專利名稱：Vdsl型光電式保安單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信設備總配線架保安單元，特別涉及一種甚高速數(shù)字用戶環(huán)路(VDSL)型光電式保安單元。
背景技術：
保安單元是一種在通信設備總配線架中使用的保護器件，保安單元連接在通信電
纜與通信設備之間，用于對通信電纜及通信設備進行過電流、過電壓等的防護。
當通信線路上有過電壓或過電流故障電時，保安單元會將故障電切斷，同時告警，
從而避免過電流流入通信設備，而對小電流的故障則自動限流或切斷，實現(xiàn)對通信設備的保護。 現(xiàn)有保安單元大致有以下三種 —、普通保安單元，現(xiàn)有普通保安單元中一般采用固體放電管(簡稱固放管)進行過電壓保護，與以往的氣體放電管相比，優(yōu)點是可靠且保護速度快，使用壽命長，不會產(chǎn)生慢性漏氣現(xiàn)象，但是普通保安單元的對地電容比較大，按YD/T694-2004標準，整個保安單元的對地電容為< 200pf的要求，而由于VDSL線路一般需要保安單元的對地電容< 31pf，否則會影響信號傳輸?shù)馁|量，因此，現(xiàn)有采用固放管的普通保安單元無法應用于VDSL等對地電容要求很高的通信線路上。而采用氣體放電管的保安單元，因為會產(chǎn)生慢性漏氣現(xiàn)象，不可靠，且氣體放電管的過壓保護速度慢。 二、集成塊(CLP)混合型保安單元，與一般保安單元的區(qū)別在于其過壓和過流保護采用了集成塊(CLP)，其優(yōu)點是過電壓和過電流的保護速度快，對地電容可以根據(jù)需要選擇，在制造時可以分為A、B、C三個等級，A級〈200pf，B級〈100pf，C級〈31pf，能夠滿足不同用戶的需要。但是其缺點是制造成本高，不易推廣。 三，全電子自復式保安單元，由于內部結構需要，一根線上要使用兩只固放管，其對地電容超標， 一般都在200pf以上，不符合YD/T694-2004標準，不能應用于VDSL等通信線路。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種VDSL型光電式保安單元，能夠實現(xiàn)快速可靠的過壓、過流保護并具有較小的對地電容，能夠用于VDSL線路，同時制造成本低廉。 為達到上述目的，本實用新型的技術方案具體是這樣實現(xiàn)的一種VDSL型光電式保安單元，連接在電話電纜進線a， b與通信設備的電話進線a'， b'間，并與總配線架的告警系統(tǒng)S、E連接；包括 兩光控告警取樣電路、兩過流防護電路、兩過壓防護器件、兩結電容電路、一光控告警電路以及由兩熱敏電阻、兩取樣電阻和兩雙向可控硅各擇其一連接組成的兩過流保護增速電路；
3[0011 ] 所述一光控告警取樣電路串聯(lián)在電話電纜進線a與電信交換設備的電話進線a'間，所述另一光控告警取樣電路串聯(lián)在電話電纜進線b與電信交換設備的電話進線b'間；[0012] 所述的一過流防護電路、一過壓防護器件、一結電容電路順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線a與地線E間，所述的另一過流防護電路、另一過壓防護器件、另一結電容電路順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線b與地線E間； 所述一過流防護電路還與一熱敏電阻和一取樣電阻順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線a與電信交換設備的電話進線a'間，所述另一過流防護電路還與另一熱敏電阻和另一取樣電阻順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線b與電信交換設備的電話進線b'間，所述一雙向可控硅的G極與Tl極并聯(lián)于一取樣電阻兩端，T2極連接于一過壓防護器件和一結電容電路的串聯(lián)點；所述另一雙向可控硅的G極與Tl極并聯(lián)于另一取樣電阻兩端，T2極連接于另一過壓防護器件和另一結電容電路的串聯(lián)點。 