專利名稱：直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路。適用于移動(dòng)室內(nèi)分布系統(tǒng)中的干放和直放站、有線電視適配器、路由器、光端機(jī)、無線基站等諸多設(shè)備使用的一路輸入、多路輸出的一帶多遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)利用電纜，由局端向遠(yuǎn)距離的設(shè)備提供饋電，解決了遠(yuǎn)端設(shè)備因市電停電和電源接入的困難，使得設(shè)備的安裝、選址更方便，運(yùn)行更可靠，維護(hù)工作量減少。但是在使用遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)中，尤其是一帶多的系統(tǒng)中，如果其中一條線路發(fā)生開路斷路、短路或過載、負(fù)載短路等情況，其中一路線路的短路、過載會(huì)引起其他正常線路的供電異常，而開路的線路上存在高壓，人一旦碰觸，會(huì)引發(fā)人身安全事故。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述存在的問題，提供一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，對(duì)每路輸出的開路、短路、過載異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，以完成對(duì)遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠提供最佳的保護(hù)功能。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，具有局端電源、多路輸出負(fù)載，其特征在于在所述局端電源和多路輸出負(fù)載之間接有多路監(jiān)測(cè)和控制單元；所述多路監(jiān)測(cè)和控制單元由主控電路、采樣電路、電流檢測(cè)電路、開路檢測(cè)電路、過流短路檢測(cè)電路、過流延時(shí)保護(hù)回路、輸出控制電路和多路輸出回路組成；多路輸出回路的輸出信號(hào)經(jīng)采樣電路采樣后分別經(jīng)電流檢測(cè)電路、開路檢測(cè)電路以及過流短路檢測(cè)電路和過流延時(shí)保護(hù)回路接至輸出控制電路，輸出控制電路輸出控制信號(hào)控制多路輸出回路；開路檢測(cè)電路的開路信號(hào)同時(shí)接至主控電路，主控電路還接有通信電路、鍵盤和液晶顯示屏。所述主控電路由MCU、鎖存器IC2和I/O擴(kuò)展接口 IC3組成，I/O擴(kuò)展接口 IC3的一組輸出信號(hào)經(jīng)二極管Dl接至輸出控制電路的電流型PWM控制芯片ICl的腳2，作為電流型PWM控制芯片ICl的控制信號(hào)，該控制芯片的輸出信號(hào)通過腳6并經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4。所述采樣電路包括二極管D3、電流采樣電阻R4，二極管D3陽極連接控制開關(guān)Q4的S極，陰極連接電流采樣電阻R4;二極管D3陽極輸出開路采樣信號(hào)M1S，陰極輸出電流采樣信號(hào)MSI。所述電流檢測(cè)電路包括運(yùn)算放大器IC6A、IC6D及其外圍電路組成的電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路后經(jīng)電阻RlS接至A/D轉(zhuǎn)換芯片IC5，完成A/D轉(zhuǎn)換后輸送至主控電路中MCU的28腳數(shù)據(jù)輸入端；所述電流檢測(cè)電路還包括最大值限流檢測(cè)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電阻R12接至輸出控制電路的電流型PWM控制芯片ICl腳3，由電流型PWM控制芯片ICl完成對(duì)每個(gè)周波的電流最大值限流檢測(cè)，該控制芯片的輸出信號(hào)經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4。