[发明专利]中继器浪涌线圈和二极管链式设计

说明书

发明领域

本发明涉及保护光中继器电路免于经受浪涌电流，更具体而言，涉及长途海事传输系统中的光中继器电路的保护。

发明背景

典型的光放大水下电缆系统应用多个光中继器，因而需要电源来运行。对于常规系统，对于1A的电流每个中继器需要约30V的电压，并且在典型6000km的横跨大西洋应用中该系统可包括200个这么多的中继器。为了给中继器总体供电，使用恒流电源和地回路(earthreturn)选择串联技术。一般来说，电缆电阻为约1欧/km，如此上述示例中将会有总电压为6kV的电缆电阻损耗，并且中继器的总电压为6kV。每个中继器中的电压箝位用来提取工作电流和使过量部分旁路--预防任意中继器老化或线路电流波动，同时为中继器的控制电路维持中继器内的标称恒定电压。

在馈电设备(Power Feeding Equipment，PFE)中使用本地(local)地回路便于获得比使用孤立回流电缆时高的电源效率。例如，典型的接地可为10欧，因此如果线路电流是1A的话，每一站下降10V，此处--由于回流电缆(return cable)将会是6000欧，总共将会下降6kV，因而需要更高的供电系统电压和与回流电缆相关的附加成本，并且还有附加的铜的成本。

所描述的实例提供12kV的总线路电压。由于附加的隔离要求和对系统元件的压力，这样的相当大的电压是不希望的。图1图解了一种典型的实现，其中在这里安装了两个PFE，一个提供+6kV，另一个提供-6kV，每个都工作在1A。这样，最大值12kV的一半被施加于每个系统元件。此外，单个PFE发生故障可通过在可进行修理之前暂时增加剩下的PFE的电压以维持系统运行来克服。

海底电缆一般是同轴的，包括由隔离物围绕的功率构件，然后是一个任选的外接地屏蔽，该外接地屏蔽又将与海水接触。此结构一般具有0.2μF/km的电容和约2 8欧的特性阻抗。在设计中，尤其是在有高压的设计中，必须就使中继器免受因岸边雷击(lightning strike)而引起的电缆故障或电流浪涌的损害保护仔细考虑这些特征。

上面所述的高线路电压导致对中继器部件相当大的压力。能够处理这样的电压的部件一般体积大，包含它们的中继器相应地体积大。在考虑水下中继器时这一点导致相当大的花费。

例如，按照惯例，利用与中继器的控制电路并联的齐纳二极管以及通过提供空心线圈电感保护中继器电路免受电流浪涌。然而，这些部件必须大(考虑到上述电压和伴随的可能浪涌电流)，不适用于提供小型化中继器。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种光中继器驱动电路，该电路包括：

由多个二个或更多个并联正向偏置二极管构成的组形成的二极管阵列，给定组中的每个二极管与相邻组中的所有二极管电接触；以及

与二极管阵列并联连接的光中继器控制电路。

本发明的二极管阵列防止控制电路经受大浪涌电流。该阵列的特性确保任何一个二极管出故障不会使该阵列开路或短路，而不论该二极管故障导致其自身开路还是短路。所需二极管可作为可布置在印刷电路板(PCB)上的小型化部件，从而与现有技术的技术相比使中继器的总尺寸能够显著减小。

优选地，本发明还包括并联连接到阵列和控制电路两者的第二路径，该第二路径包括一个或多个反向偏置二极管。这使在工作线路电流的反方向上发生的浪涌电流能够被处理，而不对其它部件造成损害。

优选地，第二路径包括反向偏置二极管阵列，该阵列由多个两个或更多个并联反向偏置二极管构成的组形成，给定组中的每个二极管与相邻组中的所有二极管电接触。这种阵列确保其中一个反向二极管出故障时第二路径继续有效地运行，而不管该故障在该二极管所在的位置造成开路还是短路。

在一个优选实施方案中，还设置与阵列和控制电路并联连接的箝位齐纳二极管以及一个或多个与该箝位齐纳二极管串联的滤波线圈。该箝位齐纳二极管为中继器电路两端的电压的幅度设置上限，而滤波线圈为该箝位齐纳二极管提供电感保护，从而减小在浪涌电流事件期间通过该箝位齐纳二极管的电流的幅度。因此，该箝位齐纳二极管不必能够经受住高电流，从而减小了所需箝位齐纳二极管的尺寸。

优选地，正向偏置二极管是整流二极管。在一个优选实施方案中，阵列两端的电压降是3.6V。优选地，每个正向偏置二极管两端的电压是0.6V。