較佳地，所述的結電容電路由兩個二極管沿相同極性方向串聯(lián)為一組，兩組串聯(lián)的二極管再沿相反極性方向并聯(lián)構成。 較佳地，所述光控告警取樣電路由發(fā)光器件和限流電阻串聯(lián)構成。 較佳地，所述過流防護電路由玻管熔絲和緊貼過壓防護器件和過流防護器件的溫
度保險絲串聯(lián)構成。 較佳地，所述過壓防護器件為固體放電管。 較佳地，所述的光控告警電路是由光接收器件、限流電阻、取樣電阻、電容、穩(wěn)壓二
極管、發(fā)光器件和單向可控硅連接構成的光控延時式無觸點光電告警電路。 較佳地，所述的發(fā)光器件為LED發(fā)光二極管。 較佳地，所述的光接收器件是光敏電阻，所述光敏電阻位于所述兩光控告警取樣電路中的發(fā)光器件側。 由上述的技術方案可見，本實用新型的這種VDSL型光電式保安單元，通過光控告警取樣電路、過流防護電路、過壓防護器件、結電容電路、光控告警電路以及由熱敏電阻、取樣電阻和雙向可控硅組成的過流保護增速電路；能夠對設計范圍內的各種大小不同的過電流、過電壓的入侵實現(xiàn)快速可靠的保護，同時，通過對過壓保護器件串聯(lián)結電容電路，使保安單元的對地電容可以達到31pf以下，能夠滿足VDSL等各種通信線路的要求；另外，其使用元器件較少，制造成本接近普通的保安單元，容易推廣，應用范圍廣泛。

圖1為本實用新型的VDSL型光電式保安單元電原理框圖；[0023] 圖2為圖1所示原理框圖的具體實施電路圖。
具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。 參見圖l，為本實用新型的VDSL型光電式保安單元的電原理框圖，該保安單元包括兩個具有相同電路結構的光控告警取樣電路1、2，兩個結構相同的過流防護電路3、4 ;兩個結構相同的過壓防護器件5、6 ;兩個結構相同的結電容電路7、8和一個光控告警電路9，以及兩組結構相同的過流保護增速電路；其中，過流保護增速電路由熱敏電阻、取樣電阻和雙向可控硅組成。 光控保安單元與通信電纜的進線端a、b連接，和與電信交換設備的電話進線端a'、b'連接，光控告警取樣電路l串接在a與a'之間，過流防護電路3、過壓防護器件5和結電容電路7順序連接并串接在a， E之間，光控告警電路9串接在總配線架的告警系統(tǒng)連接點S、 E之間；過流防護電路3、熱敏電阻PTC1及取樣電阻Rl順序連接并串接在a、 a'之間；雙向可控硅SCR1的G極與Tl極并聯(lián)在取樣電阻Rl兩端，T2極與過壓防護器件5和結電容電路7的串聯(lián)點相連。 光控告警取樣電路2串接在b與b'之間，過流防護電路4、過壓防護器件6和結電容電路8順序連接并串接在b，E之間；過流防護電路4、熱敏電阻PTC2及取樣電阻R2順序連接并串接在b、 b'之間；雙向可控硅SCR2的G極與Tl極并聯(lián)在取樣電阻R2兩端，T2極與過壓防護器件6和結電容電路8的串聯(lián)點相連。 a-a'線和b_b'線之間的電路結構相同，下面以a_a'線為例，介紹本實用新型的光電保安單元的工作原理。 當a-a'線上存在入侵的過電流時，過流防護電路3動作，斷開a_a'線，從而截斷
流入a'的電流，保護連接在a'上的通信設備，同時，光控告警取樣電路l將發(fā)出光告警信
號，驅動光控告警電路9動作。光控告警電路9動作時將發(fā)出電告警信號并同時通過S、 E
端驅動總配線架上告警系統(tǒng)的排告警、列告警電路發(fā)出聲光告警信號。 如果入侵電流過小，過流防護電路3剛開始時未動作，則熱敏電阻PTC1上將有電