所述開路檢測(cè)電路具有運(yùn)算放大器IC8A、IC8B,開路采樣信號(hào)MlS經(jīng)運(yùn)算放大器IC8A及其外圍電路信號(hào)放大濾波后，經(jīng)電阻Rl3、二極管D3接至運(yùn)算放大器IC8B與外圍電路組成的開路信號(hào)檢測(cè)電路，輸出開路檢測(cè)信號(hào)KL1，并經(jīng)二極管D6接至輸出控制電路中的電流型PWM控制芯片ICl腳2 ;開路檢測(cè)信號(hào)KLl還接至I/O擴(kuò)展接口 IC3的18腳信號(hào)輸入端，經(jīng)IC3數(shù)據(jù)輸出口輸送至MCU的數(shù)據(jù)輸入口 D0-D7。所述過流短路檢測(cè)電路和過流延時(shí)保護(hù)回路包括運(yùn)算放大器IC8C、電阻R4(TR43、電容C3和保護(hù)開關(guān)管Q3，電流型PWM控制芯片ICl輸出腳6的輸出控制信號(hào)經(jīng)電 阻R16接至運(yùn)算放大器IC8C的輸入腳9，經(jīng)運(yùn)算放大器IC8C和電阻R4(TR43、電容C3組成的過流信號(hào)檢測(cè)和積分延時(shí)電路，輸出腳8輸出過流檢測(cè)保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)保護(hù)開關(guān)管Q3，經(jīng)電阻R22控制Q4的開關(guān)。所述多路輸出回路包括電感 L4，控制開關(guān)Q4和二極管D4，電感L4串接在輸出回路中，二極管D4陽極接控制開關(guān)Q4的D極，二極管D4的陰極接電源正極。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型針對(duì)直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)多路監(jiān)測(cè)和管理控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)供局端帶多個(gè)負(fù)載設(shè)備的每個(gè)分路的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，有效地提高了供電的安全性和系統(tǒng)工作的可靠性，并有效地解決了遠(yuǎn)端啟動(dòng)時(shí)可能存在的沖擊電流過大的問題，避免在一帶多系統(tǒng)中由于一條線路發(fā)生短路或過載、負(fù)載短路等情況導(dǎo)致其他正常線路的供電異常。

圖I為本實(shí)用新型的組網(wǎng)電氣框圖。圖2為本實(shí)用新型多路監(jiān)測(cè)和控制電路電原理框圖。圖3、圖4為本實(shí)用新型中實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)施例具有局端電源I、多路輸出負(fù)載3，本例中局端電源I和多路輸出負(fù)載3之間接有多路監(jiān)測(cè)和控制單元2。圖2為本實(shí)用新型中多路監(jiān)測(cè)和控制單元2電原理框圖，所述多路監(jiān)測(cè)和控制單元2由主控電路201、采樣電路206、電流檢測(cè)電路203、開路檢測(cè)電路210、過流短路檢測(cè)電路204、過流延時(shí)保護(hù)回路205、輸出控制電路211和多路輸出回路209組成；多路輸出回路209與多路輸出負(fù)載3對(duì)應(yīng)連接，多路輸出回路209的輸出信號(hào)經(jīng)采樣電路206采樣后分別經(jīng)電流檢測(cè)電路203、開路檢測(cè)電路210、以及過流短路檢測(cè)電路204和過流延時(shí)保護(hù)回路205接至輸出控制電路211，輸出控制電路211輸出控制信號(hào)控制多路輸出回路209 ;開路檢測(cè)電路210的開路信號(hào)同時(shí)接至主控電路201，主控電路201還接有通信電路202、鍵盤207和液晶顯示屏208。本例中多路輸出回路209包括電感L4、控制開關(guān)Q4和二極管D4，電感L4串接在輸出回路中，用來抑制短路時(shí)的主回路電流上升率，二極管D4陽極接控制開關(guān)Q4的D極，陰極接電源的正極，用以在控制開關(guān)Q4關(guān)斷瞬間，提供輸出回路的電流續(xù)流通道，以避免控制開關(guān)Q4因過壓擊穿(見圖4)。其他各分路以此類推。