PRS73909激光电源管理器技术及使用说明书文档格式.docx

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目录

1.概述2

1.1.应用范围2

1.2.性能特点2

2.参数及指标3

2.1.机械及环境参数3

2.2.额定电气参数3

2.3.主要技术指标3

2.4.光纤接口参数4

2.5.激光器最大输出功率4

3.功能与原理5

3.1.功能与原理概述5

3.2.PRS-7390-9激光电源管理模块的原理框图5

4.硬件说明6

4.1.装置硬件概述6

4.2.PRS-7390-9的接线示意图6

4.3.硬件模块说明7

1.概述

激光供能的基本原理方法是采用激光光源从低电位侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件（光电池）将光能量转换为电能量，经过DC-DC变换后提供稳定的电源输出，由于激光二极管的工作原理可以确保光功率在一定温度条件下的稳定，所以通过光电池转换后的电源也相对比较稳定且电源的纹波比较小，噪声低，不易受到外界其他因素的影响。

半导体激光器的核心是PN结，一旦被击穿或谐振腔面部分遭到破坏，则无法产生非平衡载流子和辐射复合，视其破坏程度而表现为激光器输出降低或失效。

造成LD损坏的原因主要为腔面污染和浪涌击穿。

腔面污染可通过净化工作环境来解决，而更多的损坏缘于浪涌击穿。

浪涌会产生半导体激光器PN结损伤或击穿，其产生原因是多方面的，包括：

①电源开关瞬间电流;

②电网中其它用电装备起停机;

③雷电;

