電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路及處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路及處理方法，供電電路由光模塊發(fā)送部分供電電路和光模塊接收部分供電電路組成，光模塊接收部分供電電路：電路板電源通過一個(gè)π型濾波直接與光纖模塊的接收模塊電源接引腳VCCR相連；其特征在于：光模塊發(fā)送部分供電電路：電路板電源通過電源開關(guān)電路與一個(gè)π型濾波電路，直接與光纖模塊的發(fā)送模塊電源引腳VCCT相連；電源開關(guān)電路的使能引腳高低電平，來控制光模塊的發(fā)射部分工作狀態(tài)，進(jìn)而控制整個(gè)光模塊的電源功耗。本發(fā)明優(yōu)化光模塊供電電路和通訊機(jī)制，降低光模塊在運(yùn)行時(shí)散熱功耗。
【專利說明】電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路及處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置通信端口降低功耗和提高裝置可 靠運(yùn)行的方法，具體涉及一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路及處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于智能變電站的迅速發(fā)展，變電站站控層、間隔層以及過程層的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)報(bào) 文已經(jīng)成為智能變電站設(shè)備間信息交互和共享的主要方式。智能設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)的健康狀 況將直接影響整個(gè)智能變電站的通信，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的發(fā)送端、接收端及通信網(wǎng)絡(luò)異?；蚬收?均可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)重大事故，因此需要一種系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置對網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行有效 的監(jiān)視、記錄、診斷。
[0003] 基于這類設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)，從產(chǎn)品功能方面考慮，裝置需要集成大量通訊端口，以滿 足不同的監(jiān)測路數(shù)需求。目前通訊端口通常以光口形式引出，在眾多的光纖模塊中，SFP模 塊是一種小型可熱插拔光收發(fā)一體模塊。它是傳統(tǒng)GBIC(Gigabit Interface Converter) 模塊的更新?lián)Q代產(chǎn)品。與GBIC模塊相比，SFP模塊體積減少一半，可以在相同的面板上配 置多出一倍以上的端口數(shù)量，極大地增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口密度。然而增加的接口密度，帶 來的是功耗的增加和散熱問題。電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置設(shè)備是不允許帶風(fēng)冷 系統(tǒng)的，只能是自然散熱，這樣會導(dǎo)致通信模塊熱量聚集，長時(shí)間工作會影響模塊性能，甚 至使整個(gè)裝置工作環(huán)境惡化。
[0004] SFP模塊的主要功率耗散集中在發(fā)射器部分，占據(jù)了光纖模塊大部分功耗。SFP模 塊發(fā)射部分在光傳輸過程中起到一個(gè)電一光轉(zhuǎn)換的過程，光發(fā)射模塊輸入的是電信號，輸 出的是光信號。由于光纖的傳輸損耗，為了將光信號傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，模塊電路通常對輸 出光信號進(jìn)行功率放大，增加驅(qū)動能力。即使模塊工作在空閑狀態(tài)下，發(fā)射器部分的靜態(tài)功 耗，也足夠使模塊整體發(fā)熱。而系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置主要的功能是監(jiān)測信號，對通信端口 的發(fā)送部分很少使用，如果在空閑狀態(tài)下將發(fā)射器部分的電源通過電路關(guān)閉，或根據(jù)需要， 間歇性開啟電源，熱耗散問題將得到很大改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的為了解決光纖模塊發(fā)熱的問題，提供一種電力設(shè)備中降低光纖模塊 功耗的供電電路及處理方法，通過改善光纖模塊的供電電路，來降低光模塊使用過程中的 熱耗散問題，保證通信數(shù)據(jù)的有效傳輸和裝置的可靠運(yùn)行。
[0006] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0007] -種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路，由光模塊發(fā)送部分供電電路和光 模塊接收部分供電電路組成，光模塊接收部分供電電路：電路板電源通過一個(gè)π型濾波直 接與光纖模塊的接收模塊電源接引腳VCCR相連；其特征在于：光模塊發(fā)送部分供電電路： 電路板電源通過電源開關(guān)電路與一個(gè)η型濾波電路，直接與光纖模塊的發(fā)送模塊電源引 腳VCCT相連；電源開關(guān)電路的使能引腳高低電平，來控制光模塊的發(fā)射部分工作狀態(tài)。
