本發(fā)明涉及高壓隔離及遠(yuǎn)程通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高壓信號(hào)隔離的快速保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

電子回旋共振加熱(electron cyclotron resonance heating，ECRH)系統(tǒng)是磁約束核聚變裝置上一種重要的輔助加熱手段，對(duì)等離子體局域加熱和電流驅(qū)動(dòng)有顯著效果，能提高磁約束核聚變裝置的運(yùn)行參數(shù)，有利于磁約束核聚變物理實(shí)驗(yàn)研究。ECRH的工作電壓達(dá)80kV，由兩個(gè)主高壓電源供電，主高壓電源一旦出現(xiàn)故障將會(huì)對(duì)整個(gè)ECRH系統(tǒng)造成極大的損壞，主高壓電源給ECRH的核心部件回旋管供電，一旦過(guò)壓過(guò)流將會(huì)對(duì)回旋管造成損壞，回旋管是極易損壞的器件且造價(jià)昂貴，此外制作回旋管的技術(shù)難度很大，只有極少數(shù)的國(guó)家有能力制作，故對(duì)主高壓電源的電壓電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)很重要，快速保護(hù)系統(tǒng)可以檢測(cè)到過(guò)壓過(guò)流情況并將故障信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)要求一旦有故障整個(gè)保護(hù)過(guò)程要在5μs時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)并關(guān)斷主高壓電源，根據(jù)保護(hù)時(shí)間的需求，要求快速保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)在1μs之內(nèi)響應(yīng)并給出故障信號(hào)。此外，因系統(tǒng)涉及-80kV高壓，正常工作時(shí)，快速保護(hù)系統(tǒng)的地和陽(yáng)極的懸浮地-80kV接在一起，故光電隔離的模塊必不可少。

傳統(tǒng)的快速保護(hù)系統(tǒng)采用的是手動(dòng)調(diào)節(jié)閾值，光耦隔離方式，存在以下不足：手動(dòng)調(diào)節(jié)的精度低，一次轉(zhuǎn)動(dòng)的閾值都會(huì)在幾百毫伏左右，不能精細(xì)調(diào)節(jié)，且因ECRH現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，快保信號(hào)較多，惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境經(jīng)常造成系統(tǒng)誤動(dòng)作，需要經(jīng)常逐個(gè)調(diào)節(jié)閾值以減少故障保護(hù)的誤動(dòng)作使系統(tǒng)有序運(yùn)行，手動(dòng)操作將會(huì)很繁瑣且在高壓環(huán)境下手動(dòng)操作安全系數(shù)低。此外，光耦隔離強(qiáng)度不高，只有幾千伏左右，響應(yīng)時(shí)間超過(guò)1μs，一般只適用于低壓小型裝置。綜上所述，不太滿足ECRH高壓隔離，快速保護(hù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)隔離度不夠的缺陷，調(diào)節(jié)精度低，操作繁瑣以及安全系數(shù)低的問(wèn)題，提供一種高壓信號(hào)隔離的快速保護(hù)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高壓信號(hào)隔離快速保護(hù)系統(tǒng)，包括：閾值發(fā)送模塊，用于發(fā)送閾值通信信號(hào)；以及保護(hù)單元；

保護(hù)單元包括：

光纖電平轉(zhuǎn)化模塊，其輸入端與閾值發(fā)送模塊的輸出端連接，用于將閾值通信信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值光信號(hào)，當(dāng)閾值光信號(hào)傳輸至ECRH系統(tǒng)后轉(zhuǎn)化為閾值通信信號(hào)；

信號(hào)解碼模塊，其輸入端與光纖電平轉(zhuǎn)化模塊的輸出端連接，用于對(duì)閾值通信信號(hào)解碼，輸出閾值數(shù)字信號(hào)；

數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊，其輸入端與信號(hào)解碼模塊輸出端連接，用于將閾值數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值模擬信號(hào)；

電壓比較模塊，其第一輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊輸出端連接，第二輸入端用于接收ECRH系統(tǒng)中保護(hù)信號(hào)，根據(jù)ECRH系統(tǒng)中保護(hù)信號(hào)與閾值模擬信號(hào)比較獲得故障判斷信號(hào)；以及