流通過，并產(chǎn)生熱量，使熱敏電阻PTC1的阻值急劇上升，阻止過電流的入侵，將過電流限制
在安全值范圍。進一步地，過流防護電路3內可以設置溫度保險絲，熱敏電阻產(chǎn)生的熱量將
傳遞給溫度保險絲，當溫度保險絲的溫度超過額定值時，溫度保險絲熔斷，達到完全切斷過
電流的目的。 另外，在低電壓小電流入侵時，過壓保護器件5不能動作，PTC也很難動作，此時，與熱敏電阻PTC1串聯(lián)的取樣電阻R1上將產(chǎn)生取樣電壓，使可控硅SCRl在O. 005秒內導通，使入侵的電流經(jīng)結電容電路7引入E，阻止過電流入侵連接在a'上的通信設備；同時，SCR1導通能夠加大流經(jīng)PTC1的電流，使流過熱敏電阻PTC1的電流增大，加快PTC1的阻值上升，達到快速過流保護的功能。 而當a線上存在入侵的過電壓時，過壓防護器件5動作，對過電壓實施防護。進一步地，過壓防護器件產(chǎn)生熱量，可以傳遞給過流防護電路3內設置的溫度保險絲，當溫度保險絲的溫度超過額定值時，溫度保險絲熔斷，達到完全切斷過電壓的目的。另外，通過與過壓防護器件5串聯(lián)的由二極管組成的結電容電路8，可以使過壓防護器件5的對地電容大大減小，達到31pf以下，從而滿足VDSL等通信設備的要求。 參見圖2，是根據(jù)圖1所示電原理框圖設計的一種具體實施電路圖。過流防護電路3由玻管熔絲FS1和溫度保險絲FS3串聯(lián)構成，光控告警取樣電路1采用發(fā)光器件D3和取樣電阻R3串聯(lián)構成；過壓防護器件5采用固體放電管SA1(也可采用具有類似特性的元器件或電路)構成；結電容電路7采用4個二極管組成的二極管組合件ZD1實現(xiàn)，其中兩個二極管沿相同極性方向串聯(lián)為一組，兩組串聯(lián)的二極管再沿相反極性方向并聯(lián)構成，即二極管D5、D6串聯(lián)為一組，二極管D7、D8串聯(lián)為一組，兩組二極管反向并聯(lián)于SA1與E之間；
5光控告警電路9可采用由光接收器件、三極管和發(fā)光二極管連接構成的三極管單管開關電路，本實施例中，采用光敏電阻R5(光敏電阻也可采用其它具有光敏特性的光接收器件)、限流電阻R6，取樣電阻R7，穩(wěn)壓管Dl，電容C，單向可控硅SCR3及發(fā)光器件D2連接構成，其具有延時告警功能。其中發(fā)光器件D2、 D3可以采用LED發(fā)光二極管，光接收器件可以采用光敏電阻。 以上實施例中，過電壓保護功能通過固放管SA1與二極管組合件7串連實現(xiàn)，固放管的過壓保護速度很快，但結電容比較大，現(xiàn)有的保安單元中，固放管是直接接地的，一般整個a線上的對地電容在200pf左右，而本實施例中，SA1串聯(lián)了 二極管組合件ZD1 ，由于二極管組合件ZD1有結電容，結電容串聯(lián)，總的電容要小于其中任何一個結電容，因此，通過調整二極管組合件ZD1中二極管的結電容，可以靈活的控制a線的對地電容，因此可以使a線的對地電容做到31pf以下甚至更小，使本實用新型的保安單元可以應用于VDSL線路中。[0035] 過電流的保護采用了 FS1作為過流保護器件，當入侵電流超過FS1的額定電流時，F(xiàn)S1熔斷，切斷入侵的電流，使之無法進入通信設備。 PTC1主要用于限制入侵電流的大小，有入侵電流經(jīng)過時，PTC1將會產(chǎn)生熱量，而熱量將使PTC1的阻值快速大幅度升高，從而限制入侵電流至正常范圍。另外，電路中PTC1、Rl和SCR1的作用之前已經(jīng)描述，這里不再贅述。 與FS1串聯(lián)的FS3為溫度保險絲，F(xiàn)S3與PTC1和SA1相連，其物理位置也靠近PTC1和SA1。