一種本質(zhì)安全型光網(wǎng)絡(luò)單元onu的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種本質(zhì)安全型光網(wǎng)絡(luò)單元ONU。本實(shí)用新型包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路。電源電路負(fù)責(zé)給控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路供電，同時(shí)也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路信號(hào)相連。電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測(cè)模塊、第二電流檢測(cè)模塊、第三電流檢測(cè)模塊、第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊。本實(shí)用新型對(duì)使用環(huán)境的不挑剔性，能在任何環(huán)境中使用，極大的提高了設(shè)備的使用范圍。
【專利說(shuō)明】—種本質(zhì)安全型光網(wǎng)絡(luò)單元ONU
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無(wú)源以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，涉及一種本質(zhì)安全型光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(無(wú)源以太網(wǎng)傳輸終端)。
【背景技術(shù)】
[0002]EPON是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)。它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)，是目前三網(wǎng)融合的最佳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，鑒于此已有很多EPON系統(tǒng)的終端設(shè)備，但是目前在特殊環(huán)境下(例如易燃?xì)怏w環(huán)境下)還沒(méi)有很好的解決方法。
[0003]運(yùn)營(yíng)商目前在基于EPON網(wǎng)絡(luò)提供寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，用戶端設(shè)備解決方案有以下2種:
[0004]第一種是直接在家庭中使用，內(nèi)部電源模塊未作任何保護(hù)及處理，在電源接口處都使用了大電容用于電源濾波，提高設(shè)備的抗干擾能力。電源模塊基本使用直流開關(guān)電源，而且不做任何不理，因?yàn)橐话汩_關(guān)電源內(nèi)部都有使用大電感。大電感和大電容都是引起火花的源頭，對(duì)特殊環(huán)境下使用未作任何保護(hù)。
[0005]第二種是工業(yè)上使用的，只是對(duì)內(nèi)部抗干擾能力及外界環(huán)境變化做了處理，提高了設(shè)備對(duì)環(huán)境溫度變化的應(yīng)對(duì)能力，沒(méi)有考慮在特殊環(huán)境下做保護(hù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有EPON網(wǎng)絡(luò)接入解決方案的不足，提出了 一種可應(yīng)用于特殊環(huán)境下的EPON系統(tǒng)終端設(shè)備0NU，使用相對(duì)低成本，低功耗，絕對(duì)控制設(shè)備發(fā)熱量，滿負(fù)荷工作時(shí)所有使用的電子元器件溫度不超過(guò)40攝氏度，短路時(shí)，無(wú)可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0007]本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0008]本實(shí)用新型包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路。
[0009]電源電路負(fù)責(zé)給控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路供電，同時(shí)也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路信號(hào)相連。
[0010]所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測(cè)模塊、第二電流檢測(cè)模塊、第三電流檢測(cè)模塊、第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊；第一電源模塊通過(guò)第一電流檢測(cè)模塊與第二電源模塊連接，第二電源模塊通過(guò)第二電流檢測(cè)模塊輸出至負(fù)載；第三電源模塊通過(guò)第三電流檢測(cè)模塊輸出至負(fù)載；所述的第一電流檢測(cè)模塊、第二電流檢測(cè)模塊、第三電流檢測(cè)模塊對(duì)應(yīng)的連接有第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊。
