CN102231573A - 一种适应于小电流在线取电供能电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种供能电源，尤其是涉及一种适应于小电流在线取电供能电源。一种适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，包括主电路开关模块（1）、分别与主电路开关模块（1）相连的电平变换模块（2）和储能单元（3）、分别与储能单元（3）以及电平变换模块（2）相连的比较单元（4）以及一端同时与储能单元（3）和主电路开关模块（1）相连而另一端与比较单元（4）相连的稳压模块（5）。因此，本发明具有如下优点：能适应于配电网负荷大范围电流变化，但取能线圈能够正常工作。

Description

一种适应于小电流在线取电供能电源
技术领域
本发明涉及一种供能电源，尤其是涉及一种适应于小电流在线取电供能电源。
背景技术
通过普通的取能线圈采用电磁感应式：一次侧电流通过线圈转换为交变磁场，交变磁场在二次侧感应出交变电动势。但由于做为线圈骨架的导磁材料存在磁滞现象，磁路损耗并且线圈本身的电阻值，使得取能线圈在一次侧小电流的情况下，其电源内阻较高，在后级电路输入阻抗一定的条件下，直接整流稳压得到的电源在一次侧电流较小的时带负载能力较差，导致后级在线监测部分由于供电无法保证而无法正常稳定工作。而为解决此问题一般是增加导磁材料体积和改变线圈匝数，这样不能改变线圈的一次侧电流-功率曲线，只是使得曲线在垂直移动，即使是降低了最小工作电流，但在大电流情况下磁芯也不会进入饱和区域，为保证后级电路正常工作，还需要增加专门的泻放电路，并且磁芯材料价格高昂，降低50%的最小启动电流，磁性材料成本会上升100%，同时也增加了整个装置的重量。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的取能线圈小电流供电等的技术问题；提供了一种能适应于配电网负荷大范围电流变化，但取能线圈能够正常工作的一种适应于小电流在线取电供能电源。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，包括主电路开关模块、分别与主电路开关模块相连的电平变换模块和储能单元、分别与储能单元以及电平变换模块相连的比较单元以及一端同时与储能单元和主电路开关模块相连而另一端与比较单元相连的稳压模块。
在上述的适应于小电流在线取电供能电源，所述的比较单元包括由并联稳压器Q2、电阻R4、电阻R7、电阻R13组成的电压基准源；由电阻R8、三极管Q3、电阻R14组成的射极跟随器；由电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R15、电阻R1以及双电压比较器U4组成的迟滞比较器；其中，电源输入信号经过电阻R4连接到并联稳压器Q2的1端，并联稳压器Q2的3端接地，并联稳压器Q2的2端与并联稳压器Q2的1端相连并与电阻R7、电阻R13串联接地，电阻R7末端经电阻R8与三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极的一条支路经电阻R14接地，另一条支路经电阻R12连接与双电压比较器U4的3端，双电压比较器U4的3端经电阻R11与双电压比较器U4的1端相连，双电压比较器U4的2端的一条支路经电阻R6与输入电源端连接，另一条支路经电阻R15接地。
在上述的适应于小电流在线取电供能电源，所述的稳压模块包括低压差开关稳压电源U1以及滤波电容C5，其中，低压差开关稳压电源U1的1端与3端相连后连接到电源的输入端，低压差开关稳压电源U1的5端经滤波电容C5接地，低压差开关稳压电源U1的2端直接接地，低压差开关稳压电源U1的4端悬空，上述电阻R1连接于低压差开关稳压电源U1的输出端和双电压比较器U4的1端之间，同时，双电压比较器U4的8端与低压差开关稳压电源U1的输出端直接相连，双电压比较器U4的4端直接接地。
在上述的适应于小电流在线取电供能电源，所述的电平变换模块为电平变化器U3，电容C4以及电容C3；其中电平变化器U3的3端与上述双电压比较器U4的1端直接相连，电平变化器U3的5端与上述低压差开关稳压电源U1的5端直接相连，电容C4连接与电平变化器U3的5端并接地，电容C3两端分别连接与电平变化器U3的4端和电平变化器U3的6端，电平变化器U3的2端直接接地。
在上述的适应于小电流在线取电供能电源，所述的主电路开关模块包括三极管Q1和电阻R2，其中三极管Q1发射极连接于电源输入端，基极经R2连接与上述电平变化器U3的1端，集电极为最终电源输出信号。
在上述的适应于小电流在线取电供能电源，所述的储能单元包括储能电容C9，储能电容C9正极接输入电源正极，负极接地。
因此，本发明具有如下优点：能适应于配电网负荷大范围电流变化，但取能线圈能够正常工作。
附图说明
附图1是本发明的一种原理图；
附图2是本发明的一种工作流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中主电路开关模块1、电平变换模块2、储能单元3、比较单元4、稳压模块5。
实施例：
一种适应于小电流在线取电供能电源，包括主电路开关模块1、分别于主电路开关模块1相连的电平变换模块2和储能单元3、分别与储能单元3以及电平变换模块2相连的比较单元4以及一端同时与储能单元3和主电路开关模块1相连而另一端与比较单元4相连的稳压模块5。
比较单元4包括由并联稳压器Q2、电阻R4、电阻R7、电阻R13组成的电压基准源；由电阻R8、三极管Q3、电阻R14组成的射极跟随器；由电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R15、电阻R1以及双电压比较器U4组成的迟滞比较器；其中，电源输入信号经过电阻R4连接到并联稳压器Q2的1端，并联稳压器Q2的3端接地，并联稳压器Q2的2端与并联稳压器Q2的1端相连并与电阻R7、电阻R13串联接地，电阻R7末端经电阻R8与三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极的一条支路经电阻R14接地，另一条支路经电阻R12连接与双电压比较器U4的3端，双电压比较器U4的3端经电阻R11与双电压比较器U4的1端相连，双电压比较器U4的2端的一条支路经电阻R6与输入电源端连接，另一条支路经电阻R15接地。
稳压模块5包括低压差开关稳压电源U1以及滤波电容C5，其中，低压差开关稳压电源U1的1端与3端相连后连接到电源的输入端，低压差开关稳压电源U1的5端经滤波电容C5接地，低压差开关稳压电源U1的2端直接接地，低压差开关稳压电源U1的4端悬空，上述电阻R1连接于低压差开关稳压电源U1的输出端和双电压比较器U4的1端之间，同时，双电压比较器U4的8端与低压差开关稳压电源U1的输出端直接相连，双电压比较器U4的4端直接接地。
电平变换模块2为电平变化器U3，电容C4以及电容C3；其中电平变化器U3的3端与上述双电压比较器U4的1端直接相连，电平变化器U3的5端与上述低压差开关稳压电源U1的5端直接相连，电容C4连接与电平变化器U3的5端并接地，电容C3两端分别连接与电平变化器U3的4端和电平变化器U3的6端，电平变化器U3的2端直接接地。
主电路开关模块1包括三极管Q1和电阻R2，其中三极管Q1发射极连接于电源输入端，基极经R2连接与上述电平变化器U3的1端，集电极为最终电源输出信号。
储能单元3包括储能电容C9，储能电容C9正极接输入电源正极，负极接地。
工作时，低压差开关稳压电源U1为整个装置提供可靠的工作电源，C9为超级电容，其作用为储能单元。Q2、R4、R7、R13组成了电压基准源，经过R8、Q3、R14组成的射极跟随器增强输出能力。R11、R12、R6、R15、R1、U4组成了迟滞比较器，U3为电平变化器，比较器通过U3控制主电路开关管三极管Q1的开通或关断。
取能线圈经过整流、滤波、稳压进入本发明的输入端。当取能线圈一次侧有小电流时，取能线圈先向超级电容充电，超级电容两端电压会缓慢上升，比较器的同名端接入的是基准电压，异名端接入的是通过分压网络的超级电容两级电压。当超级电容电压超过迟滞比较器的VH值时，比较器输出高电平，经过U3的电平转换，控制PNP三极管导通，从而超级电容向后级电路直接供电。此时，超级电容的电压会因储存能量的减少而减少，当电压减少到迟滞比较器的VL值时，比较器输出低电平，经过U3的电平转换，控制PNP三极管关断，从而是超级电容退出主电路，由取能线圈继续向超级电容充电，准备下一时段的工作。
实验证明，这种工作电源能够在电流大于3A的时候启动。能够适应配电网大范围的电流变化。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了主电路开关模块1、电平变换模块2、储能单元3、比较单元4、稳压模块5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (6)

