专利名称：Vdsl型光电式保安单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信设备总配线架保安单元，特别涉及一种甚高速数字用户环路(VDSL)型光电式保安单元。
背景技术：
保安单元是一种在通信设备总配线架中使用的保护器件，保安单元连接在通信电
缆与通信设备之间，用于对通信电缆及通信设备进行过电流、过电压等的防护。
当通信线路上有过电压或过电流故障电时，保安单元会将故障电切断，同时告警，
从而避免过电流流入通信设备，而对小电流的故障则自动限流或切断，实现对通信设备的保护。 现有保安单元大致有以下三种 —、普通保安单元，现有普通保安单元中一般采用固体放电管(简称固放管)进行过电压保护，与以往的气体放电管相比，优点是可靠且保护速度快，使用寿命长，不会产生慢性漏气现象，但是普通保安单元的对地电容比较大，按YD/T694-2004标准，整个保安单元的对地电容为< 200pf的要求，而由于VDSL线路一般需要保安单元的对地电容< 31pf，否则会影响信号传输的质量，因此，现有采用固放管的普通保安单元无法应用于VDSL等对地电容要求很高的通信线路上。而采用气体放电管的保安单元，因为会产生慢性漏气现象，不可靠，且气体放电管的过压保护速度慢。 二、集成块(CLP)混合型保安单元，与一般保安单元的区别在于其过压和过流保护采用了集成块(CLP)，其优点是过电压和过电流的保护速度快，对地电容可以根据需要选择，在制造时可以分为A、B、C三个等级，A级〈200pf，B级〈100pf，C级〈31pf，能够满足不同用户的需要。但是其缺点是制造成本高，不易推广。 三，全电子自复式保安单元，由于内部结构需要，一根线上要使用两只固放管，其对地电容超标， 一般都在200pf以上，不符合YD/T694-2004标准，不能应用于VDSL等通信线路。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种VDSL型光电式保安单元，能够实现快速可靠的过压、过流保护并具有较小的对地电容，能够用于VDSL线路，同时制造成本低廉。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的一种VDSL型光电式保安单元，连接在电话电缆进线a， b与通信设备的电话进线a'， b'间，并与总配线架的告警系统S、E连接；包括 两光控告警取样电路、两过流防护电路、两过压防护器件、两结电容电路、一光控告警电路以及由两热敏电阻、两取样电阻和两双向可控硅各择其一连接组成的两过流保护增速电路；
3[0011 ] 所述一光控告警取样电路串联在电话电缆进线a与电信交换设备的电话进线a'间，所述另一光控告警取样电路串联在电话电缆进线b与电信交换设备的电话进线b'间；[0012] 所述的一过流防护电路、一过压防护器件、一结电容电路顺序连接，并串联在电话电缆进线a与地线E间，所述的另一过流防护电路、另一过压防护器件、另一结电容电路顺序连接，并串联在电话电缆进线b与地线E间； 所述一过流防护电路还与一热敏电阻和一取样电阻顺序连接，并串联在电话电缆进线a与电信交换设备的电话进线a'间，所述另一过流防护电路还与另一热敏电阻和另一取样电阻顺序连接，并串联在电话电缆进线b与电信交换设备的电话进线b'间，所述一双向可控硅的G极与Tl极并联于一取样电阻两端，T2极连接于一过压防护器件和一结电容电路的串联点；所述另一双向可控硅的G极与Tl极并联于另一取样电阻两端，T2极连接于另一过压防护器件和另一结电容电路的串联点。 较佳地，所述的结电容电路由两个二极管沿相同极性方向串联为一组，两组串联的二极管再沿相反极性方向并联构成。 较佳地，所述光控告警取样电路由发光器件和限流电阻串联构成。 较佳地，所述过流防护电路由玻管熔丝和紧贴过压防护器件和过流防护器件的温
度保险丝串联构成。 较佳地，所述过压防护器件为固体放电管。 较佳地，所述的光控告警电路是由光接收器件、限流电阻、取样电阻、电容、稳压二