電光轉(zhuǎn)化模塊，其輸入端與電壓比較模塊的輸出端連接，根據(jù)故障判斷信號(hào)確定是否輸出光信號(hào)，光信號(hào)的有無(wú)用于控制系統(tǒng)是否輸出切斷高壓電源信號(hào)。

由閾值發(fā)送模塊輸出閾值通信信號(hào)，閾值通信信號(hào)中包含有保護(hù)信號(hào)的閾值信號(hào)，閾值通信信號(hào)經(jīng)由光纖電平轉(zhuǎn)化模塊傳輸至ECRH現(xiàn)場(chǎng)，光纖電平轉(zhuǎn)化模塊將閾值通信信號(hào)轉(zhuǎn)化閾值通信光信號(hào)，閾值通信光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至ECRH現(xiàn)場(chǎng)，在由閾值通信光信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值通信電信號(hào)，能夠防止高壓信號(hào)竄到閾值發(fā)送模塊，保護(hù)閾值發(fā)送模塊的安全，經(jīng)由信號(hào)解碼模塊對(duì)閾值通信信號(hào)進(jìn)行解碼，獲得閾值數(shù)字信號(hào)，閾值數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之后變?yōu)殚撝的M信號(hào)，保護(hù)信號(hào)與閾值模擬信號(hào)由電壓比較模塊比較，當(dāng)保護(hù)信號(hào)的值超過(guò)閾值模擬信號(hào)時(shí)，其輸出低電平，將象征故障的低電平接入電光轉(zhuǎn)化模塊中，光路消失，控制系統(tǒng)未接收到光信號(hào)，將進(jìn)行快速關(guān)斷主高壓電源，保護(hù)ECRH系統(tǒng)的安全，否則，光路不消失。

進(jìn)一步地，還包括信號(hào)復(fù)制模塊和N-1個(gè)所述保護(hù)單元，N＞1；

信號(hào)幅值模塊有N個(gè)輸出端，其輸入端與閾值發(fā)送模塊的輸出端連接，其每個(gè)輸出端與光纖電平轉(zhuǎn)化模塊的輸入端連接，用于將閾值通信信號(hào)分為多路閾值通信信號(hào)輸出。

進(jìn)一步地，保護(hù)單元還包括信號(hào)濾波模塊，其輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的輸出端連接，用于濾除閾值模擬信號(hào)中噪聲信號(hào)，輸出濾波后閾值模擬信號(hào)。

進(jìn)一步地，光纖電平轉(zhuǎn)化模塊為485光纖轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下技術(shù)效果：

1、由閾值發(fā)送模塊發(fā)送閾值通信信號(hào)，由光纖電平轉(zhuǎn)化模塊將閾值通信信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值光信號(hào)，在閾值光信號(hào)傳輸至ECRH系統(tǒng)后，將閾值光信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值通信信號(hào)，通過(guò)光纖電平轉(zhuǎn)化模塊實(shí)現(xiàn)ECRH系統(tǒng)與閾值發(fā)送模塊的隔離，同時(shí)由于電光轉(zhuǎn)化模塊本發(fā)明提供的快速保護(hù)裝置與ECRH系統(tǒng)中控制子系統(tǒng)的隔離，能夠防止高壓信號(hào)竄到閾值發(fā)送模塊和ECRH系統(tǒng)中控制子系統(tǒng)中，保護(hù)二者安全。

2、通過(guò)調(diào)整閾值發(fā)送模塊的閾值通信信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)各快速保護(hù)信號(hào)的閾值。光纖電平轉(zhuǎn)化模塊中通過(guò)光纖傳輸閾值通信信號(hào)，可極大的防止來(lái)自ECRH現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁噪聲干擾，減小誤碼率，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)整快速保護(hù)信號(hào)的閾值。