1.一种适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，包括主电路开关模块（1）、分别与主电路开关模块（1）相连的电平变换模块（2）和储能单元（3）、分别与储能单元（3）以及电平变换模块（2）相连的比较单元（4）以及一端同时与储能单元（3）和主电路开关模块（1）相连而另一端与比较单元（4）相连的稳压模块（5）。
2.根据权利要求1所述的适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，所述的比较单元（4）包括由并联稳压器Q2、电阻R4、电阻R7、电阻R13组成的电压基准源；由电阻R8、三极管Q3、电阻R14组成的射极跟随器；由电阻R11、电阻R12、电阻R6、电阻R15、电阻R1以及双电压比较器U4组成的迟滞比较器；其中，电源输入信号经过电阻R4连接到并联稳压器Q2的1端，并联稳压器Q2的3端接地，并联稳压器Q2的2端与并联稳压器Q2的1端相连并与电阻R7、电阻R13串联接地，电阻R7末端经电阻R8与三极管Q3的基极相连，三极管Q3发射极的一条支路经电阻R14接地，另一条支路经电阻R12连接与双电压比较器U4的3端，双电压比较器U4的3端经电阻R11与双电压比较器U4的1端相连，双电压比较器U4的2端的一条支路经电阻R6与输入电源端连接，另一条支路经电阻R15接地。
3.根据权利要求2所述的适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，所述的稳压模块（5）包括低压差开关稳压电源U1以及滤波电容C5，其中，低压差开关稳压电源U1的1端与3端相连后连接到电源的输入端，低压差开关稳压电源U1的5端经滤波电容C5接地，低压差开关稳压电源U1的2端直接接地，低压差开关稳压电源U1的4端悬空，上述电阻R1连接于低压差开关稳压电源U1的输出端和双电压比较器U4的1端之间，同时，双电压比较器U4的8端与低压差开关稳压电源U1的输出端直接相连，双电压比较器U4的4端直接接地。
4.根据权利要求3所述的适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，所述的电平变换模块（2）为电平变化器U3，电容C4以及电容C3；其中电平变化器U3的3端与上述双电压比较器U4的1端直接相连，电平变化器U3的5端与上述低压差开关稳压电源U1的5端直接相连，电容C4连接与电平变化器U3的5端并接地，电容C3两端分别连接与电平变化器U3的4端和电平变化器U3的6端，电平变化器U3的2端直接接地。
5.根据权利要求4所述的适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，所述的主电路开关模块（1）包括三极管Q1和电阻R2，其中三极管Q1发射极连接于电源输入端，基极经R2连接与上述电平变化器U3的1端，集电极为最终电源输出信号。
6.根据权利要求1所述的适应于小电流在线取电供能电源，其特征在于，所述的储能单元（3）包括储能电容C9，储能电容C9正极接输入电源正极，负极接地。
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