CN113899939B - 一种通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备，涉及通信技术领域。该电路包括DC‑DC隔离电源单元用于将输入端的第一直流电源输入电压转换为供电电压给核心电路供电；掉电检测单元用于掉电检测的输入输出隔离处理，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号；处理控制单元根据掉电告警信号控制核心电路作出响应动作。本发明通过掉电检测单元将掉电检测的输入输出隔离，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号，也就从一定角度来说解决现有技术方案无法对异常的掉电告警信号进行有效处理并准确上报给OLT问题。

Description

一种通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备。
背景技术
随着5G时代的到来，对网络提出了大带宽、高容量、低时延等刚性要求, 光纤通信设备发货量巨增，其中涵盖5G BBU(室内基带处理单元) 、RRU(射频拉远单元)、RHUB（射频拉远扩展单元）等等。为了方便远程管理终端产品光网络单元(Optical Network Unit， 简称为ONU)的各类信息，ONU需要实时地向局端设备光线路终端(OpticalLine Terminal， 简称为OLT)上报各类告警消息，掉电告警就属于其中一类消息。
现有方案IO检测技术方案有以下方式：通过对输入电源电压简单分压检测，送至带有ADC的处理器，处理器检测后再进行告警处理，其中处理器需要具备ADC处理IO口，但是很多高配版FPGA是没有ADC处理IO口；通过外接辅助电源管理处理器，输出模拟电压和DC48V通过比较器比较，最后产生告警电平信号给主处理器进行告警处理；方案一通过ADC进行检测，容易受到外界干扰造成处理器误报，同时处理过程时延高，方案二需要增加额外的辅助处理器，并且前级也是采用ADC，后级输出电平信号。两种方案都没有带信号隔离，容易干扰后端信号处理。
现有技术方案有如下缺陷：采用蓄电池等进行储能，蓄电池存在容易漏液、成本高体积大、需要定期进行人工维护、不环保等问题；掉电电压检测采用ADC模拟方式，没有充分考虑到实际使用过程中的诸多异常情况对掉电告警的干扰，如电源杂波、掉电告警统计溢出、电磁干扰、检测不及时等，导致误报、漏报；掉电告警电路复杂、成本高，逻辑处理程序不严谨，也导致告警出错；掉电告警没有考虑设备输入欠压情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备，至少用于解决其中一个技术问题。
根据本发明的第一个方面，提供了通信设备掉电告警电路，包括DC-DC隔离电源单元、掉电检测单元和处理控制单元；
DC-DC隔离电源单元的输入端与第一直流电源输入连接，DC-DC隔离电源单元的输出端与核心电路连接，DC-DC隔离电源单元用于将输入端的第一直流电源输入电压转换为供电电压给核心电路供电；
掉电检测单元的输入端与第一直流电源输入连接，掉电检测单元用于掉电检测的输入输出隔离处理，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号；
处理控制单元的输入端与掉电检测单元的掉电告警信号输出端连接，处理控制单元的控制端与核心电路连接，处理控制单元根据掉电告警信号控制核心电路作出响应动作。
由于第一直流电源输入存在作EMC试验或者出现雷击浪涌、过流、短路等异常情况，存在导致输入端信号跟着出现一些不可控状态，如短路、IO电平过高击穿处理控制单元的IO口，从而产生误告警；本发明的通信设备掉电告警电路，通过掉电检测单元将掉电检测的输入输出隔离，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号，也就从一定角度来说解决现有技术方案无法对异常的掉电告警信号进行有效处理并准确上报给OLT问题。
在一些实施方式中，掉电检测单元包括继电器，继电器的输入端与第一直流电源输入连接，继电器的输出端接地，继电器的公共触点构成掉电告警信号输出端，继电器的常闭触点与第二直流电源输入连接，继电器的常开触点接地。
在一些实施方式中，继电器的常闭触点与第二直流电源输入之间串联有第一电阻，继电器的常开触点与继电器的公共触点之间串联有第一电容；和/或
继电器的两端反向并联有二极管；和/或
继电器的输出端串联有第二电阻，第二电阻反向串联有第一稳压二极管，第一稳压二极管的正极接地；和/或