极管、发光器件和单向可控硅连接构成的光控延时式无触点光电告警电路。 较佳地，所述的发光器件为LED发光二极管。 较佳地，所述的光接收器件是光敏电阻，所述光敏电阻位于所述两光控告警取样电路中的发光器件侧。 由上述的技术方案可见，本实用新型的这种VDSL型光电式保安单元，通过光控告警取样电路、过流防护电路、过压防护器件、结电容电路、光控告警电路以及由热敏电阻、取样电阻和双向可控硅组成的过流保护增速电路；能够对设计范围内的各种大小不同的过电流、过电压的入侵实现快速可靠的保护，同时，通过对过压保护器件串联结电容电路，使保安单元的对地电容可以达到31pf以下，能够满足VDSL等各种通信线路的要求；另外，其使用元器件较少，制造成本接近普通的保安单元，容易推广，应用范围广泛。
图1为本实用新型的VDSL型光电式保安单元电原理框图；[0023] 图2为图1所示原理框图的具体实施电路图。
具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。 参见图l，为本实用新型的VDSL型光电式保安单元的电原理框图，该保安单元包括两个具有相同电路结构的光控告警取样电路1、2，两个结构相同的过流防护电路3、4 ;两个结构相同的过压防护器件5、6 ;两个结构相同的结电容电路7、8和一个光控告警电路9，以及两组结构相同的过流保护增速电路；其中，过流保护增速电路由热敏电阻、取样电阻和双向可控硅组成。 光控保安单元与通信电缆的进线端a、b连接，和与电信交换设备的电话进线端a'、b'连接，光控告警取样电路l串接在a与a'之间，过流防护电路3、过压防护器件5和结电容电路7顺序连接并串接在a， E之间，光控告警电路9串接在总配线架的告警系统连接点S、 E之间；过流防护电路3、热敏电阻PTC1及取样电阻Rl顺序连接并串接在a、 a'之间；双向可控硅SCR1的G极与Tl极并联在取样电阻Rl两端，T2极与过压防护器件5和结电容电路7的串联点相连。 光控告警取样电路2串接在b与b'之间，过流防护电路4、过压防护器件6和结电容电路8顺序连接并串接在b，E之间；过流防护电路4、热敏电阻PTC2及取样电阻R2顺序连接并串接在b、 b'之间；双向可控硅SCR2的G极与Tl极并联在取样电阻R2两端，T2极与过压防护器件6和结电容电路8的串联点相连。 a-a'线和b_b'线之间的电路结构相同，下面以a_a'线为例，介绍本实用新型的光电保安单元的工作原理。 当a-a'线上存在入侵的过电流时，过流防护电路3动作，断开a_a'线，从而截断
流入a'的电流，保护连接在a'上的通信设备，同时，光控告警取样电路l将发出光告警信
号，驱动光控告警电路9动作。光控告警电路9动作时将发出电告警信号并同时通过S、 E
端驱动总配线架上告警系统的排告警、列告警电路发出声光告警信号。 如果入侵电流过小，过流防护电路3刚开始时未动作，则热敏电阻PTC1上将有电
流通过，并产生热量，使热敏电阻PTC1的阻值急剧上升，阻止过电流的入侵，将过电流限制
在安全值范围。进一步地，过流防护电路3内可以设置温度保险丝，热敏电阻产生的热量将
传递给温度保险丝，当温度保险丝的温度超过额定值时，温度保险丝熔断，达到完全切断过
电流的目的。 另外，在低电压小电流入侵时，过压保护器件5不能动作，PTC也很难动作，此时，与热敏电阻PTC1串联的取样电阻R1上将产生取样电压，使可控硅SCRl在O. 005秒内导通，使入侵的电流经结电容电路7引入E，阻止过电流入侵连接在a'上的通信设备；同时，SCR1导通能够加大流经PTC1的电流，使流过热敏电阻PTC1的电流增大，加快PTC1的阻值上升，达到快速过流保护的功能。 而当a线上存在入侵的过电压时，过压防护器件5动作，对过电压实施防护。进一步地，过压防护器件产生热量，可以传递给过流防护电路3内设置的温度保险丝，当温度保险丝的温度超过额定值时，温度保险丝熔断，达到完全切断过电压的目的。另外，通过与过压防护器件5串联的由二极管组成的结电容电路8，可以使过压防护器件5的对地电容大大减小，达到31pf以下，从而满足VDSL等通信设备的要求。 参见图2，是根据图1所示电原理框图设计的一种具体实施电路图。过流防护电路3由玻管熔丝FS1和温度保险丝FS3串联构成，光控告警取样电路1采用发光器件D3和取样电阻R3串联构成；过压防护器件5采用固体放电管SA1(也可采用具有类似特性的元器件或电路)构成；结电容电路7采用4个二极管组成的二极管组合件ZD1实现，其中两个二极管沿相同极性方向串联为一组，两组串联的二极管再沿相反极性方向并联构成，即二极管D5、D6串联为一组，二极管D7、D8串联为一组，两组二极管反向并联于SA1与E之间；
