CN104052316A - 一种自动投切单相整流桥串联电路 - Google Patents

一种自动投切单相整流桥串联电路 Download PDF

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Abstract

一种自动投切单相整流桥串联电路，包括相连接的电磁线圈TA、整流电路、集成稳压电路以及供电电路，其特征在于：还包括一切换电路，所述整流电路包括串联连接的低压整流桥BG1和高压整流桥BG2，所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2输入端串联、输出端共地并联，所述切换电路通过是否短路所述高压整流桥BG2切换所述低压整流桥BG1全波/所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流。采用本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路带来的有益效果为：本发明通过恒压比较器控制MOS开关Q导通，实现控制低压整流桥全波整流，当输入电压低于限压阀值时可以最大限度的收集能量，减少能量损失，保证在高压线路低负荷，甚至空载情况下传感器供电。

Description

一种自动投切单相整流桥串联电路
技术领域
本发明涉及一种限压切换串联整流桥电路，用于CT取电电路中二次回路整流，提供1V/40μA～20V/50mA宽动态范围供电，用于安装在10kV～110kV高压输配电线路上的自供电传感器供电。
背景技术
在电力高压自供电传感器中，CT感应取电普遍使用，对电压低于3V的弱电源能量利用采用倍压整流方式，提高电压幅值，以适应稳压集成电路的输入要求，弱电源能量损耗很大，常常达不到供电要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种自动投切单相整流桥串联电路。
按照本发明提供的一种自动投切单相整流桥串联电路采用的主要技术方案为：包括相连接的电磁线圈TA、整流电路、集成稳压电路以及供电电路，还包括一切换电路，所述整流电路包括串联连接的低压整流桥BG1和高压整流桥BG2，所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2输入端串联、输出端共地并联，所述切换电路通过是否短路所述高压整流桥BG2切换所述低压整流桥BG1全波/所述低压整流桥和所述高压整流桥分别半波整流。
本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路还可具有如下附属技术特征：
所述切换电路包括相连接恒压比较器CP、MOS开关Q以及连接在所述恒压比较器上的电阻R1-R4，所述R1分别与所述低压整流桥BG1输出和集成稳压电路相连接，所述MOS开关Q的两端连接在所述高压整流桥BG2上，所述电磁线圈TA二次输出感应电流向所述整流电路，所述恒压比较器CP感应交流电压大小输出所述MOS开关Q控制信号，所述MOS开关Q控制所述低压整流桥BG1全波/半波整流，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
所述恒压比较器CP输出控制信号驱动所述MOS开关Q导通，所述高压整流桥BG2短路，所述低压整流桥BG1全波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
所述恒压比较器CP输出反转控制信号驱动所述MOS开关Q断开，所述低压整流桥BG2和所述高压整流桥BG1分别半波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
所述集成稳压电路包括相连接的滤波电容C1、C2，稳压管D1，二极管D2，升压单元和降压单元，经所述整流电路整流后输出的脉动直流经过所述滤波电容C1和C2滤波，进入所述升压单元或降压单元输出至供电电路，所述稳压管D1限制所述恒压比较器CP和所述升压单元电压。
所述低压整流桥BG1全波整流时，输出的脉动直流经所述滤波电容C1滤波后，进入所述升压单元。
所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流时，经所述滤波电容C1滤波后输出至所述降压单元，经所述滤波电容C2滤波后输出至所述升压单元。
所述MOS开关Q为KD2305型P-MOS管。
所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2均由四个低导通电压二极管搭建而成。
所述电磁线圈TA二次输出感应电流范围为1～20Vac。
采用本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路带来的有益效果为：本发明通过恒压比较器控制MOS开关Q导通，实现控制低压整流桥全波整流，当输入电压低于限压阀值时可以最大限度的收集能量，减少能量损失，保证在高压线路低负荷，甚至空载情况下传感器供电；当线路负荷较大时，需要对CT输出能量进行抑制，避免对后续电路形成冲击，高压和低压整流桥串联半波整流即分散了功率分布，又降低了功率冲击，同时很好的自适应了CT供电超宽动态输入范围电源应用。
附图说明
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详述：
如图1所示，按照本发明提供的一种自动投切单相整流桥串联电路的实施例，包括相连接的电磁线圈TA、整流电路1、集成稳压电路2以及供电电路3，还包括一切换电路4，所述整流电路1包括串联连接的低压整流桥BG1和高压整流桥BG2，所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2输入端串联、输出端共地并联，所述切换电路4的两端连接在所述高压整流桥BG2上，所述切换电路4通过短路所述高压整流桥BG2切换所述低压整流桥BG1全波/半波整流，本发明通过切换电路4通过切换是否短路高压整流桥BG2，实现低压整流桥BG1全波或所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流，很好的自适应了CT供电超宽动态输入范围电源应用，解决低负荷感应供电能量拾取设计，并兼容高负荷感应供电一体化设计。
参见图1，按照本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路，所述切换电路4包括相连接恒压比较器CP、MOS开关Q以及连接在所述恒压比较器CP上的电阻R1-R4，所述R1与所述集成稳压电路2相连接，所述MOS开关Q的两端连接在所述高压整流桥BG2输入端上，所述电磁线圈TA二次输出感应电流向所述整流电路1，所述恒压比较器CP感应交流电压大小输出所述MOS开关Q控制信号，所述MOS开关Q控制所述低压整流桥BG1全波/半波整流，整流后的交流电压经所述集成稳压电路2输出至所述供电电路3，所述电磁线圈TA二次输出感应电流范围为1～20Vac。
参见图1，按照本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路，电磁线圈TA二次输出感应电流向整流桥串联电路输入超宽动态范围交流能量，自动投切单相整流桥串联电路，将电磁线圈二次输出范围分成1～5.2Vac和5.2～20Vac两个工作范围，如图1所示，保证低压弱能量高效率收集和常规电源一体化设计。1～5.2Vac范围，MOS开关Q导通短路高压整流桥，高压整流桥BG2不工作，低压整流桥BG1全波整流，经过集成稳压电路2输出5Vdc电源给供电电路3，进行能量收集；5.2～20Vac范围，MOS开关Q关断，低压整流桥BG1和高压整流桥BG2半波整流工作，经过集成稳压电路，输出5Vdc给供电电路充电，向负载提供工作电源。
参见图1，按照本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路，所述恒压比较器CP输出控制信号驱动所述MOS开关Q导通，所述高压整流桥BG2短路，所述低压整流桥BG1全波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路2输出至所述供电电路3，所述恒压比较器CP输出反转控制信号驱动所述MOS开关Q断开，所述低压整流桥BG2和所述高压整流桥BG1分别半波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路2输出至所述供电电路3，所述集成稳压电路2包括相连接的滤波电容C1、C2，稳压管D1，二极管D2，升压单元21和降压单元22，经所述整流电路1整流后输出的脉动直流经过所述滤波电容C1和C2滤波，进入所述升压单元21或降压单元22输出至供电电路3，所述稳压管D1限制所述恒压比较器CP和所述升压单元21电压。
参见图1，按照本发明提供的自动投切单相整流桥串联电路，所述低压整流桥BG1全波整流时，输出的脉动直流经所述滤波电容C1滤波后，进入所述升压单元21，所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流时，经所述滤波电容C1滤波后输出至所述降压单元22，经所述滤波电容C2滤波后输出至所述升压单元21。
其工作原理为:
低压整流桥BG1和高压整流桥BG2交流输入端串联，恒压比较器CP和MOS开关Q自动投切高压整流桥BG2投入工作与否，共同组成自动投切单相整流桥串联电路，这是电路设计的核心。
超低功耗比较器CP选用TS881，上电时由3.3V电池供电，当电源输出电压Vout建立后，由电源供电；提供1个4.6Vdc反转的MOS开关Q控制信号。MOS开关选用KD2305型P-MOS管，低压整流桥BG1和高压整流桥BG2由8个1SS420低导通电压二极管搭建，整流压降<0.8V；当交流电压低于5.2Vac时，MOS开关Q导通，高压整流桥BG2不工作，低压整流桥BG1全波整流工作，输出的脉动直流经过电容器C1滤波，进入升压单元ADP5090输出5Vdc电源，给超级电容器C3充电，并向负载供电；当交流电压高于5.2Vac时，比较器CP翻转，MOS开关Q截止，由于2个整流桥输出共地，低压整流桥BG1限幅负半波整流、高压整流桥BG2正半波整流工作，输出的脉动直流经过电容器C1、C2滤波，分别进入升压单元ADP5090和降压单元LTC1625输出5Vdc电源，给超级电容器C3充电，并向负载供电。
稳压管D1用来限制进入比较器和升压单元的电压；二极管D2提供比较器CP外供电源路径，隔离并限制电池Vbat放电范围；电磁线圈TA采用开口铁芯设计，降低大电流时铁心饱和程度，并大幅度降低感应能量密度，变比为1:6000，感应电流范围1～2000A，线圈二次输出范围40μA/0.8Vp～50mA/20Vp。