继电器的输出端与可调电阻的调节端连接，可调电阻的固定端与选择开关的选择端连接，选择开关包括至少两个固定端，选择开关的不同固定端分别反向串联有不同稳压值的第二稳压二极管，不同稳压值的第二稳压二极管的正极接地。
在一些实施方式中，还包括超级电容单元，超级电容单元的输入端与DC-DC隔离电源单元的输出端连接，超级电容单元的输出端与核心电路的输入端连接，超级电容单元的容量根据掉电后继续供电的时间设定。
在一些实施方式中，还包括AC-DC电源转换单元，AC-DC电源转换单元的输入端与交流电源输入连接，AC-DC电源转换单元的输出端构成第一直流电源输入与DC-DC隔离电源单元的输入端连接，AC-DC电源转换单元用于将交流电源输入转换为第一直流电源输入。
根据本发明的第二个方面，提供一种通信设备，该通信设备包括上述任一项的通信设备掉电告警电路。
根据本发明的第三个方面，提供一种通信设备掉电告警处理方法，该通信设备掉电告警处理方法用于控制上述的通信设备，包括：
将第一直流电源输入电压转换为供电电压给核心电路供电；
将第一直流电源输入电压进行输入输出隔离处理，并在第一直流电源输入存在掉电时，输出掉电告警信号；
根据掉电告警信号控制核心电路作出响应动作。
在一些实施方式中，设定欠压的范围及响应时间，当第一直流电源输入满足掉电或设定欠压条件时，则输出高电平信号，反之，则输出低电平信号。
在一些实施方式中，还包括给超级电容充电，在输出掉电告警信号时，超级电容提供供电电压，同时反灌回给第一直流电源输入电压，超级电容单元的容量根据掉电后继续供电的时间设定。
在一些实施方式中，还包括将交流电源输入转换为第一直流电源输入。
与现有技术相比，本发明的通信设备掉电告警电路、处理方法及通信设备，由于第一直流电源输入存在作EMC试验或者出现雷击浪涌、过流、短路等异常情况，存在导致输入端信号跟着出现一些不可控状态，如短路、IO电平过高击穿处理控制单元的IO口，从而产生误告警；本发明通过掉电检测单元将掉电检测的输入输出隔离，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号，也就从一定角度来说解决现有技术方案无法对异常的掉电告警信号进行有效处理并准确上报给OLT问题。
附图说明
图1为本发明一实施方式的通信设备掉电告警电路的组成示意图；
图2为本发明一实施方式的掉电检测单元的组成示意图；
图3为本发明一实施方式的处理控制单元执行的流程图；
图4为本发明一实施方式的告警电路逻辑处理算法及执行方式的流程图；
图5为本发明另一实施方式的掉电检测单元的组成示意图；
图6为本发明另一实施方式的通信设备掉电告警电路的组成示意图；
图7为本发明一实施方式的通信设备掉电告警处理方法的流程图。
附图标号说明：DC-DC隔离电源单元100，超级电容单元200，掉电检测单元300，处理控制单元400，核心电路500，AC-DC电源转换单元600。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
根据本发明的第一个方面，图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的通信设备掉电告警电路。如图1所示，该通信设备掉电告警电路包括DC-DC隔离电源单元100、超级电容单元200、掉电检测单元300和处理控制单元400。
DC-DC隔离电源单元100的输入端与第一直流电源输入（DC-IN，其中DC-IN一般为DC48V，也即DC48V）连接，DC-DC隔离电源单元的输出端与核心电路500连接，超级电容单元200的输入端与DC-DC隔离电源单元100的输出端连接，超级电容单元200的输出端与核心电路500的输入端连接，DC-DC隔离电源单元100通过将DC48V转换成DC5.5V（即供电电压），其中DC5.5V输出通过下级各种低压电源（DC-DC、LDO）转换以达到给核心电路500供电目的，DC48V除了用于DC-DC隔离电源单元100进行供电处理之外，还可以用于给其它外部设备供电，比如多RRU扩展设备通过DC48V给多路RRU进行光电复合缆或者POE供电。由此，采用DC-DC隔离电源单元100可以避免DC48V受到各种电磁干扰、传导干扰、作EMC试验或者出现雷击浪涌、过流、短路等等异常情况，从而影响DC5.5V电源质量，进而影响超级电容单元200充放电及核心电路500供电***，另外好处是当***掉电后通过超级电容单元200给DC5.5V供电时，隔离DC5.5V反灌回给DC48V，为DC5.5V供电后级电路提供稳定的工作电压。