當有小電流低電壓入侵，F(xiàn)S1不能熔斷時，入侵的過電流將使PTC1長時間發(fā)熱，而SA1動作也會使SA1長時間發(fā)熱，容易造成保安單元和配線架的高溫變形甚至燃燒起火，此時，對溫度敏感的FS3將在超過額定溫度時斷開，切斷入侵電流和電壓，從而保證在小電流低電壓入侵時也能夠實現(xiàn)保護功能，保證保安單元和配線架的安全。 在過電流入侵使PTC1阻值升高或FS1、FS3斷開后，由D3和R3構成的告警取樣電路中將有電流流過，使D3發(fā)光，產(chǎn)生光控告警所需的光源，實現(xiàn)光控告警取樣功能。[0039] 光控告警電路9是由R5、 R6、 R7、 C、 Dl、 D2、 SCR3連接構成的光控延時式無觸點光電告警電路，單向可控硅SCR3的K極并聯(lián)D2、R7和C，G極串聯(lián)D1、R5、R6 ;A極與E端相連；當D3發(fā)光時，由R5、R6、R7、C、D1、D2、SCR3組成的光控延時式無觸點光電告警電路將動作；其中D3的發(fā)光使光敏電阻R5得到光照，R5的阻值急劇下降，+48V告警電源通過E端(作為充電正極)經(jīng)R5、R6、C、D2、S端(作為充電負極)，對電容C充電，當C上的電壓被充到穩(wěn)壓二極管D1的反向擊穿電壓時(延時)，單向可控硅SCR3導通，D2上將有電流流過，使D2發(fā)光，同時S、 E端輸出告警信號，推動連接于S， E上的總配線架上的排告警和列告警電路，使總配線架的列告警、排告警發(fā)出持續(xù)可見可聞的聲光告警信號，實現(xiàn)光控無觸點延時告警功能。 下面以a-a'線為例，詳細說明在不同的線阻，不同的過電壓過電流入侵時，本實用新型的光電保安單元的動作過程。 1、AC110V，線阻160歐入侵，F(xiàn)S1不斷，此時SA1不導通。過電流使PTC1阻值升高，SCR1也動作，將入侵電流短路入地，并加大入侵電流，使PTC1阻值升高加快并產(chǎn)生熱量，當與PTC1緊貼的FS3的溫度達到動作溫度時，F(xiàn)S3斷開，切斷入侵電流、電壓，實現(xiàn)保護功能，同時，在PTC1動作時，D3發(fā)光，使延時告警電路9經(jīng)延時后發(fā)出告警信號。[0042] 2、 AC187V，線阻600歐入 ，F(xiàn)S1不斷，此時SA1和PTC1要經(jīng)過幾秒鐘才能動作。但此時SCR1將因Rl上產(chǎn)生的取樣電壓而迅速動作，將入侵電流短路入地，同時增大了入侵 電流，使PTC1阻值升高時間加快。PTC1阻值升高后又提升了 SA1上的電壓，使SA1動作。 PTC1和SA1上產(chǎn)生的熱量還將使緊貼的FS3受熱斷開，從而切斷入侵的電流、電壓，實現(xiàn)保 護功能，同時D3發(fā)光，使延時告警電路9經(jīng)延時后發(fā)出告警信號。 3、AC220V線阻160歐入侵，保護過程同2。 4、AC220V線阻40歐入侵，過電流使FS1立即熔斷，從而切斷入侵的電流、電壓，實
現(xiàn)保護功能，并發(fā)出告警信號。 5、AC220V線阻10歐入侵，保護過程同4。 由上述的實施例可見，本實用新型實施例的這種VDSL型光電保安單元集合了現(xiàn) 有各種保安單元的優(yōu)點，能夠對設計范圍內的各種大小不同的過電流、過電壓的入侵實現(xiàn) 快速可靠的保護，解決了現(xiàn)有保安單元在入侵的電壓低電流小的情況下不起作用或保護速 度慢的問題；同時，通過對過壓保護器件串聯(lián)二級管組合件，使保安單元的對地電容可以達 到31pf以下，能夠滿足VDSL等各種通信線路的要求；另外，其制造成本接近普通的保安單 元，容易推廣，應用范圍廣泛。