3、通過(guò)485集線器，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)任意一臺(tái)接到集線器上的快速保護(hù)信號(hào)的閾值進(jìn)行遠(yuǎn)程在線更改，操作簡(jiǎn)單、安全，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，成本低，可大大減小設(shè)計(jì)的成本和程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度。且可拓展性強(qiáng)，適用于多信號(hào)，高壓，強(qiáng)磁等較惡劣環(huán)境，響應(yīng)速度要求高的大型裝置，有較大的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的高壓信號(hào)隔離的快速保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本發(fā)明提供的信號(hào)解碼模塊的具體電路圖；

圖3為本發(fā)明提供的模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的具體電路圖；

圖4為本發(fā)明提供的信號(hào)濾波模塊的具體電路圖；

圖5為本發(fā)明提供的電壓比較模塊的具體電路圖；

圖6為本發(fā)明提供的電光轉(zhuǎn)化模塊的具體電路圖；

圖7為本發(fā)明提供的快速保護(hù)裝置在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的延時(shí)結(jié)果；其中，(a)為在電壓比較模塊的施加的保護(hù)信號(hào)為方波時(shí)延時(shí)結(jié)果，(b)為在電壓比較模塊的施加的保護(hù)信號(hào)為三角波時(shí)延時(shí)結(jié)果；

圖8為本發(fā)明提供的快速保護(hù)裝置在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施案例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，高壓信號(hào)隔離的快速保護(hù)裝置包括閾值發(fā)送模塊1，用于發(fā)送閾值通信信號(hào)，閾值通信信號(hào)中包含多個(gè)保護(hù)信號(hào)的閾值信息，閾值發(fā)送模塊1的輸出端與信號(hào)復(fù)制模塊2的輸入端連接。信號(hào)復(fù)制模塊2用于將閾值通信信號(hào)分為N路閾值通信信號(hào)輸出，信號(hào)復(fù)制模塊2的每個(gè)輸出端與保護(hù)單元3的輸入端連接，保護(hù)單元3包括光纖電平轉(zhuǎn)化模塊301，光纖電平轉(zhuǎn)化模塊301的輸入端與信號(hào)復(fù)制模塊2的輸出端連接，光纖電平轉(zhuǎn)化模塊301用于將閾值通信信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值光信號(hào)，當(dāng)閾值光信號(hào)在光纖中傳輸至ECRH現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，將閾值光信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值通信信號(hào)，可以將閾值發(fā)送模塊與ECRH現(xiàn)場(chǎng)隔離，防止ECRH現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)干擾，光纖電平轉(zhuǎn)化模塊301的輸出端與信號(hào)解碼模塊302的輸入端連接。信號(hào)解碼模塊302用于接收閾值通信信號(hào)并將閾值通信信號(hào)解碼，輸出閾值數(shù)字信號(hào)，信號(hào)解碼模塊302的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊303的輸入端連接。由數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊303用于將閾值數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值模擬信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊303的輸出端與信號(hào)濾波模塊304的輸入端連接。信號(hào)濾波模塊304用于過(guò)濾由閾值數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為閾值模擬信號(hào)時(shí)附加在閾值模擬信號(hào)中的階梯噪聲，信號(hào)濾波模塊304的輸出端與電壓比較模塊305的輸入端連接。電壓比較模塊305用于將濾波后的閾值模擬信號(hào)與主高壓快速保護(hù)信號(hào)比較，并輸出故障判斷信號(hào)，電壓比較模塊305的輸出端與電光轉(zhuǎn)化模塊306的輸入端連接。電光轉(zhuǎn)化模塊306用于根據(jù)故障判斷信號(hào)確定是否輸出光信號(hào)。當(dāng)保護(hù)信號(hào)的值超過(guò)閾值模擬信號(hào)時(shí)，其輸出低電平，將象征故障的低電平接入電光轉(zhuǎn)化模塊中，光路消失，控制系統(tǒng)未接收到光信號(hào)，將進(jìn)行快速關(guān)斷主高壓電源，保護(hù)ECRH系統(tǒng)的安全，否則，光路不消失。

