CN106410868B - 一种无整流桥取电电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无整流桥取电电路，通过MOS管和二极管构成了无整流桥的整流变化电路，解决了现有技术中带有整流桥的整流变换电路有多处能量转换造成的多级损耗的技术问题。本发明实施例包括：取电升压模块、与所述取电升压模块电性连接的整流模块、与所述整流模块电性连接的滤波稳压模块；所述整流模块具体包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二极管Ds1、第二二极管Ds2、第三二极管D1、第四二极管D2。

Description

一种无整流桥取电电路

技术领域

本发明涉及感应取电领域，尤其涉及一种无整流桥取电电路。

背景技术

随着电力行业水平的不断提升，工作在输配电线路上的在线监测设备越来越多。对输电线路进行在线监测时，其电源的供给是关键问题之一。电力系统在线监测设备最常用的供电方式是感应取能供电，该方式通过取能磁芯采集线路周围电磁场中的能量，再通过整流变换电路将二次侧的交流信号转换为稳定的直流信号，为微处理器和通信单元供电。

现有的感应取电方式中的整流变换电路均采用带有整流桥的整流模块。

然而，现有技术具有一定缺陷，就是带有整流桥的整流变换电路会有多处能量转换，因此会增加损耗。

发明内容

本发明实施例公开了一种无整流桥取电电路，通过MOS管和二极管构成了无整流桥的整流变化电路，解决了现有技术中带有整流桥的整流变换电路有多处能量转换造成的多级损耗的技术问题。

本发明实施例提供了一种无整流桥取电电路，包括：取电升压模块、与所述取电升压模块电性连接的整流模块、与所述整流模块电性连接的滤波稳压模块；

所述整流模块具体包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二极管Ds1、第二二极管Ds2、第三二极管D1、第四二极管D2；

所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的源极相连并接地，所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极并联在所述取电升压模块上；

所述第一MOS管S1的源极连接所述第一二极管Ds1的正极，所述第一MOS管S1的漏极连接所述第一二极管Ds1的负极；

所述第二MOS管S2的源极连接所述第二二极管Ds2的正极，所述第二MOS管S2的漏极连接所述第二二极管Ds2的负极；

所述第三二极管D1和所述第四二极管D2的正极分别连接所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极，所述第三二极管D1和所述第四二极管D2的负极相连并作为直流电压输出端。

可选地，

所述无整流桥取电电路还包括连接在所述整流模块的直流电压输出端和所述整流模块的MOS管栅极之间的用于放大电流的多谐振荡器模块。

可选地，

所述多谐振荡器模块具体包括放大器M、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻Rg、第一电容C0；

所述第一电阻R1的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第一电阻R1另一端连接所述整流模块的所述直流电压输出端；

所述第二电阻R2的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第二电阻R2的另一端接地；

所述第三电阻R3的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第三电阻R3的另一端连接所述放大器M的输出；

所述第四电阻R4的一端连接所述放大器M的负向输入，所述第四电阻R4的另一端连接所述放大器M的输出所述第一电容C0的一端连接所述放大器M的负向输入，另一端接地；

所述第五电阻Rg的一端连接所述放大器M的输出，所述第五电阻Rg的另一端连接所述整流模块的栅极。

可选地，

所述取电升压模块具体包括：套接在高压线路上的取能互感器TA1、升压变压器TA2；

所述取能互感器TA1的二次侧连接所述升压变压器TA2的一次侧；

所述升压变压器TA2的二次侧并联在所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极两端。

可选地，

所述滤波稳压模块具体包括并联在所述MOS管栅极和所述直流电压输出端两端的第二电容C1和稳压二极管Z。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1、本发明实施例通过MOS管和二极管构成了无整流桥的整流变化电路，解决了现有技术中带有整流桥的整流变换电路有多处能量转换造成的多级损耗的技术问题，同时不需要添加后备电池实现启动。

2、本发明实施例可以通过调节多谐振荡器模块中电阻和电容的参数，可调节输出信号的占空比，也就是调节推挽电路的门控脉冲，保证一个直流电压输出的恒定。

3、第二电容C1起到了滤波的作用，稳压二极管Z保证电压维持在MOS管开关的安全操作范围内，保证系统的稳定性。

4、本发明实施例使用取能线圈的电感和升压变压器的漏感作为储能元件，消除了在电路中再增加一个单独的电感器的需要，从而降低了电源管理电路的复杂性。

5、本发明实施例使得电路可以在很小的输入下启动，而滤波稳压模块保证了电压较高时输出端也能正常输出，因此电路有着很宽的操作范围。

6、本发明实施例属于电源管理的应用，可以有效推进在线监测装置向小型化、低功耗方向发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种无整流桥取电电路的电路图；

图2为本发明实施例中提供的一种无整流桥取电电路的调节多谐振荡器模块的电路图；

图3至图6为本发明实施例中提供的一种无整流桥取电电路的四个工作模式示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种无整流桥取电电路，通过MOS管和二极管构成了无整流桥的整流变化电路，解决了现有技术中带有整流桥的整流变换电路有多处能量转换造成的多级损耗的技术问题。

