專利名稱：過壓過流保護電路及由其組成的保安單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具自復(fù)性、自診斷告警的過壓過流保護電路及由其組成的保安單元，特別是電話通信機房內(nèi)總配線架(MDF)上保安單元的過電壓、過電流保護以及其他過壓、過流防護電路上的保護元件。
現(xiàn)有通信機房總配線架(MDF)上的保安單元一般采用(氣體、半導(dǎo)體)放電管實現(xiàn)過電壓保護，當(dāng)放電管失效后，放電管本身不能產(chǎn)生告警信號，保安單元靠物理結(jié)構(gòu)實現(xiàn)過壓告警及接地，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不穩(wěn)定，當(dāng)保安單元動作(告警及接地)后需更換新的保安單元以維持正常通信。半導(dǎo)體放電管失效后呈短路狀態(tài)，只能起保護作用而不能輸出告警信號以提示線路故障；氣體放電管失效后呈開路狀態(tài)，不能輸出告警提示，也不能起保護作用。
其工作機理是當(dāng)進線上有高壓時，放電管動作(導(dǎo)通)，產(chǎn)生大量熱量，使放電管兩端的易熔片(塊)熔化，產(chǎn)生位移動作，使結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，實現(xiàn)接地、告警功能；但是當(dāng)高電壓消失后，由于易熔片(塊)的熔化過程不可逆轉(zhuǎn)，故保安單元不能自動恢復(fù)原狀，需要人工更換新的保安單元。
鄭州熱電廠吳建春發(fā)明的專利號為98214615.9的“帶告警極的半導(dǎo)體放電管及其構(gòu)成的保護電路”專利解決了保安單元的自復(fù)問題，但沒有解決失效告警和對外線的接地檢測并告警的功能。
本實用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種具自復(fù)性、自診斷告警的過壓過流保護電路及由其組成的保安單元，可對外線高壓、外線接地、放電管失效等故障進行告警，并可在告警因素消失后自動恢復(fù)正常狀態(tài)。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案包括一種過壓過流保護電路，通過第一接線端、第七接線端串接于被保護的線路上，在第一接線端、第七接線端之間串聯(lián)一個過流保護器，其特征是電路中還包括高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管、高反壓二極管、電壓比較器和觸發(fā)器；所述半導(dǎo)體管一端接于第一接線端，另一端接地；所述高反壓二極管陰極接于第一接線端，陽極接于電壓比較器的接線端，而電壓比較器的輸出端則接于觸發(fā)器的接線端，觸發(fā)器的輸出端即為告警信號的輸出端。
一種由過壓過流保護電路組成的保安單元，所述過壓過流保護電路的接線端即為保安單元的接線端，被保護的線路通過這些接線端接入保安單元；其特征是其過壓過流保護電路中包括高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管、高反壓二極管、電壓比較器和觸發(fā)器；所述半導(dǎo)體管一端接于第一、三接線端，另一端接地；所述高反壓二極管陰極接于第一、三接線端，陽極接于電壓比較器的接線端，而電壓比較器的輸出端則接于觸發(fā)器的接線端，觸發(fā)器的輸出端即為告警信號的輸出端。所述過壓過流保護電路的接線端即為保安單元的接線端，被保護的線路通過這些接線端接入保安單元。
采用以上方案的有益效果當(dāng)外線上有高電壓時，電路內(nèi)部的高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管動作，第一接線端與地線導(dǎo)通，完成保護功能，同時告警輸出端通過觸發(fā)電路與地線導(dǎo)通，完成告警功能。同樣，當(dāng)?shù)谝唤泳€端與地線導(dǎo)通時(可能由于外線短路，也可能由于內(nèi)部的半導(dǎo)體元件失效短路)，告警輸出端通過觸發(fā)電路與地線相接，完成告警功能。而當(dāng)高壓消失后，接線端全部與地線斷開時，由于電壓比較器的開關(guān)作用，告警電路與地線自動斷開，告警停止。當(dāng)?shù)谝?、七接線端之間通過的電流過大時，串在其間的過流保護電路自動動作，將線路隔斷，起到過流保護作用。當(dāng)大電流消失后，又自動恢復(fù)正常狀態(tài)。