本發(fā)明提供的一個(gè)案例中，閾值發(fā)送模塊與信號(hào)解碼模塊之間以Modbus協(xié)議通信和485總線傳輸信號(hào)，信號(hào)復(fù)制模塊選用485集線器，485信號(hào)是差分信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，能夠精確地傳輸閾值通信信號(hào)，其中，485集線器構(gòu)成分布式系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)16及以上保護(hù)信號(hào)的閾值進(jìn)行調(diào)節(jié)，485電平傳輸?shù)叫盘?hào)解碼模塊前需要用485光纖轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光纖隔離，防止高壓信號(hào)竄到上位機(jī)上面，保護(hù)上位機(jī)的安全，同時(shí)光纖傳輸可極大的防止來(lái)自ECRH現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁噪聲干擾，減小誤碼率。

圖2為信號(hào)解碼模塊的具體電路圖，信號(hào)解碼模塊由RS485轉(zhuǎn)換芯片U6、外圍電路構(gòu)成以及單片機(jī)U1構(gòu)成，RS485轉(zhuǎn)換芯片很多，這里選用MAX485芯片，MAX485芯片將485電平轉(zhuǎn)為單片機(jī)的TTL電平，用于兼容單片機(jī)U1的TTL電平，單片機(jī)U1將接收到來(lái)自閾值發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)幀解碼后通過(guò)P0口發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊。

MAX485芯片的1腳和4腳分別接單片機(jī)的RXD和TXD引腳，直接使用單片機(jī)UART串口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，此外閾值通信信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒(méi)有，閾值通信信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引起反射。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號(hào)在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端跨接了一個(gè)同樣大小的終端電阻R19,這里選用了120Ω。

單片機(jī)接收到由閾值發(fā)送模塊發(fā)送的一串?dāng)?shù)據(jù)幀后進(jìn)行解碼，解碼程序主要由以下幾部分組成：

a.等待接收Modbus數(shù)據(jù)幀，一幀Modbus數(shù)據(jù)主要由8個(gè)字符組成，一個(gè)字符10位，包括開(kāi)始和結(jié)束位。

b.當(dāng)單片機(jī)串口接收到第一個(gè)字符的結(jié)束位后會(huì)進(jìn)入中斷，在中斷中主要是將接收到的第一個(gè)字符進(jìn)行存儲(chǔ)在寄存器中，然后繼續(xù)接收第二個(gè)字符，Modbus協(xié)議規(guī)定，第一個(gè)字符與第二個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是1.5個(gè)字符，超過(guò)這個(gè)時(shí)間就將這幀數(shù)據(jù)丟棄。

c.當(dāng)接收完整數(shù)據(jù)幀后，首先對(duì)閾值通信信號(hào)的地址字符進(jìn)行判斷比較，如果與單片機(jī)的地址不同，則單片機(jī)對(duì)這幀數(shù)據(jù)直接不予理會(huì)，如果與單片機(jī)的地址相同，相應(yīng)單片機(jī)就要對(duì)這幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解析同時(shí)發(fā)送回應(yīng)消息，發(fā)回去的是單片機(jī)地址消息，告知閾值發(fā)送模塊哪個(gè)單片機(jī)接收到了該幀數(shù)據(jù)。

d.按照功能碼解析相應(yīng)的功能，功能代碼就是告訴設(shè)備需要執(zhí)行哪些行為，在這里主要使用到1種功能碼：06H，寫(xiě)寄存器數(shù)據(jù)，即將值寫(xiě)入到單片機(jī)的寄存器里面；功能碼之后就是解析數(shù)據(jù)位，代表要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)寄存器地址及具體的數(shù)值；最后字符是CRC校驗(yàn)，CRC校驗(yàn)是一種數(shù)據(jù)算法，是用來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)錯(cuò)的。接收方接收到數(shù)據(jù)后，把一幀數(shù)據(jù)除最后一個(gè)字符外的字符進(jìn)行CRC計(jì)算，計(jì)算完了再和該幀數(shù)據(jù)最后一位字符進(jìn)行比較。最后一位字符是將該幀數(shù)據(jù)除最后一個(gè)字符外的字符進(jìn)行特定的算法計(jì)算，計(jì)算完后生成了一個(gè)16bit的數(shù)據(jù)，作為CRC校驗(yàn)碼，添加在一幀數(shù)據(jù)的最后。如果比較結(jié)果相同則認(rèn)為數(shù)據(jù)正常，將數(shù)據(jù)附給P0口，將P0作為與數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的輸入端連接的接口，如果比較不相同，則說(shuō)明數(shù)據(jù)在傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤，這幀數(shù)據(jù)將被丟棄，而閾值發(fā)送模塊會(huì)在得不到回應(yīng)后做相應(yīng)的處理錯(cuò)誤處理。

