一种本质安全型光网络单元onu的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种本质安全型光网络单元ONU。本实用新型包括电源电路、控制电路、交换电路、存储电路和光口电路。电源电路负责给控制电路、交换电路、存储电路和光口电路供电，同时也受控于控制电路，控制电路与交换电路、存储电路和光口电路信号相连。电源电路包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第一电流检测模块、第二电流检测模块、第三电流检测模块、第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块。本实用新型对使用环境的不挑剔性，能在任何环境中使用，极大的提高了设备的使用范围。
【专利说明】—种本质安全型光网络单元ONU
【技术领域】
[0001]本实用新型属于无源以太网数据通信领域，涉及一种本质安全型光网络单元ONU(无源以太网传输终端)。
【背景技术】
[0002]EPON是一种新型的光纤接入网技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网上提供多种业务，是目前三网融合的最佳网络技术，鉴于此已有很多EPON系统的终端设备，但是目前在特殊环境下(例如易燃气体环境下)还没有很好的解决方法。
[0003]运营商目前在基于EPON网络提供宽带业务时，用户端设备解决方案有以下2种:
[0004]第一种是直接在家庭中使用，内部电源模块未作任何保护及处理，在电源接口处都使用了大电容用于电源滤波，提高设备的抗干扰能力。电源模块基本使用直流开关电源，而且不做任何不理，因为一般开关电源内部都有使用大电感。大电感和大电容都是引起火花的源头，对特殊环境下使用未作任何保护。
[0005]第二种是工业上使用的，只是对内部抗干扰能力及外界环境变化做了处理，提高了设备对环境温度变化的应对能力，没有考虑在特殊环境下做保护处理。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有EPON网络接入解决方案的不足，提出了 一种可应用于特殊环境下的EPON系统终端设备0NU，使用相对低成本，低功耗，绝对控制设备发热量，满负荷工作时所有使用的电子元器件温度不超过40摄氏度，短路时，无可视火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0007]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案为:
[0008]本实用新型包括电源电路、控制电路、交换电路、存储电路和光口电路。
[0009]电源电路负责给控制电路、交换电路、存储电路和光口电路供电，同时也受控于控制电路，控制电路与交换电路、存储电路和光口电路信号相连。
[0010]所述电源电路包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第一电流检测模块、第二电流检测模块、第三电流检测模块、第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块；第一电源模块通过第一电流检测模块与第二电源模块连接，第二电源模块通过第二电流检测模块输出至负载；第三电源模块通过第三电流检测模块输出至负载；所述的第一电流检测模块、第二电流检测模块、第三电流检测模块对应的连接有第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块。
[0011 ] 所述控制电路包括中央处理器、串口收发器和复位模块，中央处理器与串口收发器、复位模块信号连接。
[0012]所述的控制电路通过RGMII总线与交换电路相连、通过SPI总线与存储电路相连实现，通过SERDES总线与光口电路相连。
[0013]所述的第二电源模块为直流降压开关电源、第三电源模块为直流降压线性电源；所述的第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块均用于在短路时断开对应的电源模块。
[0014]所述的串口收发器在收和发的连接线上增加了双向导通二极管，防止因差模信号偏差而引起火花。
[0015]所述的交换电路采用RTL8305MB交换芯片，存储电路采用M25P32-VMW6存储芯片，光口电路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制电路采用CS8032主芯片。