圖1是本實用新型過壓過流保護電路及由其組成的保安單元原理示意圖。
圖2是本實用新型應(yīng)用實例示意圖。
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
實施例一見圖1，所示具自復(fù)性、自診斷告警的過壓過流保護電路及由其組成的保安單元，本例中的電路有四個接線端，即第一、七、三、五接線端1、7、3、5(兩個接線輸入端1、3和兩個接線輸出端7、5)，通過第一接線端1、第七接線端7串接于第一條被保護的線路上，通過第三接線端3、第五接線端5串接于第二條被保護的線路上(本電路可同時保護兩條線路)，在第一接線端1、第七接線端7之間、第三接線端3、第五接線端5之間分別串聯(lián)一個過流保護器10。
電路中的高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管SA1、SA2、高反壓二極管(即耐反向電壓很高的單向?qū)ㄆ骷?D1、D2、電壓比較器11和觸發(fā)器12接法如下所述半導(dǎo)體管SA1一端接于第一接線端1，另一個半導(dǎo)體管SA2一端接于第三接線端3，另一端接地；所述高反壓二極管D1陰極接于第一接線端1，陽極接于電壓比較器11的接線端，高反壓二極管D2陰極接于第三接線端3，陽極接于電壓比較器11的接線端。而電壓比較器11的輸出端則接于觸發(fā)器12的接線端，觸發(fā)器12的輸出端即為告警信號的輸出端6。
所述電壓比較器11包括第一至第四電阻R1-R4、運算放大器F1，所述第一至第四電阻R1-R4首尾相連構(gòu)成一個橋式電路，該橋式電路的四個端口中的兩個相對的端口分別接于電源端8和地端4，另外兩個相對的端口分別接運算放大器F1的正、負接線端，其中一個接線端作為參考電壓端，另一個接線端作為信號端，接于高反壓二極管的陽極。
所述觸發(fā)器包括三極管，其基極為信號接線端，通過第五電阻接電源端，集電極接地端，發(fā)射極為告警信號輸出端，通過第六電阻接電源端。
上述電路制做成集成電路芯片，其工作電壓可以有5V、48V兩種。其1腳對應(yīng)第一接線端1,3腳對應(yīng)第三接線端3，依此類推。正常時運算放大器的正相接線端“+”極的電壓比負相接線端“-”極的電壓低(由分壓電阻R1-R4)的電阻值決定)。當(dāng)?shù)谝蝗泳€端1、3對地短路時，運算放大器F1的“-”端電壓發(fā)生變化，使運算放大器F1的輸出端電壓發(fā)生變化，促使三極管Q1動作。
當(dāng)本電路檢測到外線上有高電壓時，其內(nèi)部的SA元件動作，1、3腳與4腳導(dǎo)通，完成保護功能，同時6腳通過三極管Q1與4腳相接，完成告警功能。當(dāng)本電路中的1、3腳(任一腳)與4腳導(dǎo)通時(可能由于外線短路，也可能由于內(nèi)部的SA元件失效短路)，6腳通過Q1與4腳相接，完成告警功能。當(dāng)1、3腳全部與4腳斷開時，由于F1等元件的開關(guān)作用，6腳與4腳自動斷開，告警停止。當(dāng)1腳和7腳、3腳和5腳之間通過的電流過大時，串在其間的過流保護電路自動動作，將線路隔斷。
圖2是其一個典型的應(yīng)用例，所示是一個保安單元的一部分。圖2中LED1為發(fā)光管，通過電阻跨接于電源(3腳)和告警信號端(6腳)之間。
在圖2中a、b端接直列保安排的外線端口，通過室外電纜與用戶相接，a′、b′端接直列保安排的跳線端口，通過跳線與交換機相接。當(dāng)室外電纜遭遇雷擊或與市電搭接，圖中的半導(dǎo)體集成電路直接將a、b兩端的高壓通過地線條導(dǎo)入大地，同時半導(dǎo)體集成電路的第6腳與地線相接，觸發(fā)告警；當(dāng)a-a′、b-b′通過的電流過大時，自動將a-a′、b-b′斷開，以保護后面的交換設(shè)備當(dāng)告警因素消失后，保安單元又恢復(fù)正常，告警消失。當(dāng)保安單元失效或半導(dǎo)體集成電路檢測到1、3腳對地短路時，半導(dǎo)體集成電路的第6腳一直輸出告警信號。