如圖3所示，本例的主控電路201由MCU、鎖存器IC2和I/O擴(kuò)展接口 IC3組成，MCU (型號(hào)為AT89C51RD2)的腳32 39分別接鎖存器IC2 (型號(hào)74LS373)的腳18、腳17、腳14、腳13、腳8、腳7、腳4、腳3，鎖存器IC2的輸出腳2和腳5分別接I/O擴(kuò)展接口 IC3 (型號(hào)82C55A)的腳9及腳8，I/O擴(kuò)展接口 IC3的腳27 腳34接液晶顯示屏，I/O擴(kuò)展接口IC3的輸出腳14作為報(bào)警信號(hào)輸出口，而I/O擴(kuò)展接口 IC3的輸出腳ΡΑ(ΓΡΑ7輸出信號(hào)分別為多路監(jiān)測(cè)和控制單元2中的各路控制信號(hào)，各路控制信號(hào)經(jīng)二極管Dl接至各路輸出控制電路211中電流型PWM控制芯片ICl (型號(hào)UC3854)的腳2，該電流型PWM控制芯片的輸出信號(hào)通過腳6并經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4。如圖4所示，本實(shí)施例中采樣電路206包括二極管D3、電流采樣電阻R4，二極管D3陽極連接輸出回路中控制開關(guān)Q4的S極，陰極連接電流采樣電阻R4 ;二極管D3陽極輸出開路米樣信號(hào)MlS,陰極輸出電流米樣信號(hào)MSI。 本例的電流檢測(cè)電路203包括運(yùn)算放大器IC6A (LM324)、IC6D及其外圍電路組成的電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路后經(jīng)電阻RlS接至A/D轉(zhuǎn)換芯片IC5 (TLC1543)腳I，其他各分路電流采樣信號(hào)MSI經(jīng)調(diào)節(jié)后以此類推，接至A/D轉(zhuǎn)換芯片IC5腳2 8。完成A/D轉(zhuǎn)換后輸送至主控電路201中MCU的28腳數(shù)據(jù)輸入端。電流檢測(cè)電路203還包括最大值限流檢測(cè)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電阻R12接至輸出控制電路211的電流型PWM控制芯片ICl腳3，由電流型PWM控制芯片ICl完成對(duì)每個(gè)周波的電流最大值限流檢測(cè)，該控制芯片的輸出信號(hào)經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路209，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4 (見圖4)。當(dāng)流入電流型PWM控制芯片ICl的電流超過設(shè)定值時(shí)，該芯片的輸出腳6輸出低電平，控制開關(guān)Q4關(guān)斷。其他各分路以此類推。如圖4所示，在所述多路監(jiān)測(cè)和控制單元2中開路檢測(cè)電路210包括運(yùn)算放大器IC8A (LM324)、IC8B。電阻R24接開路采樣信號(hào)M1S，經(jīng)運(yùn)算放大器IC8A、電阻R25 R27、電容C6、C12信號(hào)放大濾波后，經(jīng)電阻R13、二極管D3接至運(yùn)算放大器IC8B、電阻R3(TR36組成的開路信號(hào)檢測(cè)電路，輸出開路檢測(cè)信號(hào)KLl，經(jīng)D6接至電流型PWM控制芯片ICl腳2 當(dāng)檢測(cè)到線路開路時(shí)，KLl信號(hào)變高電平，使得電流型PWM控制芯片ICl腳6輸出低電平，從而關(guān)斷Q4 ；KL1信號(hào)還接至I/O擴(kuò)展接口 IC3腳18，完成MCU對(duì)開路狀態(tài)的檢測(cè)。其他各分路以此類推。本實(shí)施例中多路監(jiān)測(cè)和控制單元2還具有過流短路檢測(cè)電路204和過流延時(shí)保護(hù)回路205，包括運(yùn)算放大器IC8C (LM324)、電阻R40 R43、電容C3和保護(hù)開關(guān)管Q3 (8050)，電流型PWM控制芯片ICl輸出腳6的輸出控制信號(hào)經(jīng)電阻R16接至運(yùn)算放大器IC8C的輸入腳9，經(jīng)運(yùn)算放大器IC8C和電阻R4(TR43、電容C3組成的過流信號(hào)檢測(cè)和積分延時(shí)電路，輸出腳8輸出過流檢測(cè)保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)保護(hù)開關(guān)管Q3，經(jīng)電阻R22控制Q4的開關(guān)。該電路還包括三極管Q2 (8050)，三極管Q2經(jīng)電阻R35接至電流型PWM控制芯片ICl腳2，以使運(yùn)算放大器IC8C檢測(cè)回路在信號(hào)關(guān)閉狀態(tài)下停止工作。