Claims (10)

1.一种自动投切单相整流桥串联电路，包括相连接的电磁线圈TA、整流电路、集成稳压电路以及供电电路，其特征在于：还包括一切换电路，所述整流电路包括串联连接的低压整流桥BG1和高压整流桥BG2，所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2输入端串联、输出端共地并联，所述切换电路通过是否短路所述高压整流桥BG2切换所述低压整流桥BG1全波/所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流。
2.如权利要求1所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述切换电路包括相连接恒压比较器CP、MOS开关Q以及连接在所述恒压比较器上的电阻R1-R4，所述R1分别与所述低压整流桥BG1输出和所述集成稳压电路相连接，所述MOS开关Q的两端连接在所述高压整流桥BG2输入上，所述电磁线圈TA二次输出感应电流向所述整流电路，所述恒压比较器CP感应交流电压大小输出所述MOS开关Q控制信号，所述MOS开关Q控制所述低压整流桥BG1全波/半波整流，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
3.如权利要求2所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述恒压比较器CP输出控制信号驱动所述MOS开关Q导通，所述高压整流桥BG2短路，所述低压整流桥BG1全波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
4.如权利要求2所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述恒压比较器CP输出反转控制信号驱动所述MOS开关Q断开，所述低压整流桥BG2和所述高压整流桥BG1分别半波整流交流电压信号，整流后的交流电压经所述集成稳压电路输出至所述供电电路。
5.如权利要求2所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述集成稳压电路包括相连接的滤波电容C1、C2，稳压管D1，二极管D2，升压单元和降压单元，经所述整流电路整流后输出的脉动直流经过所述滤波电容C1和C2滤波，进入所述升压单元或降压单元输出至供电电路，所述稳压管D1限制所述恒压比较器CP和所述升压单元电压。
6.如权利要求5所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述低压整流桥BG1全波整流时，输出的脉动直流经所述滤波电容C1滤波后，进入所述升压单元。
7.如权利要求5所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2分别半波整流时，经所述滤波电容C1滤波后输出至所述降压单元，经所述滤波电容C2滤波后输出至所述升压单元。
8.如权利要求2或3或4所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述MOS开关Q为KD2305型P-MOS管。
9.如权利要求5所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述低压整流桥BG1和所述高压整流桥BG2均由四个低导通电压二极管搭建而成。
10.如权利要求1所述的自动投切单相整流桥串联电路，其特征在于：所述电磁线圈TA二次输出感应电流范围为1～20Vac。
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