[0016]本实用新型相比于现有技术设备具备以下优点:对使用环境的不挑剔性，能在任何环境中使用，极大的提高了设备的使用范围。在任何环境下，无可视火花，或者火花能量低于0.1毫焦。满负荷工作时所有使用的电子元器件温度不超过40摄氏度。能有效避免不安全因数的产生。接口侧能有效防止因静电产生不安全因数。采用本实用新型在可燃性气体及其他危险环境下建立三网融合网络，解决了危险环境下通信标准不一等问题，对安全生产具有深远意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型中的电源部分电路结构示意图；
[0020]图3为本实用新型中的控制电路结构示意图；
【具体实施方式】
[0021]本实用包括电源电路、控制电路、交换电路、存储电路、光口电路。电源电路负责给其他各个电路供电及电源转换，连接其他各个控制电路，控制电路主要与交换电路、存储电路、光口电路相连，交换电路主要和控制电路相连，存储电路主要和控制电路相连，光口电路主要和控制电路相连。
[0022]所述电源电路包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块。第一电源模块、第二电源模块由外部电源供电经转换给其他电路供电，第三电源模块和第一电源模块相连把第一电源模块输出转换后给其他电路供电。第一电源模块已模块形式出现在电路板上并进行环氧树脂浇灌，防止有火花出现，在经外部泄放电路进行二级防护非常安全杜绝了当电路上电瞬间、下点瞬间及短路时出现火花。第二电源模块为直流降压开关电源，设计时与普通开关电源的差别为无大型电感及电容，短路时出现自保护不会出现因短路短时能量过大导致电路板过热引发不安全问题，有效防止在上电瞬间、下点瞬间及短路时出现火花。第三电源模块为直流降压线性电源，其输出稳定性好，输出电流纹波小不需要大型滤波电容及电感，在经外部泄放电路进行二级防护后给其他电路供电，有效防止在电路上电瞬间、下点瞬间及短路时出现火花。考虑到直流降压线性电源转化效率低下防止芯片过热引起安全性问题，故对此电源模块留有百分之70的余量，足以达到本质安全。
[0023]所述控制电路包括中央处理器、串口收发器、复位模块。中央处理器设计时与普通设计不同的是普通设计模数电源一般都用磁珠相连而这里使用的方法为单点连接，更有效的防止火花出现，对旁路电容的设计也进行了一定的改进，使用多个小电容进行旁路，不使用单个大电容进行旁路，这样做能有效防止火花的出现。串口收发器设计时也进行了保护，在收和发的连接线上增加双向导通二极管，防止因差模信号偏差而引起火花。复位模块主要进行了保护设计，减少因复位时电平不稳而引起火花。
[0024]所述交换电路主要有交换芯片组成，对模数电源进行了单点连接，模数大地也进行了单点连接，有效防止火花出现及增加抗干扰能力，对各个总线进行差模保护，在接口侧增加静电吸收器，防止因静电产生火花。
[0025]所述存储电路主要由存储芯片组成，和控制电路连接为SPI总线，相对安全不会产生火花及不稳定因数不需要做特殊处理。
[0026]所述光口电路主要有激光器组成，因激光器有一定功耗，需要做低功耗处理，主要做如下处理:在收发端做控制处理，无数据时发端处于关闭状态，这样能大大降低激光器功耗，能有效抑制激光器温度，使其在合理范围内，避免了出现不安全因数，由于激光器材质为金属材质，特别增加了防静电器件，避免因接触金属放电引起火花，导致不安全的产生。
[0027]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0028]如图1所示，电源电路1、控制电路2、交换电路3、存储电路4、光口电路5。电源电路I负责给其他各个电路供电及电源转换，连接控制电路2、交换电路3、存储电路4及光口电路5。控制电路2与交换电路3、存储电路4、光口电路5相连。与交换电路3主要通过RGMII总线相连实现，与存储电路4主要通过SPI总线相连实现，与光口电路5主要通过SERDES总线相连实现。整个电路未使用大于4.7微法的电容也未使用感值大于I微亨的电感，有效防止了火花的出现，实现了本质安全。
[0029]上述模块中电源电路I采用K7803、STISIO、AS 1117-2.5V电源模块，使用分流器进行电源瞬态电流检测，电子开关模块用于电路板短路时断开电源，防止因短路产生火花及能量过大导致电路板过热等不安全因数。控制电路2采用CS8032主芯片主要负责数据配置、数据处理、配置以太网交换芯片等功能，电路设计上与普通设计不同的是普通设计模数电源一般都用磁珠相连而这里使用的方法为单点连接，更有效的防止火花出现，对旁路电容的设计也进行了一定的改进，使用多个小电容进行旁路，不使用单个大电容进行旁路，这样做能有效防止火花的出现。交换电路3采用RTL8305MB交换芯片，对模数电源进行了单点连接，模数大地也进行了单点连接，有效防止火花出现及增加抗干扰能力，对各个总线进行差模保护，在接口侧增加静电吸收器，防止因静电产生火花。存储电路采用M25P32-VMW6存储芯片，与主芯片通过SPI总线进行数据存储及读取，对芯片电源端滤波电容进行处理使用多个小电容进行滤波，如果必须使用大电容时，采用环氧树脂进行封灌隔绝与外界接触减少因断电放电产生火花，从而引起不安全因数的产生。光口电路采用FP4342033-HC6SY激光器，此激光器为通用型激光器可以随意更换其他厂家的激光器，对激光器进行了低功耗处理，防止因功耗问题大量发热引发不安全因数。低功耗主要通过对发端进行控制无数据时发端处于关闭状态，也对发端打开关闭出现的瞬态电流电压进行控制，防止因瞬态电流电压过大而引起火花，从而产生不安全因数。