5光控告警电路9可采用由光接收器件、三极管和发光二极管连接构成的三极管单管开关电路，本实施例中，采用光敏电阻R5(光敏电阻也可采用其它具有光敏特性的光接收器件)、限流电阻R6，取样电阻R7，稳压管Dl，电容C，单向可控硅SCR3及发光器件D2连接构成，其具有延时告警功能。其中发光器件D2、 D3可以采用LED发光二极管，光接收器件可以采用光敏电阻。 以上实施例中，过电压保护功能通过固放管SA1与二极管组合件7串连实现，固放管的过压保护速度很快，但结电容比较大，现有的保安单元中，固放管是直接接地的，一般整个a线上的对地电容在200pf左右，而本实施例中，SA1串联了 二极管组合件ZD1 ，由于二极管组合件ZD1有结电容，结电容串联，总的电容要小于其中任何一个结电容，因此，通过调整二极管组合件ZD1中二极管的结电容，可以灵活的控制a线的对地电容，因此可以使a线的对地电容做到31pf以下甚至更小，使本实用新型的保安单元可以应用于VDSL线路中。[0035] 过电流的保护采用了 FS1作为过流保护器件，当入侵电流超过FS1的额定电流时，FS1熔断，切断入侵的电流，使之无法进入通信设备。 PTC1主要用于限制入侵电流的大小，有入侵电流经过时，PTC1将会产生热量，而热量将使PTC1的阻值快速大幅度升高，从而限制入侵电流至正常范围。另外，电路中PTC1、Rl和SCR1的作用之前已经描述，这里不再赘述。 与FS1串联的FS3为温度保险丝，FS3与PTC1和SA1相连，其物理位置也靠近PTC1和SA1。当有小电流低电压入侵，FS1不能熔断时，入侵的过电流将使PTC1长时间发热，而SA1动作也会使SA1长时间发热，容易造成保安单元和配线架的高温变形甚至燃烧起火，此时，对温度敏感的FS3将在超过额定温度时断开，切断入侵电流和电压，从而保证在小电流低电压入侵时也能够实现保护功能，保证保安单元和配线架的安全。 在过电流入侵使PTC1阻值升高或FS1、FS3断开后，由D3和R3构成的告警取样电路中将有电流流过，使D3发光，产生光控告警所需的光源，实现光控告警取样功能。[0039] 光控告警电路9是由R5、 R6、 R7、 C、 Dl、 D2、 SCR3连接构成的光控延时式无触点光电告警电路，单向可控硅SCR3的K极并联D2、R7和C，G极串联D1、R5、R6 ;A极与E端相连；当D3发光时，由R5、R6、R7、C、D1、D2、SCR3组成的光控延时式无触点光电告警电路将动作；其中D3的发光使光敏电阻R5得到光照，R5的阻值急剧下降，+48V告警电源通过E端(作为充电正极)经R5、R6、C、D2、S端(作为充电负极)，对电容C充电，当C上的电压被充到稳压二极管D1的反向击穿电压时(延时)，单向可控硅SCR3导通，D2上将有电流流过，使D2发光，同时S、 E端输出告警信号，推动连接于S， E上的总配线架上的排告警和列告警电路，使总配线架的列告警、排告警发出持续可见可闻的声光告警信号，实现光控无触点延时告警功能。 下面以a-a'线为例，详细说明在不同的线阻，不同的过电压过电流入侵时，本实用新型的光电保安单元的动作过程。 1、AC110V，线阻160欧入侵，FS1不断，此时SA1不导通。过电流使PTC1阻值升高，SCR1也动作，将入侵电流短路入地，并加大入侵电流，使PTC1阻值升高加快并产生热量，当与PTC1紧贴的FS3的温度达到动作温度时，FS3断开，切断入侵电流、电压，实现保护功能，同时，在PTC1动作时，D3发光，使延时告警电路9经延时后发出告警信号。[0042] 2、 AC187V，线阻600欧入 ，FS1不断，此时SA1和PTC1要经过几秒钟才能动作。但此时SCR1将因Rl上产生的取样电压而迅速动作，将入侵电流短路入地，同时增大了入侵 电流，使PTC1阻值升高时间加快。PTC1阻值升高后又提升了 SA1上的电压，使SA1动作。 PTC1和SA1上产生的热量还将使紧贴的FS3受热断开，从而切断入侵的电流、电压，实现保 护功能，同时D3发光，使延时告警电路9经延时后发出告警信号。 3、AC220V线阻160欧入侵，保护过程同2。 4、AC220V线阻40欧入侵，过电流使FS1立即熔断，从而切断入侵的电流、电压，实