權(quán)利要求1．一種過壓過流保護電路，通過第一接線端(1)、第七接線端(7)串接于被保護的線路上，在第一接線端(1)、第七接線端(7)之間串聯(lián)一個過流保護器(10)，其特征是電路中還包括高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管(SA1)、高反壓二極管(D1)、電壓比較器(11)和觸發(fā)器(12)；所述半導(dǎo)體管(SA1)一端接于第一接線端(1)，另一端接地；所述高反壓二極管(D1)陰極接于第一接線端(1)，陽極接于電壓比較器(11)的接線端，而電壓比較器(11)的輸出端則接于觸發(fā)器(12)的接線端，觸發(fā)器(12)的輸出端即為告警信號的輸出端(6)。
2．如權(quán)利要求1所述的過壓過流保護電路，其特征是所述電壓比較器(11)包括第一至第四電阻(R1-R4)、運算放大器(F1)，所述第一至第四電阻(R1-R4)首尾相連構(gòu)成一個橋式電路，該橋式電路的四個端口中的兩個相對的端口分別接于電源端(8)和地端(4)，另外兩個相對的端口分別接運算放大器(F1)的正、負接線端，其中一個接線端作為參考電壓端，另一個接線端作為信號端，接于高反壓二極管的陽極。
3．如權(quán)利要求1或2所述的過壓過流保護電路，其特征是所述觸發(fā)器(12)包括三極管(Q1)，其基極為信號接線端，通過第五電阻(R5)接電源端(8)，集電極接地端(4)，發(fā)射極為告警信號輸出端，通過第六電阻(R6)接電源端(8)。
4．如權(quán)利要求1或2所述的過壓過流保護電路，其特征是還有第三接線端(3)和第五接線端(5)，二者之間串聯(lián)一個過流保護器(10)，第三接線端(3)還通過另一個高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管(SA2)接地端(4)，通過另一個反向接入的高反壓二極管(D2)接電壓比較器(11)的接線端；通過兩個接線端(3、5)可使本保護電路串聯(lián)入另一條被保護的線路，從而使兩個線路同時受到保護；整個過壓過流保護電路為集成電路。
5．如權(quán)利要求3所述的的過壓過流保護電路，其特征是還有第三接線端(3)和第五接線端(5)，二者之間串聯(lián)一個過流保護器(10)，第三接線端(3)還通過另一個高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管(SA2)接地端(4)，通過另一個反向接入的高反壓二極管(D2)接電壓比較器(11)的接線端；通過兩個接線端(3、5)可使本保護電路串聯(lián)入另一條被保護的線路，從而使兩個線路同時受到保護；整個過壓過流保護電路為集成電路。
6．一種由過壓過流保護電路組成的保安單元，所述過壓過流保護電路的接線端(1、7；3、5)即為保安單元的接線端，被保護的線路通過這些接線端接入保安單元；其特征是其過壓過流保護電路中包括高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管(SA1、SA2)、高反壓二極管(D1、D2)、電壓比較器(11)和觸發(fā)器(12)；所述半導(dǎo)體管(SA1、SA2)一端接于第一、三接線端(1、3)，另一端接地；所述高反壓二極管(D1、D2)陰極接于第一、三接線端(1、3)，陽極接于電壓比較器(11)的接線端，而電壓比較器(11)的輸出端則接于觸發(fā)器(12)的接線端，觸發(fā)器(12)的輸出端即為告警信號的輸出端(6)。所述過壓過流保護電路的接線端(1、7；3、5)即為保安單元的接線端，被保護的線路通過這些接線端接入保安單元。
7．如權(quán)利要求6所述的保安單元，其特征是在過壓過流保護電路的告警信號輸出端(6)和電源端(8)之間，跨接一個發(fā)光二極管(LED1)。
專利摘要本實用新型公開一種具自復(fù)性、自診斷告警的過壓過流保護電路及由其組成的保安單元,串接于被保護的線路上,在兩個接線端之間串聯(lián)一個過流保護器,其特征是:電路中還包括高壓導(dǎo)通、低壓截止的半導(dǎo)體管、高反壓二極管、電壓比較器和觸發(fā)器?？蓪ν饩€高壓、外線接地、放電管失效等故障進行告警,并可在告警因素消失后自動恢復(fù)正常狀態(tài)。
文檔編號H02H9/04GK2441252SQ0024697
公開日2001年8月1日 申請日期2000年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者宋鐵鍵, 周愛國 申請人:深圳市華海力達通信設(shè)備有限公司