e.等待下一幀數(shù)據(jù)。

圖3為模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的具體電路圖，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊由數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片U4、外圍電路以及運(yùn)放芯片U3組成，數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片可以選擇為DAC0832芯片，DAC0832芯片是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與單片機(jī)完全兼容。數(shù)模芯片可選用比DAC0832芯片更高分辨率的，按實(shí)際情況可選擇8位或者16位類(lèi)型，以保證有足夠高的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)精度，因DAC0832芯片的默認(rèn)是以電流形式輸出，為獲得電壓，需在數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片外圍加運(yùn)放芯片，DAC0832芯片內(nèi)置了反饋電阻，用于輸出電壓信號(hào)。運(yùn)放芯片U3的反饋電阻可通過(guò)R_FB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。I_OUT1、I_OUT2為DAC0832電流輸出端，兩個(gè)都可作為輸出。V_REF為基準(zhǔn)電壓輸入線，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的電壓輸出范圍，V_REF輸出電壓為-15V～+15V，若R_FB選用片內(nèi)固有電阻，則電壓輸出范圍為±15V。外接運(yùn)放芯片的輸入電阻高，輸出電阻低，需要的輸入電流小，而它的驅(qū)動(dòng)能力非常大，起到阻抗匹配的作用。

圖4為信號(hào)濾波模塊的具體電路圖，信號(hào)濾波模塊為二階有源巴斯沃特低通濾波電路，恰當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)因數(shù)Q保證了信號(hào)濾波模塊通頻帶末端增益平坦，合適的截止頻率保證了信號(hào)濾波模塊輸出電壓既不會(huì)被衰減又有效的濾掉了由將閾值數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換閾值模擬信號(hào)而帶來(lái)的紋波，電阻R7和電阻R8均選用15kΩ，電容C7和電容C8均選用0.1μF，用于保證合適的截止頻率。品質(zhì)因素Q選擇為0.7，可以通過(guò)濾波將閾值數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換閾值模擬信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的鋸齒紋波濾掉，衰減可達(dá)40dB以上。

圖5為電壓比較模塊的具體電路圖，電壓比較模塊由專(zhuān)用比較器及外圍電路構(gòu)成。專(zhuān)用比較器的延時(shí)短且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，專(zhuān)用比較器選擇型號(hào)為L(zhǎng)M311的比較器，濾波后的閾值模擬信號(hào)通過(guò)R9送入比較器LM311的同相端，保護(hù)信號(hào)經(jīng)由P3端口進(jìn)入比較器LM311，將濾波后的閾值模擬信號(hào)與要保護(hù)的信號(hào)做比較，當(dāng)保護(hù)信號(hào)小于閾值時(shí)，比較器輸出高電平，經(jīng)電光轉(zhuǎn)化模塊變?yōu)楣庑盘?hào)，有光代表此時(shí)無(wú)故障產(chǎn)生，若輸出為低電平，經(jīng)光電模塊轉(zhuǎn)換后無(wú)光信號(hào)產(chǎn)生，控制系統(tǒng)收不到光信號(hào)將立即進(jìn)行快速保護(hù)，同時(shí)在專(zhuān)用比較器的輸入端并接了一個(gè)大電阻R10，用于提供專(zhuān)用比較器U5內(nèi)部偏置電流的通道，通常取值在兆歐以上。電阻R9和電阻R1為匹配電阻，R9和R1阻值要考慮到阻抗匹配的問(wèn)題，考慮給專(zhuān)用比較器U5提供內(nèi)部偏置電流的通道，同時(shí)應(yīng)考慮前后級(jí)的阻抗匹配問(wèn)題，一般阻值相同，R16為上拉電阻，通?？蛇x范圍為1kΩ-15kΩ，專(zhuān)用比較器的輸出高電平為15V，需接穩(wěn)壓管穩(wěn)壓到5V左右輸入到光電轉(zhuǎn)化模塊中。