④强的静电场等。

实际工作环境下的高压、静电、浪涌冲击等因素将造成LD的损坏或使用寿命缩短，因此必须采取措施加以防护。

传统激光器电源是用纯硬件电路实现的，采用模拟控制方式，虽然也能较好的驱动激光，但无法实现精确控制。

由深圳XX研发的PRS-7390-9激光电源管理器使用单片机对激光电源进行控制，能简化激光电源的硬件结构。

并且设计了完善的保护电路，有效地解决半导体激光器工作的准确、稳定和可靠性等问题。

1.1.应用范围

PRS-7390-9用于给66kV及以上独立支柱式电流互感器的采集器供能，将高压部分和低压部分完全隔开。

1.2.性能特点

深圳XX电气有限公司研发制造的激光电源管理器具有如下优势：

（1）高稳定，低噪声，抗干扰能力强，输出电流精度高，电流大小可调。

（2）自带过流保护、过压保护、防浪涌等完善的保护功能。

（3）采用高性能单片机控制，简化了硬件电路的设计，提高了电路工作的可靠性。

用单片机控制实现软启动，防止冲击电流对激光器的损伤。

2.参数及指标

2.1.机械及环境参数

机箱结构尺寸（半层/整层）：

258.9mm×

177.0mm×

283.0mm（宽×

高×

深）

正常工作温度：

-10℃～50℃

极限工作温度：

-20℃～60℃

贮存及运输：

-25℃～70℃

相对湿度：

5%～95%

大气压力：

86～106KPa

2.2.额定电气参数

直流工作电源：

220V/110V，允许偏差：

-20％～+15％

直流电源回路功耗：

全装置不大于50W

直流电源回路过载能力：

80～115%额定电压，连续工作，绝缘性能不下降。

2.3.主要技术指标

2.3.1.对外提供开入开出节点

PRS-7390-9对外提供6路开入和3路开出节点，开入节点是合并单元用来控制激光器的开关的，开出节点暂时还未用到，留做拓展用。

2.3.2.对外提供激光电源数量

电源管理器对外最多可提供三路激光电源，用来给支柱式互感器的采集器供电，

2.3.3.电磁兼容

静电放电抗扰度：

GB/T17626.4-2

IV级

射频电磁场辐射抗扰度：

GB/T17626.4-3

III级（网络IV级）

电快速瞬变脉冲群抗扰度：

GB/T17626.4-4

浪涌（冲击）抗扰度：

GB/T17626.4-5

射频场感应的传导骚扰抗扰度：

GB/T17626.4-6

III级

工频磁场抗扰度：

GB/T17626.4-8

脉冲磁场抗扰度：

GB/T17626.4-9

V级

阻尼振荡磁场抗扰度：

GB/T17626.4-10

振荡波抗扰度：

GB/T17626.4-12

II级（信号端口）

2.3.4.绝缘试验

绝缘试验符合：

GB/T14598.3-936.0

冲击电压试验符合：

GB/T14598.3-938.0

2.4.光纤接口参数

光纤参数：

多模光纤，ST接口，光波长850nm（串口）/1310nm（网络）

发送功率：

≥－15dbm

与OCT间传送距离：

＜500m

2.5.激光器最大输出功率

传输距离

输出的光功率

电源板实际数据功率

500m

1W

150mw

3.功能与原理

3.1.功能与原理概述

PRS-7390-9激光电源管理器是用来产生激光给支柱式互感器的采集板供电，本管理器采用了完善的保护电路，包括反向保护，过流保护，过压保护，防浪涌冲击等，以保证激光器安全可靠的工作。

在连续工作情况下，激光器的使用寿命为8年。

当流过一次电流较大时，我们采用取能线圈供电，这样大大延长了激光电源的使用寿命。

激光器采用单片机控制，简化了电路设计，同时提高了激光器工作的可靠性

激光器的开关由合并单元的开出来控制，激光器的输出功率可调，在光纤长度较短时，可将激光的输出功率调低，保证采集板安全工作并且留一定余量就可以了，输出功率较小时也可延长激光器的使用寿命。

3.2.PRS-7390-9激光电源管理模块的原理框图

4.硬件说明

4.1.装置硬件概述

PRS-7397-9激光电源管理器核心处理芯片采用ARMCortex内核的处理器，该处理器有如下优点：

该处理器是一个低功耗的处理器，具有门数少,中断延迟小,调试容易等特点。

具有较高性能的处理器，应用范围可从低端微控制器到复杂SoC。

Cortex-M3处理器使用了ARMv7-M体系结构，是一个可综合的、高度可配置的处理器。

它包含了一个高效的哈佛结构三级流水线，可提供1.25DMIPS/MHz的性能。

在一个具有32个物理中断的标准处理器实现上（0.13umMetro@50MHz），达到了突出的0.06mW/MHz能效比。

为降低器件成本，Cortex-M3处理器采用了与系统部件紧耦合的实现方法，来缩小芯片面积，其内核面积比现有的三级流水线内核缩小了30%。

Cortex-M3处理器实现了Thumb-2指令集架构，具有很高的代码密度，可降低存储器需求，并能达到非常接近32位ARM指令集的性能。

这些优点保证了激光电源管理模块的可靠性和响应的及时性，保证在激光电源切换时采集连续可靠工作，同时降低了设计成本。

PRS-7390-9的激光电源管理器的激光器选用JDSU的光电电源模块，该激光器的最大输出光功率为1W,该模块自带保护电路，简化了电子电路设计，提高了系统可靠性。

激光供电有如下优点：

不受射频和磁场、雷击或电磁脉冲的影响；

无干扰的电源；

光纤传输比铜线更轻便，灵活，特别是在长的距离传递中；

光电池采用JDSU的PPC系列的光电能量转换器。

额定电压输出为6V。

4.2.PRS-7390-9的接线示意图

4.3.硬件模块说明

PRS-7390-9电源管理模块装置采用标准4U（半层）机箱。

装置标配由电源与主控板、激光器控制板，总线板组成。

表6-1PRS-7390-3半层装置插件功能表

板件型号

板件名称

功能说明

WB8612

电源与主控板

给电子电路和激光器供电，同时接受开入信号，控制激光器的开关和输出功率

WB8831

激光器控制板

接收主控板的控制信号，控制激光器的开关和光功率大小

WB8021

总线板

有四个插线端子，分别接1块电源与主控板和三块激光器控制板

4.3.1.电源模块（WB8612）

序号

P1

P2

1

+KM

信号开出

2

-KM

3

GND

4

信号开入

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

●50W功率电源模块，提供DC5V，；

●提供6路开入（XIN1～XIN6）;

●3组信号开出,留着功能拓展用；

4.3.2.激光器控制板（WB8831）

此板提供1路激光输出，为远端采集板提供激光电源，每台机箱最多可配置三块WB8831板。