[0008] 所述的電源開關(guān)電路由兩個(gè)電阻（Rl，R2)、兩個(gè)晶體管（Tl，T2)、一電感L1、兩個(gè) 電容（Cl，C2)組成，一個(gè)電阻R1依次與另一個(gè)晶體管T2、另一個(gè)電阻R2、一個(gè)晶體管T1、 一電感L1相連，電感L1、兩個(gè)電容（C1，C2)組成一個(gè)π型濾波供電，當(dāng)VCCT_EN為高電平 時(shí)，另一個(gè)晶體管T2導(dǎo)通，另一個(gè)電阻R2被拉到低電平，一個(gè)晶體管T1導(dǎo)通，VCC_3V3通 過LI、C2、C1給VCCT供電；當(dāng)VCCT_EN為低電平時(shí)，另一個(gè)晶體管T2截止，一個(gè)晶體管T1 也截止，VCCT不提供電源，光模塊發(fā)射部分停止工作。
[0009] 由電感L2、兩個(gè)電容（C3, C4)組成π型濾波電路。
[0010] 利用一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的電路的處理方法，其特征在于按以下步 驟進(jìn)行：
[0011] 步驟1:光纖模塊上電，通過上位機(jī)軟件的配置信息，判斷光纖模塊哪些通信端口 使用，哪些通信端口空閑，將空閑的通信端口對應(yīng)的光纖模塊的VCCT電源關(guān)閉；
[0012] 步驟2 :上位機(jī)通過通信數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)制判斷，是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，如果需要發(fā) 送，開啟需要發(fā)送端口對應(yīng)光纖模塊的VCCT電源，發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0013] 步驟3 :光纖模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，關(guān)閉光纖模塊的VCCT電源。
[0014] 本發(fā)明通過在電力系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置中的實(shí)際應(yīng)用，優(yōu)化光纖模塊的供電電 路和通訊機(jī)制，有效地降低光纖模塊在運(yùn)行時(shí)的散熱功耗。
[0015] 本發(fā)明有益效果如下：
[0016] 在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過對光纖模塊發(fā)射部分電源的供電電路改善，而 又不影響模塊其他部分的正常工作的前提下，軟件對通信機(jī)制的靈活應(yīng)用，對光纖模塊發(fā) 送部分功能可控，進(jìn)而為降低光模塊功耗，優(yōu)化整機(jī)性能提供有效幫助。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為激光驅(qū)動器原理模型圖。
[0018] 圖2為SFP光模塊激光驅(qū)動器部分原理圖。
[0019] 圖3為激光驅(qū)動電流、輸出光功率與溫度之間的函數(shù)關(guān)系圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明的實(shí)際光模塊供電與控制部分原理圖。
[0021] 圖5為本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0023] 如圖4所示，一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路，由光模塊發(fā)送部分 供電電路和光模塊接收部分供電電路組成，光模塊接收部分供電電路：電路板電源通過一 個(gè)π型濾波電路直接與光纖模塊的接收模塊電源接引腳VCCR相連，π型濾波電路由電感 L2、兩個(gè)電容（C3, C4)組成；其特征在于：光模塊發(fā)送部分供電電路：電路板電源通過電源 開關(guān)電路與一個(gè)η型濾波電路，直接與光纖模塊的發(fā)送模塊電源引腳VCCT相連；電源開關(guān) 電路的使能引腳高低電平，來控制光模塊的發(fā)射部分工作狀態(tài)。
[0024] 所述的電源開關(guān)電路由兩個(gè)電阻（Rl，R2)、兩個(gè)晶體管（Tl，T2)、一電感L1、兩個(gè) 電容（Cl，C2)組成，一個(gè)電阻R1依次與另一個(gè)晶體管T2、另一個(gè)電阻R2、一個(gè)晶體管T1、 一電感L1相連，電感L1、兩個(gè)電容（C1，C2)組成一個(gè)π型濾波供電，當(dāng)VCCT_EN為高電平 時(shí)，另一個(gè)晶體管T2導(dǎo)通，另一個(gè)電阻R2被拉到低電平，一個(gè)晶體管T1導(dǎo)通，VCC_3V3通 過LI、C2、C1給VCCT供電；當(dāng)VCCT_EN為低電平時(shí)，另一個(gè)晶體管T2截止，一個(gè)晶體管T1 也截止，VCCT不提供電源，光模塊發(fā)射部分停止工作。
[0025] 光模塊發(fā)射部分原理
[0026] SFP模塊的主要功率耗散集中在發(fā)射器部分，SFP模塊主要是由信號處理電路、激 光光源驅(qū)動與調(diào)制電路、自動偏置控制電路和激光源、發(fā)射器、接收器幾部分組成，發(fā)射器 包括一個(gè)激光器LD、LD驅(qū)動芯片，LD驅(qū)動芯片將差分邏輯信號轉(zhuǎn)換為模擬的激光二極管驅(qū) 動電流，發(fā)送并驅(qū)動調(diào)制電路調(diào)節(jié)平均光功率，經(jīng)過調(diào)節(jié)的光輸出將維持一個(gè)接近常量的 光功率。
[0027] 其中激光器LD是一個(gè)電流器件，只有在它通過正向電流超過閥值電流Ith時(shí)， 它發(fā)出激光，為了使激光器LD高速工作，必須對它加上略大于閥值電流的直流偏置電流 Ibias，通過直流調(diào)制電流Imod來控制激光器LD的開和關(guān)，如圖1和圖2所示；
