650nm模拟光纤收发器 开关柜弧光检测专家

关键词：AFBR-S10TR001Z 光纤收发器 弧光检测 高可靠性收发器 弧光传感器

开关柜作为一种电气设备，作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，起到对用电设备进行开合、控制和保护的作用。

电弧短路作为开关柜中的常见故障，一旦发生，便会辐射出巨大的声、光、电、热等能量，如果断开不及时，将会导致电力系统与用电设备毁坏，甚至人身伤亡。因此必须采取有效措施，迅速将电弧熄灭，以保证开关电器正常运行。电弧故障保 护的基本思想是实时检测故障电弧的弧光或电流、电压信号，当信号幅值超过预定的阈值时启动控制系统，使断路器工作。光检测的方式相较于传统的电流、电压检 测方式，不仅能够产生极快的响应，同时具有超低的传输延时，可以大大降低检测系统的响应时间，此外，光在探测器工作的复杂EMI环境中具有极强的稳定性。 因此光检测已经成为目前弧光检测最好的方式。

针对开关柜中电弧的光检测，世强供应商Avago推出了一款650nm高可靠性模拟光纤收发器装置（AFBR-S10TR001Z），该设备可以在-40℃到﹢85℃环境工作。同时系统设计人员能够采用该装置，在1毫米塑料光纤（POF）上设计出弧光传感器。其外形与内部结构如图1所示。

图1 AFBR-S10TR001Z外形与内部结构图

AFBR-S10TR001Z主要有发射器和接收器两部分构成。发射器包含一个LED，中心发射波长为650nm。接收器包含一个ASIC，它集成了一个光电管（PD）和一个跨阻放大器（TIA）。这个ASIC提供了模拟电压输出到拉弧监控单元。

图2 收发器中光电管的相对光谱灵敏度曲线

图2为收发器中光电管的相对光谱灵敏度曲线，黑线表明集成在收发器中的ASIC的光电管的相对光谱灵敏度是与输入光的光波长相关的。蓝线描绘的是典型的弧光光谱。光电管的响应完全覆盖了弧光的光谱范围，保证了对弧光事件的完全检测。AFBR-S10TR001Z的典型应用电路如图3所示。

图3 AFBR-S10TR001Z的典型应用电路