權利要求一種VDSL型光電式保安單元，連接在電話電纜進線(a，b)與通信設備的電話進線(a’，b’)間，并與總配線架的告警系統(tǒng)(S、E)連接；其特征是包括兩光控告警取樣電路(1、2)、兩過流防護電路(3、4)、兩過壓防護器件(5、6)、兩結電容電路(7、8)、一光控告警電路(9)以及由兩熱敏電阻(PTC1、PTC2)、兩取樣電阻(R1、R2)和兩雙向可控硅(SCR1、SCR2)各擇其一連接組成的兩過流保護增速電路；所述光控告警取樣電路(1)串聯(lián)在電話電纜進線(a)與電信交換設備的電話進線(a’)間，所述光控告警取樣電路(2)串聯(lián)在電話電纜進線(b)與電信交換設備的電話進線(b’)間；所述的過流防護電路(3)、過壓防護器件(5)、結電容電路(7)順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線(a)與地線(E)間，所述的過流防護電路(4)、過壓防護器件(6)、結電容電路(8)順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線(b)與地線(E)間；所述過流防護電路(3)還與熱敏電阻(PTC1)和取樣電阻(R1)順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線(a)與電信交換設備的電話進線(a’)間，所述過流防護電路(4)還與熱敏電阻(PTC2)和取樣電阻(R2)順序連接，并串聯(lián)在電話電纜進線(b)與電信交換設備的電話進線(b’)間，所述雙向可控硅(SCR1)的G極與T1極并聯(lián)于取樣電阻(R1)兩端，T2極連接于過壓防護器件(5)和結電容電路(7)的串聯(lián)點；所述雙向可控硅(SCR2)的G極與T1極并聯(lián)于取樣電阻(R2)兩端，T2極連接于過壓防護器件(6)和結電容電路(8)的串聯(lián)點。
2. 如權利要求l所述的光電式保安單元，其特征是所述的結電容電路由兩個二極管沿相同極性方向串聯(lián)為一組，兩組串聯(lián)的二極管再沿相反極性方向并聯(lián)構成。
3. 如權利要求1或2所述的光電式保安單元，其特征是所述光控告警取樣電路由發(fā)光器件和限流電阻串聯(lián)構成。
4. 如權利要求1或2所述的光式電保安單元，其特征是所述過流防護電路由玻管熔絲和溫度保險絲串聯(lián)構成。
5. 如權利要求1或2所述的光電式保安單元，其特征是所述過壓防護器件為固體放電管。
6. 如權利要求1或2所述的光電式保安單元，其特征是，所述的光控告警電路由光接收器件R5、限流電阻R6與取樣電阻R7、電容C、穩(wěn)壓二極管Dl、發(fā)光器件D2和單向可控硅SCR3連接構成的光控延時式無觸點光電告警電路。
7. 如權利要求3所述的光電式保安單元，其特征是所述的發(fā)光器件是LED發(fā)光二極管。
8. 如權利要求6所述的光電式保安單元，其特征是所述的光接收器件R5是光敏電阻，所述光敏電阻R5位于所述兩光控告警取樣電路(1、2)中的發(fā)光器件D2側。
9. 如權利要求8所述的光電式保安單元，其特征是所述的發(fā)光器件是LED發(fā)光二極管。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種VDSL型光電保安單元，包括光控告警取樣電路、過流防護電路、過壓防護器件、結電容電路、光控告警電路以及由熱敏電阻、取樣電阻和雙向可控硅連接構成的過流保護增速電路。能夠對設計范圍內各種大小不同的過電流、過電壓的入侵實現(xiàn)快速可靠的保護，同時，通過對過壓保護器件串聯(lián)結電容電路，使保安單元的對地電容可以達到31pf以下，能夠滿足VDSL等各種通信線路的要求。另外，其使用元器件較少，制造成本接近普通的保安單元，容易推廣，應用范圍廣泛。
文檔編號H02H3/20GK201466666SQ20092010948
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權日2009年6月24日
發(fā)明者衛(wèi)其昌 申請人:杭州東冠通信建設有限公司