塊的Vin-；場效應(yīng)管Q1的源極連接至電源管理芯片的SENSE引腳，柵極經(jīng)第七電阻R7連接至電源管理芯片的GATE引腳；所述濾波模塊包括低頻濾波單元、高低頻去耦單元和高頻濾波單元，低頻濾波單元用于抑制從過欠壓保護(hù)模塊輸出電流中攜帶的0.15～30MHz的低頻干擾；高低頻去耦單元用于去除低頻濾波單元輸出電流中的高頻和低頻干擾，高頻濾波單元用于抑制從低頻濾波單元輸出電流中攜帶的30～500MHz的高頻干擾。
2. 如權(quán)利要求1所述的通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置，其特征在于所述低頻濾波單元為EMI低頻濾波器，該EMI低頻濾波器的Vin+和Vin—輸入端分別連接至直流電源的OV輸出和場效應(yīng)管Ql的漏極，且所述EMI低頻濾波器的Vin+和Vin—輸入端之間連接有第五電容C5，高低頻去耦單元由高頻去耦電容和低頻去耦電容并聯(lián)組成，高頻濾波單元由兩個鐵氧體濾波器組成，分別連接在高低頻去耦單元輸出端Vout+、 Vout—與DC/DC模塊輸入端Vin+、Yin—的連接線路上。
全文摘要
本發(fā)明涉及直流電源技術(shù)領(lǐng)域，是一種通訊設(shè)備用直流電源的防護(hù)裝置，包括雷擊防護(hù)模塊、過欠壓保護(hù)模塊、濾波模塊和DC-DC電源模塊，雷擊防護(hù)模塊包括初級防護(hù)單元、顯示單元、次級防護(hù)單元和保險管FU2，濾波模塊包括低頻濾波單元、高低頻去耦單元和高頻濾波單元。本發(fā)明采用三個模塊互相配合的綜合防護(hù)方法，即通過兩級防雷之間的合理設(shè)計，第一級防雷用于泄流，第二級防雷用于箝位，這樣既可泄放大的雷擊電流又能保證較低殘壓值；采用電源管理模塊對電源模塊進(jìn)行控制的過欠壓防護(hù)，防止輸入電壓躍變的影響；同時采取低頻濾波與高頻濾波相結(jié)合的濾波方式，有效解決了通訊設(shè)備用直流電源中雷擊損壞的防護(hù)問題以及高低頻干擾問題。
文檔編號H02J1/02GK101697413SQ200910211149
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者劉江鋒, 游漢濤, 鄒崇振 申請人:烽火通信科技股份有限公司;