超级电容单元200采用三个超级电容进行储能，超级电容的充放电回路为DC5.5V，当***上电时，通过DC5.5V对超级电容进行充电，超级电容储能能力非常强，一定程度上也可以作为DC5.5V电压滤波使用，使由于各种干扰导致电压纹波大可以很好得到平滑过渡。选择采用低压DC5.5V充电的好处是无需选型耐压值高电容，如果通过高压给超级电容充电，超级电容也需要选型耐压值高，由于电容耐压值高和工艺要求高成正比，并且价格贵，增加储能单元的可靠性。采用三个超级电容并联好处更容易满足结构尺寸要求，并且等效ESR小，有利于电池寿命。超级电容相比蓄电池，蓄电池存在容易漏液、成本高体积大、需要定期进行人工维护、不环保等问题。相比现技术方案减小储能单元体积减少成本，绿色环保可靠。
超级电容单元200选用若干并联的储能电容作为储能模块，由于电容作为一种重要的储能器件，具有储能性能好、容量大、结构简单的特点，从而使得掉电告警控制电路性能优良，结构简单，实现起来更加简单方便。
当DC-DC隔离电源单元100无输入时，超级电容开始放电，为后级核心电路提供稳定的工作电压，直至电容能量接近耗尽。根据公式及实际的应用场景选择电容的容量，达到足够时间实现掉电告警处理功能，即超级电容单元200的容量可根据掉电后继续供电的时间设定。
超级电容容量的近似计算公式，保持所需能量=超级电容减少的能量。保持期间所需能量=1/2I(Vwork+ Vmin)t；超级电容减少能量=1/2C(Vwork*Vwork -Vmin*Vmin)，因而其容量C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork*Vwork -Vmin*Vmin)。其中C(F)：超级电容的标称容量；R(Ohms)： 超级电容的标称内阻；ESR(Ohms)：1Kz下等效串联电阻；Vwork(V)：正常工作电压；Vmin(V)： 截止工作电压；t(s)：在电路中要求持续工作时间；I(A)：负载电流。
按照通用标准，***要能够发送一定时间长度的信号给OLT，才能实现掉电告警功能。ONU正常工作时，DC-DC隔离电源单元100（即ONU电源模块）给超级电容单元200充电，ONU断电时或者电源故障时，超级电容单元200作为后备电源给ONU继续供电10ms-100ms，同时ONU将掉电告警信息通过光纤线传给OLT，OLT得到信息后传给监控中心。
掉电检测单元300的输入端与第一直流电源输入连接，掉电检测单元300用于掉电检测的输入输出隔离处理，并在第一直流电源输入存在掉电时，掉电检测单元300的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号。其中，如图2所示，掉电检测单元300包括继电器K1，继电器K1的输入端与第一直流电源输入连接，继电器K1的输出端接地，继电器K1的公共触点构成掉电告警信号输出端(POWER-DOWN)，继电器K1的常闭触点与第二直流电源输入(DC5V)连接，继电器K1的常开触点接地。由于前端输入存在作EMC试验或者出现雷击浪涌、过流、短路等异常情况，存在导致输入端信号跟着出现一些不可控状态，如短路、IO电平过高击穿处理控制单元的IO口，从而产生误告警；掉电检测单元300前端电路先通过继电器K1进行输入输出隔离处理，采用继电器K1可以实现输入输出电平转换及信号隔离，大大减少DC48V电源干扰对后端信号处理的影响，如电源过流、纹波过大、短路、电压跳变等异常情况对处理控制单元的影响，也就从一定角度来说解决现有技术方案无法对异常的掉电告警信号进行有效处理并准确上报给OLT问题。
继电器K1的常闭触点与第二直流电源输入之间串联有第一电阻R1，继电器K1的常开触点与继电器的公共触点之间串联有第一电容C1；继电器K1的两端反向并联有二极管D1；继电器K1的输出端串联有第二电阻R2，第二电阻R2反向串联有第一稳压二极管DZ1，第一稳压二极管DZ1的正极接地。其中，第一电阻R1和第一电容C1（R1/C1）用于调整掉电告警的延时和信号抖动（灵敏度），延时的计算公式为RC充放电时间，二极管D1一般用于继电器释放的续流作用。掉电检测单元300前端电路搭建第一稳压二极管DZ1可以实现***输入断电和欠压情况报警，如前面所述现有方案没有考虑设备输入欠压情况，而本发明采用第一稳压二极管DZ1可以避免此情况漏检。其中，第一稳压二极管DZ1和第二电阻R2配合具有可以动态调整DC48V电压检测范围，具有掉电(完全掉电或者欠压)告警功能。掉电电压检测的阈值计算公式如下，其中Vk为继电器K1线圈控制电压， Vdz为第一稳压二极管DZ1的稳压值，第二电阻R2的电压值为VR，第二电阻R2流过电流为I,则VIN=Vk+Vdz+VR，本电路中，继电器K1线圈电压选择12V, 第二电阻VR为24V, 第二电阻R2的阻值为300欧姆，其中，第一稳压二极管DZ1工作的电流接近5mA，也就是第二电阻R2流过电流取近似为5mA，可以计算得出VIN=12+24+300*0.005=37.5V，进一步说，当输入电压从48V掉电至37.5V时，***判断为掉电告警，开始进行掉电处理流程，从实现方式来说， DC-DC隔离电源小于36V已经无法正常工作，无输出，此时***需要进行掉电报警，本发明电路小于37.5V至0V都判断为掉电，包括欠压和完全掉电，也就解决现有方案只是检测有无完全掉电，而不检测欠压问题。