其他各分路以此類推。在本實(shí)施例中主控電路201連接通訊電路202，具有RS485接口芯片IC14 (型號(hào)75176)，光耦PCI、PC2、PC3及電阻R7 Rl I、R100 R102組成的隔離型RS485通信接口以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。其中，光耦PCl的腳4、PC2的腳2、PC3的腳2分別接作為MCU的腳10、腳13、腳11，RS485接口芯片IC14的輸出腳6及輸出腳7分別經(jīng)電阻R101、R102接接口485A和接口 485B (通過針座J6的腳1、2)。本實(shí)施例中，MCU配有由芯片X25045組成的單片機(jī)定時(shí)檢測(cè)保護(hù)電路。以上實(shí)施例只是原理性說明的一個(gè)范例，通過適當(dāng)變換電路結(jié)構(gòu)而實(shí)施原理和本實(shí)用新型原理相近的電路實(shí)現(xiàn)方法，均視為本實(shí)用新型專利保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的工作原理是多路監(jiān)測(cè)和控制單元2實(shí)時(shí)對(duì)各輸出回路209電流和線路狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)輸出負(fù)載3的不同設(shè)定不同的工作電流上、下限值，當(dāng)檢測(cè)到某路負(fù)載超過所給定的電流上限值或者低于所給定的電流下限值時(shí)，根據(jù)控制策略，實(shí)時(shí)控制該分路的輸出；通過開路檢測(cè)、短路、過流檢測(cè)回路，實(shí)現(xiàn)快速地的開路、短路和過流監(jiān)測(cè)保護(hù)，同時(shí)通過一定的延時(shí)，對(duì)過流實(shí)現(xiàn)限流后延時(shí)保護(hù)功能，達(dá)到抗沖擊性負(fù)載開啟瞬間電流較大的要求。·
權(quán)利要求1.一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，具有局端電源(I)、多路輸出負(fù)載(3)，其特征在于在所述局端電源(I)和多路輸出負(fù)載(3)之間接有多路監(jiān)測(cè)和控制單元(2)； 所述多路監(jiān)測(cè)和控制單元(2)由主控電路(201)、采樣電路(206)、電流檢測(cè)電路(203),開路檢測(cè)電路(210 )、過流短路檢測(cè)電路(204 )、過流延時(shí)保護(hù)回路(205 )、輸出控制電路(211)和多路輸出回路(209 )組成；多路輸出回路(209)的輸出信號(hào)經(jīng)采樣電路(206 )采樣后分別經(jīng)電流檢測(cè)電路(203)、開路檢測(cè)電路(210)、以及過流短路檢測(cè)電路(204)和過流延時(shí)保護(hù)回路(205)接至輸出控制電路(211)，輸出控制電路(211)輸出控制信號(hào)控制多路輸出回路(209);開路檢測(cè)電路(210)的開路信號(hào)同時(shí)接至主控電路(201)，主控電路(201)還接有通信電路(202)、鍵盤(207)和液晶顯示屏(208)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述主控電路(201)由MCU、鎖存器IC2和I/O擴(kuò)展接口 IC3組成，I/O擴(kuò)展接口 IC3的一組輸出信號(hào)經(jīng)二極管Dl接至輸出控制電路(211)的電流型PWM控制芯片ICl的腳2，作為電流型PWM控制芯片ICl的控制信號(hào)，該控制芯片的輸出信號(hào)通過腳6并經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路(209)，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述采樣電路(206)包括二極管D3、電流采樣電阻R4，二極管D3陽極連接控制開關(guān)Q4的S極，陰極連接電流采樣電阻R4 ;二極管D3陽極輸出開路采樣信號(hào)M1S，陰極輸出電流采樣信號(hào)MSI。