[0011 ] 所述控制電路包括中央處理器、串口收發(fā)器和復(fù)位模塊，中央處理器與串口收發(fā)器、復(fù)位模塊信號(hào)連接。
[0012]所述的控制電路通過(guò)RGMII總線與交換電路相連、通過(guò)SPI總線與存儲(chǔ)電路相連實(shí)現(xiàn)，通過(guò)SERDES總線與光口電路相連。
[0013]所述的第二電源模塊為直流降壓開關(guān)電源、第三電源模塊為直流降壓線性電源；所述的第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊均用于在短路時(shí)斷開對(duì)應(yīng)的電源模塊。
[0014]所述的串口收發(fā)器在收和發(fā)的連接線上增加了雙向?qū)ǘO管，防止因差模信號(hào)偏差而引起火花。
[0015]所述的交換電路采用RTL8305MB交換芯片，存儲(chǔ)電路采用M25P32-VMW6存儲(chǔ)芯片，光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制電路采用CS8032主芯片。
[0016]本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備具備以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)使用環(huán)境的不挑剔性，能在任何環(huán)境中使用，極大的提高了設(shè)備的使用范圍。在任何環(huán)境下，無(wú)可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。滿負(fù)荷工作時(shí)所有使用的電子元器件溫度不超過(guò)40攝氏度。能有效避免不安全因數(shù)的產(chǎn)生。接口側(cè)能有效防止因靜電產(chǎn)生不安全因數(shù)。采用本實(shí)用新型在可燃性氣體及其他危險(xiǎn)環(huán)境下建立三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò)，解決了危險(xiǎn)環(huán)境下通信標(biāo)準(zhǔn)不一等問(wèn)題，對(duì)安全生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型中的電源部分電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型中的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路、光口電路。電源電路負(fù)責(zé)給其他各個(gè)電路供電及電源轉(zhuǎn)換，連接其他各個(gè)控制電路，控制電路主要與交換電路、存儲(chǔ)電路、光口電路相連，交換電路主要和控制電路相連，存儲(chǔ)電路主要和控制電路相連，光口電路主要和控制電路相連。
[0022]所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊。第一電源模塊、第二電源模塊由外部電源供電經(jīng)轉(zhuǎn)換給其他電路供電，第三電源模塊和第一電源模塊相連把第一電源模塊輸出轉(zhuǎn)換后給其他電路供電。第一電源模塊已模塊形式出現(xiàn)在電路板上并進(jìn)行環(huán)氧樹脂澆灌，防止有火花出現(xiàn)，在經(jīng)外部泄放電路進(jìn)行二級(jí)防護(hù)非常安全杜絕了當(dāng)電路上電瞬間、下點(diǎn)瞬間及短路時(shí)出現(xiàn)火花。第二電源模塊為直流降壓開關(guān)電源，設(shè)計(jì)時(shí)與普通開關(guān)電源的差別為無(wú)大型電感及電容，短路時(shí)出現(xiàn)自保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)因短路短時(shí)能量過(guò)大導(dǎo)致電路板過(guò)熱引發(fā)不安全問(wèn)題，有效防止在上電瞬間、下點(diǎn)瞬間及短路時(shí)出現(xiàn)火花。第三電源模塊為直流降壓線性電源，其輸出穩(wěn)定性好，輸出電流紋波小不需要大型濾波電容及電感，在經(jīng)外部泄放電路進(jìn)行二級(jí)防護(hù)后給其他電路供電，有效防止在電路上電瞬間、下點(diǎn)瞬間及短路時(shí)出現(xiàn)火花?？紤]到直流降壓線性電源轉(zhuǎn)化效率低下防止芯片過(guò)熱引起安全性問(wèn)題，故對(duì)此電源模塊留有百分之70的余量，足以達(dá)到本質(zhì)安全。
[0023]所述控制電路包括中央處理器、串口收發(fā)器、復(fù)位模塊。中央處理器設(shè)計(jì)時(shí)與普通設(shè)計(jì)不同的是普通設(shè)計(jì)模數(shù)電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點(diǎn)連接，更有效的防止火花出現(xiàn)，對(duì)旁路電容的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使用多個(gè)小電容進(jìn)行旁路，不使用單個(gè)大電容進(jìn)行旁路，這樣做能有效防止火花的出現(xiàn)。串口收發(fā)器設(shè)計(jì)時(shí)也進(jìn)行了保護(hù)，在收和發(fā)的連接線上增加雙向?qū)ǘO管，防止因差模信號(hào)偏差而引起火花。復(fù)位模塊主要進(jìn)行了保護(hù)設(shè)計(jì)，減少因復(fù)位時(shí)電平不穩(wěn)而引起火花。