现保护功能，并发出告警信号。 5、AC220V线阻10欧入侵，保护过程同4。 由上述的实施例可见，本实用新型实施例的这种VDSL型光电保安单元集合了现 有各种保安单元的优点，能够对设计范围内的各种大小不同的过电流、过电压的入侵实现 快速可靠的保护，解决了现有保安单元在入侵的电压低电流小的情况下不起作用或保护速 度慢的问题；同时，通过对过压保护器件串联二级管组合件，使保安单元的对地电容可以达 到31pf以下，能够满足VDSL等各种通信线路的要求；另外，其制造成本接近普通的保安单 元，容易推广，应用范围广泛。
权利要求一种VDSL型光电式保安单元，连接在电话电缆进线(a，b)与通信设备的电话进线(a’，b’)间，并与总配线架的告警系统(S、E)连接；其特征是包括两光控告警取样电路(1、2)、两过流防护电路(3、4)、两过压防护器件(5、6)、两结电容电路(7、8)、一光控告警电路(9)以及由两热敏电阻(PTC1、PTC2)、两取样电阻(R1、R2)和两双向可控硅(SCR1、SCR2)各择其一连接组成的两过流保护增速电路；所述光控告警取样电路(1)串联在电话电缆进线(a)与电信交换设备的电话进线(a’)间，所述光控告警取样电路(2)串联在电话电缆进线(b)与电信交换设备的电话进线(b’)间；所述的过流防护电路(3)、过压防护器件(5)、结电容电路(7)顺序连接，并串联在电话电缆进线(a)与地线(E)间，所述的过流防护电路(4)、过压防护器件(6)、结电容电路(8)顺序连接，并串联在电话电缆进线(b)与地线(E)间；所述过流防护电路(3)还与热敏电阻(PTC1)和取样电阻(R1)顺序连接，并串联在电话电缆进线(a)与电信交换设备的电话进线(a’)间，所述过流防护电路(4)还与热敏电阻(PTC2)和取样电阻(R2)顺序连接，并串联在电话电缆进线(b)与电信交换设备的电话进线(b’)间，所述双向可控硅(SCR1)的G极与T1极并联于取样电阻(R1)两端，T2极连接于过压防护器件(5)和结电容电路(7)的串联点；所述双向可控硅(SCR2)的G极与T1极并联于取样电阻(R2)两端，T2极连接于过压防护器件(6)和结电容电路(8)的串联点。
2. 如权利要求l所述的光电式保安单元，其特征是所述的结电容电路由两个二极管沿相同极性方向串联为一组，两组串联的二极管再沿相反极性方向并联构成。
3. 如权利要求1或2所述的光电式保安单元，其特征是所述光控告警取样电路由发光器件和限流电阻串联构成。
4. 如权利要求1或2所述的光式电保安单元，其特征是所述过流防护电路由玻管熔丝和温度保险丝串联构成。
5. 如权利要求1或2所述的光电式保安单元，其特征是所述过压防护器件为固体放电管。
6. 如权利要求1或2所述的光电式保安单元，其特征是，所述的光控告警电路由光接收器件R5、限流电阻R6与取样电阻R7、电容C、稳压二极管Dl、发光器件D2和单向可控硅SCR3连接构成的光控延时式无触点光电告警电路。
7. 如权利要求3所述的光电式保安单元，其特征是所述的发光器件是LED发光二极管。
8. 如权利要求6所述的光电式保安单元，其特征是所述的光接收器件R5是光敏电阻，所述光敏电阻R5位于所述两光控告警取样电路(1、2)中的发光器件D2侧。
9. 如权利要求8所述的光电式保安单元，其特征是所述的发光器件是LED发光二极管。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种VDSL型光电保安单元，包括光控告警取样电路、过流防护电路、过压防护器件、结电容电路、光控告警电路以及由热敏电阻、取样电阻和双向可控硅连接构成的过流保护增速电路。能够对设计范围内各种大小不同的过电流、过电压的入侵实现快速可靠的保护，同时，通过对过压保护器件串联结电容电路，使保安单元的对地电容可以达到31pf以下，能够满足VDSL等各种通信线路的要求。另外，其使用元器件较少，制造成本接近普通的保安单元，容易推广，应用范围广泛。
文档编号H02H3/20GK201466666SQ20092010948
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日
发明者卫其昌 申请人:杭州东冠通信建设有限公司