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述電流檢測(cè)電路(203)包括運(yùn)算放大器IC6A、IC6D及其外圍電路組成的電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電流信號(hào)放大調(diào)節(jié)電路后經(jīng)電阻RlS接至A/D轉(zhuǎn)換芯片IC5，完成A/D轉(zhuǎn)換后輸送至主控電路(201)中MCU的28腳數(shù)據(jù)輸入端； 所述電流檢測(cè)電路(203)還包括最大值限流檢測(cè)電路，電流采樣信號(hào)MSl經(jīng)電阻R12接至輸出控制電路(211)的電流型PWM控制芯片ICl腳3，由電流型PWM控制芯片ICl完成對(duì)每個(gè)周波的電流最大值限流檢測(cè)，該控制芯片的輸出信號(hào)經(jīng)電阻R33、電阻Rll接至多路輸出回路(209)，用來控制輸出回路中的控制開關(guān)Q4。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述開路檢測(cè)電路(210)具有運(yùn)算放大器IC8A、IC8B,開路采樣信號(hào)MlS經(jīng)運(yùn)算放大器IC8A及其外圍電路信號(hào)放大濾波后，經(jīng)電阻R13、二極管D3接至運(yùn)算放大器IC8B與外圍電路組成的開路信號(hào)檢測(cè)電路，輸出開路檢測(cè)信號(hào)KL1，并經(jīng)二極管D6接至輸出控制電路(211)中的電流型PWM控制芯片ICl腳2 ;開路檢測(cè)信號(hào)KLl還接至I/O擴(kuò)展接口 IC3的18腳信號(hào)輸入端，經(jīng)IC3數(shù)據(jù)輸出口輸送至MCU的數(shù)據(jù)輸入口 D0-D7。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述過流短路檢測(cè)電路(204)和過流延時(shí)保護(hù)回路(205)包括運(yùn)算放大器IC8C、電阻R4(TR43、電容C3和保護(hù)開關(guān)管Q3，電流型PWM控制芯片ICl輸出腳6的輸出控制信號(hào)經(jīng)電阻R16接至運(yùn)算放大器IC8C的輸入腳9，經(jīng)運(yùn)算放大器IC8C和電阻R4(TR43、電容C3組成的過流信號(hào)檢測(cè)和積分延時(shí)電路，輸出腳8輸出過流檢測(cè)保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)保護(hù)開關(guān)管Q3，經(jīng)電阻R22控制Q4的開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，其特征在于所述多路輸出回路(209)包括電感L4、控制開關(guān)Q4和二極管D4，電感L4串接在輸出回路中，二極管D4陽極接控制 開關(guān)Q4的D極，二極管D4的陰極接電源正極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路。本實(shí)用新型的目的是提供一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，對(duì)每路輸出的開路、短路、過載異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，以完成對(duì)遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠提供最佳的保護(hù)功能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種直流遠(yuǎn)程供電的多路監(jiān)測(cè)和控制電路，具有局端電源、多路輸出負(fù)載，其特征在于在所述局端電源和多路輸出負(fù)載之間接有多路監(jiān)測(cè)和控制單元。本實(shí)用新型適用于移動(dòng)室內(nèi)分布系統(tǒng)中的干放和直放站、有線電視適配器、路由器、光端機(jī)、無線基站等諸多設(shè)備使用的一路輸入、多路輸出的一帶多遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02H3/00GK202602239SQ20122010172
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者周忠永, 林燦, 嚴(yán)輝強(qiáng), 施宇輝, 錢立峰 申請(qǐng)人:杭州信控科技有限公司