[0024]所述交換電路主要有交換芯片組成，對(duì)模數(shù)電源進(jìn)行了單點(diǎn)連接，模數(shù)大地也進(jìn)行了單點(diǎn)連接，有效防止火花出現(xiàn)及增加抗干擾能力，對(duì)各個(gè)總線進(jìn)行差模保護(hù)，在接口側(cè)增加靜電吸收器，防止因靜電產(chǎn)生火花。
[0025]所述存儲(chǔ)電路主要由存儲(chǔ)芯片組成，和控制電路連接為SPI總線，相對(duì)安全不會(huì)產(chǎn)生火花及不穩(wěn)定因數(shù)不需要做特殊處理。
[0026]所述光口電路主要有激光器組成，因激光器有一定功耗，需要做低功耗處理，主要做如下處理:在收發(fā)端做控制處理，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)端處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣能大大降低激光器功耗，能有效抑制激光器溫度，使其在合理范圍內(nèi)，避免了出現(xiàn)不安全因數(shù)，由于激光器材質(zhì)為金屬材質(zhì)，特別增加了防靜電器件，避免因接觸金屬放電引起火花，導(dǎo)致不安全的產(chǎn)生。
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028]如圖1所示，電源電路1、控制電路2、交換電路3、存儲(chǔ)電路4、光口電路5。電源電路I負(fù)責(zé)給其他各個(gè)電路供電及電源轉(zhuǎn)換，連接控制電路2、交換電路3、存儲(chǔ)電路4及光口電路5?？刂齐娐?與交換電路3、存儲(chǔ)電路4、光口電路5相連。與交換電路3主要通過(guò)RGMII總線相連實(shí)現(xiàn)，與存儲(chǔ)電路4主要通過(guò)SPI總線相連實(shí)現(xiàn)，與光口電路5主要通過(guò)SERDES總線相連實(shí)現(xiàn)。整個(gè)電路未使用大于4.7微法的電容也未使用感值大于I微亨的電感，有效防止了火花的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全。
[0029]上述模塊中電源電路I采用K7803、STISIO、AS 1117-2.5V電源模塊，使用分流器進(jìn)行電源瞬態(tài)電流檢測(cè)，電子開關(guān)模塊用于電路板短路時(shí)斷開電源，防止因短路產(chǎn)生火花及能量過(guò)大導(dǎo)致電路板過(guò)熱等不安全因數(shù)?？刂齐娐?采用CS8032主芯片主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)配置、數(shù)據(jù)處理、配置以太網(wǎng)交換芯片等功能，電路設(shè)計(jì)上與普通設(shè)計(jì)不同的是普通設(shè)計(jì)模數(shù)電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點(diǎn)連接，更有效的防止火花出現(xiàn)，對(duì)旁路電容的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使用多個(gè)小電容進(jìn)行旁路，不使用單個(gè)大電容進(jìn)行旁路，這樣做能有效防止火花的出現(xiàn)。交換電路3采用RTL8305MB交換芯片，對(duì)模數(shù)電源進(jìn)行了單點(diǎn)連接，模數(shù)大地也進(jìn)行了單點(diǎn)連接，有效防止火花出現(xiàn)及增加抗干擾能力，對(duì)各個(gè)總線進(jìn)行差模保護(hù)，在接口側(cè)增加靜電吸收器，防止因靜電產(chǎn)生火花。存儲(chǔ)電路采用M25P32-VMW6存儲(chǔ)芯片，與主芯片通過(guò)SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及讀取，對(duì)芯片電源端濾波電容進(jìn)行處理使用多個(gè)小電容進(jìn)行濾波，如果必須使用大電容時(shí)，采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封灌隔絕與外界接觸減少因斷電放電產(chǎn)生火花，從而引起不安全因數(shù)的產(chǎn)生。光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，此激光器為通用型激光器可以隨意更換其他廠家的激光器，對(duì)激光器進(jìn)行了低功耗處理，防止因功耗問(wèn)題大量發(fā)熱引發(fā)不安全因數(shù)。低功耗主要通過(guò)對(duì)發(fā)端進(jìn)行控制無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)端處于關(guān)閉狀態(tài)，也對(duì)發(fā)端打開關(guān)閉出現(xiàn)的瞬態(tài)電流電壓進(jìn)行控制，防止因瞬態(tài)電流電壓過(guò)大而引起火花，從而產(chǎn)生不安全因數(shù)。
