CN106067737A - 一种自取能供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自取能供电方法，将低感高阻值电阻R1与正温度系数电阻R2并联构成一个基本单元，将多个所述的基本单元串联，当两端电压较低时，流过各单元电流小于正温度系数电阻的触发关断电流，PTC电阻值较小，实现低压取能，当两端电压高时，流过正温度系数电阻电流大于正温度系数电阻触发关断电流，PTC呈现兆欧姆级电阻，取能电流通过低感高阻值电阻R1流过。本发明既可以适用于交流电压自取能也可以适用于直流电压自取能，而且同一组取能参数条件下有很宽的取能电压工作范围，实现的自取能单元表现为高电阻特性，对被取能回路分布参数无影响。

Description

一种自取能供电方法
技术领域
本发明涉及高压控制及信号检测技术领域，尤其涉及一种自取能供电方法。
背景技术
在高压应用场合，高压侧的各种控制模块、信号检测模块的安全供电一直是一个需要解决的问题。常用的安全供电方法有电磁隔离供电及耦合取能供电。电磁隔离供电，采用高电压隔离等级变压器隔离供电，该方案优点是能实现安全隔离供电，供电功率大且电源稳定。
该方案的缺点是需要采用一级或多级隔离变压器，同时对所用电缆绝缘要求严格，应用成本高且施工复杂。耦合取能供电，通常用在大功率器件串联场合，通过阻容耦合获取电能，该方案的优点是耦合取能直接悬浮在高压侧，不需要外接电源线即不需要考虑绝缘隔离问题。该方案也存在明显缺点，耦合取能单元依赖阻容耦合单元，该单元的加入会影响整个高压回路分布参数从而影响高压设备整体电气性能。此外阻容耦合在外部电压宽范围变化条件下有效取能区间小，难以实现连续稳定供电，所以阻容耦合取能只能适用于交流电压而无法在直流电压场合应用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种自取能供电方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自取能供电方法，由低感高阻值电阻及正温度系数电阻(PTC)、单相整流桥、滤波及稳压电路构成。将低感高阻值电阻R1与正温度系数电阻R2并联构成一个基本单元，再将多个所述的基本单元串联，当两端电压较低时，流过各单元电流小于正温度系数电阻的触发关断电流，PTC电阻值较小，实现低压取能，当两端电压高时，流过正温度系数电阻电流大于正温度系数电阻触发关断电流，PTC呈现兆欧姆级电阻，取能电流通过低感高阻值电阻R1流过；在多个基本单元串联后级通过4个整流二极管D1、D2、D3、D4构成的单相整流桥对获得电压整流，在整流器后并联有滤波电容C1和稳压芯片U1，通过电容C1滤波、储能后由稳压芯片U1稳压，稳压芯片U1并联有滤波电容C2，使稳压芯片U1输出经稳压的电压Vdc，实现从20V到额定U及-20V到负额定-U宽区间自取能并输出所需电源。所述的多个基本单元的个数N由公式N>Urate/U确定，Urate为所需的额定工作电压，U为基本单元所取用的电阻耐压值。其中低感高阻值电阻参数及正温度系数电阻参数根据最高工作电压不同有不同的选择。低感高阻值电阻与正温度系数电阻组成基本单元，基本单元非线性电阻特性具有自动均压及限流作用。
通过电阻串联单元得到的电压信号由4个二极管组成的整流桥整流，然后通过电容滤波储能，再由稳压芯片得到所要的电源电压，本发明稳压芯片采用7805，得到5V直流电源电压。
滤波、储能、稳压除本发明给出的实施电路外，还有其它电路实现，而不局限于本发明所提及的方案。
本发明的优点是：本发明使用低感高阻值电阻与正温度系数电阻构成自取能电路直接并联在高压元件或设备两端，对高压回路参数没有影响；自取能电路两端的电压变化范围很宽时，自取能电路仍能有效获取电能，实现连续供电；自取能电路两端电压无论是直流电压还是交流电压，自取能电路都能有效获取电能，实现连续供电。
附图说明
图1为自取能电阻单元电路图。
图2为本发明电路图。
图3为自取能电路测试原理图。
图4为自取能电路两端是直流电压的测试波形图。
图5为自取能电路两端是交流电压的测试波形图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种自取能供电方法，将低感高阻值电阻R1与正温度系数电阻R2并联构成一个基本单元，将多个所述的基本单元串联，当两端电压较低时，流过各单元电流小于正温度系数电阻的触发关断电流，PTC电阻值较小，实现低压取能，当两端电压高时，流过正温度系数电阻电流大于正温度系数电阻触发关断电流，PTC呈现兆欧姆级电阻，取能电流通过低感高阻值电阻R1流过；在多个基本单元串联后级通过4个整流二极管D1、D2、D3、D4构成的整流桥对获得电压整流，在整流器后并联有电容C1和稳压芯片U1，通过电容C1滤波、储能后由稳压芯片U1稳压，稳压芯片U1并联有滤波电容C2，使稳压芯片U1输出经稳压的电压Vdc，实现从20V到额定U及-20V到负额定-U宽区间自取能并输出所需电源。由于基本单元的电阻特性，使得该取能单元既能适应两端是交流电压的自取能，也能实现两端直流电压的自取能。
基本单元的个数N，根据所需的额定工作电压Urate以及基本单元所取用的电阻耐压值U，由以下公式计算确定，其中低感高阻值电阻参数及正温度系数电阻参数根据最高工作电压不同有不同的选择。
N>Urate/U
在本实施方式中，所需的额定工作电压为4000V，低感高阻值电阻参数及正温度系数电阻参数选择耐压为250V的电阻，采用的基本单元为20个。
自取能电路中有20个基本单元串联，基本单元如图1所示，由低感大阻值电阻R1与正温度系数电阻R2组成。
二极管D1、D2、D3、D4组成的整流电路对由P1、P2两端输入的电压经20个电阻单元后电压整流。
整流后电压信号通过电容C1滤波并储能。
C1滤波后级接入稳压器件U1，本发明U1使用的是7805稳压芯片，U1输出级并联滤波电容C2，使U1输出经稳压的电压Vdc。
本发明按照如图3测试方法测试，P1、P2两端是直流电压时的测试波形如图4；P1、P2两端是交流电压时的测试波形如图5。通道1是P1、P2两端电压，通道2是自取能稳压后电压Vdc，通道3是输入电流。

Claims (2)

1.一种自取能供电方法，其特征在于：由低感高阻值电阻及正温度系数电阻、单相整流桥、滤波及稳压电路构成。
2.根据权利要求1所述的一种自取能供电方法，其特征在于：将低感高阻值电阻R1与正温度系数电阻R2并联构成一个基本单元，将多个所述的基本单元串联，当两端电压较低时，流过各单元电流小于正温度系数电阻的触发关断电流，PTC电阻值较小，实现低压取能，当两端电压高时，流过正温度系数电阻电流大于正温度系数电阻触发关断电流，PTC呈现兆欧姆级电阻，取能电流通过低感高阻值电阻R1流过；在多个基本单元串联后级通过4个整流二极管D1、D2、D3、D4构成的单相整流桥对获得电压整流，在整流器后并联有滤波电容C1和稳压芯片U1，通过电容C1滤波、储能后由稳压芯片U1稳压，稳压芯片U1并联有滤波电容C2，使稳压芯片U1输出经稳压的电压Vdc，实现从20V到额定U及-20V到负额定-U宽区间自取能并输出所需电源。
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