[0028] 而激光器LD的兩個(gè)主要參數(shù)：閥值電流Ith和斜效率S (Slope efficiency)是溫 度的函數(shù)，溫度升高閥值電流Ith增大，斜效率S降低，如圖3所示，光纖模塊廠家為了保持 輸出平均光功率和消光比不變，在溫度上升時(shí)要增大Ibias和Imod，這樣就導(dǎo)致發(fā)射部分 的功耗增大，模塊發(fā)熱更加嚴(yán)重。
[0029] 所以，在靜態(tài)模式下，光纖模塊發(fā)射部分的功耗會隨著溫度的升高而增大，在現(xiàn)有 的SFP方案中，發(fā)送端和接收端分別由兩個(gè)部分電路組成，也分別由兩組電源供電，切斷其 中一組，不會影響到另外一組正常工作，通過軟件數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)制控制，使得光纖模塊能正常 工作。
[0030] 基于硬件電路原理，在光模塊原理圖設(shè)計(jì)中，將發(fā)射器的電源供電可控處理，如圖 4所示，由軟件來控制是否開啟光模塊發(fā)射部分電路，從而使得根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，靈活應(yīng) 用。
[0031] 如圖5所示，利用一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的電路的處理方法，其特征 在于按以下步驟進(jìn)行：
[0032] 步驟1 :光纖模塊上電，通過上位機(jī)軟件的配置信息，判斷光纖模塊哪些通信端口 使用，哪些通信端口空閑，將空閑的通信端口對應(yīng)的光纖模塊的VCCT電源關(guān)閉；
[0033] 步驟2 :誰通過通信數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)制判斷，是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，如果需要發(fā)送，開 啟需要發(fā)送端口對應(yīng)光纖模塊的VCCT電源，發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0034] 步驟3 :光纖模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，關(guān)閉光纖模塊的VCCT電源。
[0035] 本發(fā)明通過在電力系統(tǒng)監(jiān)視記錄分析裝置中的實(shí)際應(yīng)用，優(yōu)化光纖模塊的供電電 路和通訊機(jī)制，有效地降低光纖模塊在運(yùn)行時(shí)的散熱功耗。
[0036] 在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過對光纖模塊發(fā)射部分電源的供電電路改善，而 又不影響模塊其他部分的正常工作的前提下，軟件對通信機(jī)制的靈活應(yīng)用，對光纖模塊發(fā) 送部分功能可控，進(jìn)而為降低光模塊功耗，優(yōu)化整機(jī)性能提供有效幫助。
[0037] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路，由光模塊發(fā)送部分供電電路和光模 塊接收部分供電電路組成，光模塊接收部分供電電路：電路板電源通過一個(gè)π型濾波直接 與光纖模塊的接收模塊電源接引腳VCCR相連；其特征在于：光模塊發(fā)送部分供電電路：電 路板電源通過電源開關(guān)電路與一個(gè)η型濾波電路，直接與光纖模塊的發(fā)送模塊電源引腳 VCCT相連；電源開關(guān)電路的使能引腳高低電平，來控制光模塊的發(fā)射部分工作狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的供電電路，其特征在于：所 述的電源開關(guān)電路由兩個(gè)電阻（R1，R2)、兩個(gè)晶體管（Τ1，Τ2)、一電感L1、兩個(gè)電容（C1，C2) 組成，一個(gè)電阻R1依次與另一個(gè)晶體管T2、另一個(gè)電阻R2、一個(gè)晶體管T1、一電感L1相連， 電感L1、兩個(gè)電容（Cl，C2)組成一個(gè)π型濾波供電，當(dāng)VCCT_EN為高電平時(shí)，另一個(gè)晶體 管T2導(dǎo)通，另一個(gè)電阻R2被拉到低電平，一個(gè)晶體管T1導(dǎo)通，VCC_3V3通過LI、C2、C1給 VCCT供電；當(dāng)VCCT_EN為低電平時(shí)，另一個(gè)晶體管T2截止，一個(gè)晶體管T1也截止，VCCT不 提供電源，光模塊發(fā)射部分停止工作。
3. 利用一種電力設(shè)備中降低光纖模塊功耗的電路的處理方法，其特征在于按以下步驟 進(jìn)行： 步驟1 :光纖模塊上電，通過上位機(jī)軟件的配置信息，判斷光纖模塊哪些通信端口使 用，哪些通信端口空閑，將空閑的通信端口對應(yīng)的光纖模塊的VCCT電源關(guān)閉； 步驟2 :上位機(jī)通過通信數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)制判斷，是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，如果需要發(fā)送，開 啟需要發(fā)送端口對應(yīng)光纖模塊的VCCT電源，發(fā)送數(shù)據(jù)； 步驟3 :光纖模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，關(guān)閉光纖模塊的VCCT電源。
【文檔編號】H04B10/80GK104158595SQ201410346324
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】袁泉, 任波, 劉發(fā)志 申請人:武漢中元華電科技股份有限公司