[0030]如图2所示，电源电路I主要由第一电源模块1-1、第二电源模块1-2、第三电源模块1-3、电流检测模块1-4、电子开关模块1-5组成。电流检测模块1-4设计的阀值为电源的最大额定电流，当短路瞬间，电流瞬间大于电源的额定最大电流时，启动电子开关关断这个电路，电路反应时间不超过I纳秒，防止因反应时间过长而引发发热及火花引起不安全因数，设计时第一电源模块1-1留有40%的余量，第二电源模块1-2留有40%的余量，第三电源模块1-3留有70%的余量，只所以这样设计是根据每个电源模块的转化效率决定的，防止发热引发不安全因数。
[0031]如图3所示，控制电路3主要有中央处理器3-1、串口收发器3-2、复位模块3_3组成。中央处理器3-1设计与普通设计不同的是普通设计模数电源一般都用磁珠相连而这里使用的方法为单点连接，更有效的防止火花出现，对旁路电容的设计也进行了一定的改进，使用多个小电容进行旁路，不使用单个大电容进行旁路，这样做能有效防止火花的出现。串口收发器3-2在收和发的连接线上增加双向导通二极管，防止因差模信号偏差而引起火花。复位模块3-3主要在电源端及复位端做了保护增加尖峰脉冲的吸收去除，防止因复位时电平变化产生的尖峰脉冲引起火花产生不安全因数。
[0032]本实施例的主要技术参数如下:
[0033]1.短路时，无可视火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0034]2.满负荷工作时所有使用的电子元器件温度不超过40摄氏度。
[0035]3.环境温度-40摄氏度到85摄氏度。
[0036]4.湿度 20% 到 98%。
[0037]5.静电防护接触放电8千伏，空气放电15千伏。
[0038]6.EMC参数符合国标。
【权利要求】
1.一种本质安全型光网络单元ONU，包括电源电路、控制电路、交换电路、存储电路和光口电路，其特征在于: 电源电路负责给控制电路、交换电路、存储电路和光口电路供电，同时也受控于控制电路，控制电路与交换电路、存储电路和光口电路信号相连； 所述电源电路包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第一电流检测模块、第二电流检测模块、第三电流检测模块、第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块；第一电源模块通过第一电流检测模块与第二电源模块连接，第二电源模块通过第二电流检测模块输出至负载；第三电源模块通过第三电流检测模块输出至负载；所述的第一电流检测模块、第二电流检测模块、第三电流检测模块对应的连接有第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块； 所述控制电路包括中央处理器、串口收发器和复位模块，中央处理器与串口收发器、复位模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种光网络单元0NU，其特征在于:所述的控制电路通过RGMII总线与交换电路相连、通过SPI总线与存储电路相连实现，通过SERDES总线与光口电路相连。
3.根据权利要求1所述的一种光网络单元0NU，其特征在于:所述的第二电源模块为直流降压开关电源、第三电源模块为直流降压线性电源；所述的第一电子开关模块、第二电子开关模块和第三电子开关模块均用于在短路时断开对应的电源模块。
4.根据权利要求1所述的一种光网络单元0NU，其特征在于:所述的串口收发器在收和发的连接线上增加了双向导通二极管，防止因差模信号偏差而引起火花。
5.根据权利要求1所述的一种光网络单元0NU，其特征在于:所述的交换电路采用RTL8305MB交换芯片，存储电路采用M25P32-VMW6存储芯片，光口电路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制电路采用CS8032主芯片。
【文档编号】H04B10/40GK203537400SQ201320658614
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】上官福义, 王力成, 王让义, 张志光 申请人:杭州初灵信息技术股份有限公司