本发明采用第一稳压二极管DZ1的技术机制是可以完全摆脱现有技术方案采用ADC和比较器检测，由于掉电的电源电压幅度是连续并且是DC48V，所以最简单直接方式就是采用ADC采集，但是弊端如上所述，采用比较器实现方式复杂，电路成本贵，并且也容易受到干扰。第一稳压二极管DZ1的处理过程是：当供电电压48V(VIN)正常上电时，配合第二电阻R2、继电器K1内部线圈电压、第一稳压二极管DZ1稳压值选取，使继电器K1处于吸合状态，这时输出信号POWER-DOWN为低。当供电电压48V掉电时，继电器K1内部没有线圈电压，继电器K1处于释放状态，这时输出信号POWER-DOWN为高，即可以判断处于掉电状态。
处理控制单元400的输入端与掉电检测单元300的掉电告警信号输出端连接，处理控制单元400的控制端与核心电路500连接，处理控制单元400根据掉电告警信号控制核心电路500作出响应动作。处理控制单元400执行流程如图3所示，包括：
S101：***正常启动并开始对超级电容进行充电；
S102：采用中断方式实时监测掉电IO数字量POWER-DOWN状态，处理控制单元400定时查询状态及上报，采用中断方式具有快速响应、减少处理器耗费资源；
S103：当监测掉电信号时进行中断处理、逻辑算法处理，最小***运行管理等；
S104：最后向OLT上报掉电告警信息，保存***掉电日志，等待重新上电。
图4是告警电路逻辑处理算法及执行方式，包括以下步骤：
S201：处理控制单元400采用中断方式实时监测掉电IO数字量POWER-DOWN状态；
S202：当处理控制单元400监测到掉电IO数字量POWER-DOWN出现掉电告警；
S203：处理控制单元400控制***进入低功耗模式，通过处理算法保留向OLT上报及采集最小***工作电路及电源，其它都关闭(如电源、上行光口发送关闭，下行光口收发关闭)；
S204：向OLT上报掉电告警；
S205：保存***掉电参数日志，关闭***。等待***来电，上电启动。
在其他实施例中，如图5所示，继电器K1的输出端与可调电阻VR1的调节端连接，可调电阻VR1的固定端与选择开关SW1的选择端连接，选择开关SW1包括至少两个固定端，本实施例以五个固定端为例进行说明，选择开关SW1的不同固定端分别反向串联有不同稳压值的第二稳压二极管（即DZ2、DZ3、DZ4、DZ5、DZ6），不同稳压值的第二稳压二极管的正极接地。通过调整可调电阻VR1的阻值和第二稳压二极管DZ1的选型，可以动态调整掉电报警电压范围，既有电路简单实时性高，并且可靠性高。
在其他实施例中，如图6所示，还包括AC-DC电源转换单元600，AC-DC电源转换单元600的输入端与交流电源输入（AC220V）连接，AC-DC电源转换单元600的输出端构成第一直流电源输入与DC-DC隔离电源单元100的输入端连接，AC-DC电源转换单元600用于将交流电源输入转换为第一直流电源输入。使该电路不局限DC掉电检测，也可以用于AC-DC模块掉电检测，采用简单数字量电平监测，相比通过ADC模拟采集或者外加辅助MCU控制，大大降低成本及提高可靠性。
根据本发明的第二个方面，提供一种通信设备，该通信设备包括上述任一实施方式的通信设备掉电告警电路。
根据本发明的第三个方面，图7示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的通信设备掉电告警处理方法，该通信设备掉电告警处理方法用于控制上述的通信设备，包括：
S310：将第一直流电源输入电压转换为供电电压给核心电路供电；
S320：将第一直流电源输入电压进行输入输出隔离处理，并在第一直流电源输入存在掉电时，输出掉电告警信号；
其中，步骤S320可设定欠压的范围及响应时间，当第一直流电源输入满足掉电或设定欠压条件时，输出高电平信号，反之，输出低电平信号。
S330：根据掉电告警信号控制核心电路作出响应动作。
在其他实施例中，还包括步骤S340：给超级电容充电，在输出掉电告警信号时，超级电容提供供电电压，同时反灌回给第一直流电源输入电压，其中，超级电容单元的容量根据掉电后继续供电的时间设定。