[0030]如圖2所示，電源電路I主要由第一電源模塊1-1、第二電源模塊1-2、第三電源模塊1-3、電流檢測(cè)模塊1-4、電子開關(guān)模塊1-5組成。電流檢測(cè)模塊1-4設(shè)計(jì)的閥值為電源的最大額定電流，當(dāng)短路瞬間，電流瞬間大于電源的額定最大電流時(shí)，啟動(dòng)電子開關(guān)關(guān)斷這個(gè)電路，電路反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)I納秒，防止因反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)發(fā)熱及火花引起不安全因數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)第一電源模塊1-1留有40%的余量，第二電源模塊1-2留有40%的余量，第三電源模塊1-3留有70%的余量，只所以這樣設(shè)計(jì)是根據(jù)每個(gè)電源模塊的轉(zhuǎn)化效率決定的，防止發(fā)熱引發(fā)不安全因數(shù)。
[0031]如圖3所示，控制電路3主要有中央處理器3-1、串口收發(fā)器3-2、復(fù)位模塊3_3組成。中央處理器3-1設(shè)計(jì)與普通設(shè)計(jì)不同的是普通設(shè)計(jì)模數(shù)電源一般都用磁珠相連而這里使用的方法為單點(diǎn)連接，更有效的防止火花出現(xiàn)，對(duì)旁路電容的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使用多個(gè)小電容進(jìn)行旁路，不使用單個(gè)大電容進(jìn)行旁路，這樣做能有效防止火花的出現(xiàn)。串口收發(fā)器3-2在收和發(fā)的連接線上增加雙向?qū)ǘO管，防止因差模信號(hào)偏差而引起火花。復(fù)位模塊3-3主要在電源端及復(fù)位端做了保護(hù)增加尖峰脈沖的吸收去除，防止因復(fù)位時(shí)電平變化產(chǎn)生的尖峰脈沖引起火花產(chǎn)生不安全因數(shù)。
[0032]本實(shí)施例的主要技術(shù)參數(shù)如下:
[0033]1.短路時(shí)，無(wú)可視火花，或者火花能量低于0.1毫焦。
[0034]2.滿負(fù)荷工作時(shí)所有使用的電子元器件溫度不超過(guò)40攝氏度。
[0035]3.環(huán)境溫度-40攝氏度到85攝氏度。
[0036]4.濕度 20% 到 98%。
[0037]5.靜電防護(hù)接觸放電8千伏，空氣放電15千伏。
[0038]6.EMC參數(shù)符合國(guó)標(biāo)。
【權(quán)利要求】
1.一種本質(zhì)安全型光網(wǎng)絡(luò)單元ONU，包括電源電路、控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路，其特征在于: 電源電路負(fù)責(zé)給控制電路、交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路供電，同時(shí)也受控于控制電路，控制電路與交換電路、存儲(chǔ)電路和光口電路信號(hào)相連； 所述電源電路包括第一電源模塊、第二電源模塊、第三電源模塊、第一電流檢測(cè)模塊、第二電流檢測(cè)模塊、第三電流檢測(cè)模塊、第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊；第一電源模塊通過(guò)第一電流檢測(cè)模塊與第二電源模塊連接，第二電源模塊通過(guò)第二電流檢測(cè)模塊輸出至負(fù)載；第三電源模塊通過(guò)第三電流檢測(cè)模塊輸出至負(fù)載；所述的第一電流檢測(cè)模塊、第二電流檢測(cè)模塊、第三電流檢測(cè)模塊對(duì)應(yīng)的連接有第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊； 所述控制電路包括中央處理器、串口收發(fā)器和復(fù)位模塊，中央處理器與串口收發(fā)器、復(fù)位模塊信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，其特征在于:所述的控制電路通過(guò)RGMII總線與交換電路相連、通過(guò)SPI總線與存儲(chǔ)電路相連實(shí)現(xiàn)，通過(guò)SERDES總線與光口電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，其特征在于:所述的第二電源模塊為直流降壓開關(guān)電源、第三電源模塊為直流降壓線性電源；所述的第一電子開關(guān)模塊、第二電子開關(guān)模塊和第三電子開關(guān)模塊均用于在短路時(shí)斷開對(duì)應(yīng)的電源模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，其特征在于:所述的串口收發(fā)器在收和發(fā)的連接線上增加了雙向?qū)ǘO管，防止因差模信號(hào)偏差而引起火花。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光網(wǎng)絡(luò)單元0NU，其特征在于:所述的交換電路采用RTL8305MB交換芯片，存儲(chǔ)電路采用M25P32-VMW6存儲(chǔ)芯片，光口電路采用FP4342033-HC6SY激光器，控制電路采用CS8032主芯片。
【文檔編號(hào)】H04B10/40GK203537400SQ201320658614
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】上官福義, 王力成, 王讓義, 張志光 申請(qǐng)人:杭州初靈信息技術(shù)股份有限公司