圖6為電光轉(zhuǎn)化模塊的具體電路圖，電光轉(zhuǎn)換電路由門(mén)電路和光發(fā)射芯片U9構(gòu)成。電光轉(zhuǎn)化模塊用于高壓隔離，門(mén)電路的選擇應(yīng)考慮電路的邏輯以及后級(jí)器件的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，光發(fā)射器應(yīng)選擇較容易封裝的芯片，同時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的傳輸速率。門(mén)電路由芯片7402和芯片SN75451B構(gòu)成，芯片7402為4個(gè)或非門(mén)邏輯電路，芯片SN75451B為雙與門(mén)邏輯電路，使用芯片7402中一個(gè)或非門(mén)和芯片SN75451B中一個(gè)與門(mén)組成門(mén)電路，門(mén)電路用于驅(qū)動(dòng)光發(fā)射芯片。光發(fā)射芯片U9可以采用型號(hào)為HFBR-1414的光發(fā)射器，驅(qū)動(dòng)電流為43mA，其內(nèi)嵌了發(fā)光二極管，電壓降為1.6V，采用5V供電，故R3應(yīng)為75～80Ω左右。

圖7為快速保護(hù)裝置在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的延時(shí)結(jié)果，通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)ECRH信號(hào)，如圖7(a)所示在電壓比較模塊的施加的保護(hù)信號(hào)分別為方波時(shí)，裝置的延時(shí)時(shí)間分別為550ns，如圖7(b)所示在電壓比較模塊的施加的保護(hù)信號(hào)為三角波時(shí)，裝置的延時(shí)時(shí)間分別為200ns。由此可知，快速保護(hù)裝置在不到1μs的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了響應(yīng)，滿足J-TEXT ECRH快速保護(hù)的要求。

圖8為陰極電壓為-70kV時(shí)快速保護(hù)裝置的實(shí)際測(cè)量結(jié)果，圖中Vc為陰極電壓，右側(cè)縱坐標(biāo)為遠(yuǎn)程設(shè)定的閾值，陰極電壓輸出后先經(jīng)過(guò)了20000:1的分壓再進(jìn)入快速保護(hù)裝置，閾值-4V對(duì)應(yīng)著-80kV，以此類(lèi)推，當(dāng)陰極電壓開(kāi)到-70kV時(shí)，經(jīng)分壓器電壓輸出為-3.5V，此時(shí)保護(hù)信號(hào)閾值設(shè)定在-3V(-60kV)左右，其對(duì)應(yīng)上位機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)定的參數(shù)為0x34，從圖8中實(shí)線可以看出，由于-3V大于-3.5V，陰極電壓并沒(méi)有上升到-70kV(圖中虛線部分),陰極電壓在-60kV左右經(jīng)T_C時(shí)間降為0，T_C為陰極的關(guān)斷時(shí)間，陰極關(guān)斷時(shí)間為20μs。上述結(jié)果表明快速保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)到了故障，將故障信號(hào)傳給了控制系統(tǒng)使其及時(shí)的關(guān)斷了陰極電源。

本發(fā)明基于485總線和光纖結(jié)構(gòu)，可以對(duì)超過(guò)16個(gè)信號(hào)的ECRH系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定閾值及高壓隔離快速保護(hù)，更有調(diào)節(jié)精度高，安全性高，隔離度高，調(diào)試方便，易擴(kuò)展等特點(diǎn)，實(shí)際測(cè)試中表現(xiàn)出色，保障了ECRH系統(tǒng)的安全。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，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)。