在其他实施例中，还包括步骤S311：将交流电源输入转换为第一直流电源输入。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通信设备掉电告警电路，其特征在于，包括：
DC-DC隔离电源单元，所述DC-DC隔离电源单元的输入端与第一直流电源输入连接，所述DC-DC隔离电源单元的输出端与核心电路连接，所述DC-DC隔离电源单元用于将输入端的第一直流电源输入电压转换为供电电压给所述核心电路供电；
掉电检测单元，所述掉电检测单元的输入端与所述第一直流电源输入连接，所述掉电检测单元用于掉电检测的输入输出隔离处理，并在所述第一直流电源输入存在掉电时，所述掉电检测单元的掉电告警信号输出端输出掉电告警信号；所述掉电检测单元包括继电器，所述继电器的输入端与所述第一直流电源输入连接，所述继电器的输出端接地，所述继电器的公共触点构成所述掉电告警信号输出端，所述继电器的常闭触点与第二直流电源输入连接，所述继电器的常开触点接地；所述继电器的输出端串联有第二电阻，所述第二电阻反向串联有第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的正极接地，所述第一稳压二极管和所述第二电阻配合具有可以动态调整电压检测范围，具有完全掉电或者欠压告警功能；所述继电器的常闭触点与所述第二直流电源输入之间串联有第一电阻，所述继电器的常开触点与所述继电器的公共触点之间串联有第一电容；所述继电器的两端反向并联有二极管；
处理控制单元，所述处理控制单元的输入端与所述掉电检测单元的掉电告警信号输出端连接，所述处理控制单元的控制端与所述核心电路连接，所述处理控制单元根据掉电告警信号控制所述核心电路作出响应动作。
2.根据权利要求1所述的通信设备掉电告警电路，其特征在于，所述继电器的输出端与可调电阻的调节端连接，所述可调电阻的固定端与选择开关的选择端连接，所述选择开关包括至少两个固定端，所述选择开关的不同固定端分别反向串联有不同稳压值的第二稳压二极管，所述不同稳压值的第二稳压二极管的正极接地。
3.根据权利要求1-2任一项所述的通信设备掉电告警电路，其特征在于，还包括超级电容单元，所述超级电容单元的输入端与所述DC-DC隔离电源单元的输出端连接，所述超级电容单元的输出端与所述核心电路的输入端连接，所述超级电容单元的容量根据掉电后继续供电的时间设定。
4.根据权利要求1-2任一项所述的通信设备掉电告警电路，其特征在于，还包括AC-DC电源转换单元，所述AC-DC电源转换单元的输入端与交流电源输入连接，所述AC-DC电源转换单元的输出端构成所述第一直流电源输入与所述DC-DC隔离电源单元的输入端连接，所述AC-DC电源转换单元用于将交流电源输入转换为第一直流电源输入。
5.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的通信设备掉电告警电路。
6.一种通信设备掉电告警处理方法，其特征在于，包括：
将第一直流电源输入电压转换为供电电压给核心电路供电；
掉电检测单元将第一直流电源输入电压进行输入输出隔离处理，并在所述第一直流电源输入存在掉电时，输出掉电告警信号；所述掉电检测单元包括继电器，所述继电器的输入端与所述第一直流电源输入连接，所述继电器的输出端接地，所述继电器的公共触点构成所述掉电告警信号输出端，所述继电器的常闭触点与第二直流电源输入连接，所述继电器的常开触点接地；所述继电器的输出端串联有第二电阻，所述第二电阻反向串联有第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的正极接地，第一稳压二极管DZ1和第二电阻R2配合具有可以动态调整DC48V电压检测范围，具有完全掉电或者欠压告警功能；所述继电器的常闭触点与所述第二直流电源输入之间串联有第一电阻，所述继电器的常开触点与所述继电器的公共触点之间串联有第一电容；所述继电器的两端反向并联有二极管；
根据掉电告警信号控制所述核心电路作出响应动作。
7.根据权利要求6所述的通信设备掉电告警处理方法，其特征在于，设定欠压的范围及响应时间，当所述第一直流电源输入满足掉电或设定欠压条件时，则输出高电平信号，反之，则输出低电平信号。
8.根据权利要求6所述的通信设备掉电告警处理方法，其特征在于，还包括给超级电容充电，在输出掉电告警信号时，所述超级电容提供供电电压，同时反灌回给所述第一直流电源输入电压，所述超级电容单元的容量根据掉电后继续供电的时间设定。
9.根据权利要求6所述的通信设备掉电告警处理方法，其特征在于，还包括将交流电源输入转换为所述第一直流电源输入。
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