请参阅图1至图2，本发明实施例中提供的一种无整流桥取电电路的一个实施例包括：取电升压模块、与取电升压模块电性连接的整流模块、与整流模块电性连接的滤波稳压模块；

整流模块具体包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二极管Ds1、第二二极管Ds2、第三二极管D1、第四二极管D2；

第一MOS管S1和第二MOS管S2的源极相连并接地，第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏极并联在取电升压模块上；

第一MOS管S1的源极连接第一二极管Ds1的正极，第一MOS管S1的漏极连接第一二极管Ds1的负极；

第二MOS管S2的源极连接第二二极管Ds2的正极，第二MOS管S2的漏极连接第二二极管Ds2的负极；

第三二极管D1和第四二极管D2的正极分别连接第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏极，第三二极管D1和第四二极管D2的负极相连并作为直流电压输出端。

无整流桥取电电路还包括连接在整流模块的直流电压输出端和整流模块的MOS管栅极之间的用于放大电流的多谐振荡器模块，从而可以在原边电流很小的情况下，通过多谐振荡器模块放大电流作为MOS管的门控脉冲启动整流模块，进而启动感应取电电源，保证了取电电源能有很宽的工作范围。

多谐振荡器模块具体包括放大器M、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻Rg、第一电容C0；

第一电阻R1的一端连接放大器M的正向输入，第一电阻R1另一端连接整流模块的直流电压输出端；

第二电阻R2的一端连接放大器M的正向输入，第二电阻R2的另一端接地；

第三电阻R3的一端连接放大器M的正向输入，第三电阻R3的另一端连接放大器M的输出；

第四电阻R4的一端连接放大器M的负向输入，第四电阻R4的另一端连接放大器M的输出第一电容C0的一端连接放大器M的负向输入，另一端接地；

第五电阻Rg的一端连接放大器M的输出，第五电阻Rg的另一端连接整流模块的栅极；

多谐振荡器模块通过正反馈作用，在很小的输入下产生直流偏置作为门控脉冲信号，控制推挽电路的通断；

多谐振荡器模块中第一电阻R1与第二电阻R2阻值相等，第三电阻R3与第四电阻R4阻值相等，通过控制放大器连接的电阻和电容的参数，可调节输出信号的占空比，也就是调节推挽电路的门控脉冲，保证一个直流电压输出的恒定，从而可以确保电路在较小的电源供应下启动，实现“黑启动”的功能。

取电升压模块具体包括：套接在高压线路上的取能互感器TA1、升压变压器TA2；

取能互感器TA1的二次侧连接升压变压器TA2的一次侧；

升压变压器TA2的二次侧并联在第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏极两端。

滤波稳压模块具体包括并联在MOS管栅极和直流电压输出端两端的第二电容C1和稳压二极管Z，第二电容C1完成滤波作用，稳压二极管Z保证电压维持在MOS管开关的安全操作范围内，保证系统的稳定性。

上面是对一种无整流桥取电电路的结构和连接方式进行的详细说明，为便于理解，下面将以一具体应用场景对一种无整流桥取电电路的应用进行说明，应用例包括：

请参阅图1至图6，当穿过取能互感器TA1的高压输电线中通过电流时，由于电磁感应作用，取电线圈中产生感应电流，取电线圈中产生的感应电流经升压变压器TA2升压，将电压提高到整流模块的二极管和MOS管的正向阈值电压之上。

多谐振荡器模块的放大器M的输出端连接MOS管的栅极，通过正反馈自激振荡，在很小的输入下产生直流偏置作为门控脉冲信号，作为整流模块的控制脉冲控制推挽电路的通断。多谐振荡器模块中第一电阻R1与第二电阻R2阻值相等，第三电阻R3与第四电阻R4阻值相等，通过控制放大器连接的电阻和电容的参数，可调节输出信号的占空比，也就是调节推挽电路的门控脉冲，保证一个直流电压输出的恒定，从而可以确保电路在较小的电源供应下启动，实现“黑启动”的功能，本应用例中最低的原边电流为60A。

在充放电的过程中，取能互感器TA1的电感和升压变压器TA2的漏感作为储能元件。如图3至图6所示，图3至图6分别代表本发明实施例中无整流桥取电电路的模式1、模式2、模式3、模式4，在模式1下，0<ωt<π，门控信号G＝1，MOS管打开，电感充电；在模式2下，0<ωt<π，门控信号G＝0，MOS管关断，电感放电，能量从电感转换到负载之中；在模式3下，π<ωt<2π，门控信号G＝1，MOS管打开，电感反向充电；模式4和模式2相同，二极管保证流向负载的电流为同一方向，实现整流的作用。

滤波稳压模块的第二电容C1完成滤波作用，稳压二极管Z保证电压维持在MOS管开关的安全操作范围内，保证系统的稳定性，在本应用例中，可以将60A至1000A的交流电流，转换为稳定的3.3V直流电压最终被输送到负载侧。

以上对本发明所提供的一种无整流桥取电电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种无整流桥取电电路，包括：取电升压模块、与所述取电升压模块电性连接的整流模块、与所述整流模块电性连接的滤波稳压模块以及多谐振荡器模块，其特征在于，所述整流模块具体包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二极管Ds1、第二二极管Ds2、第三二极管D1、第四二极管D2；

所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的源极相连并接地，所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极并联在所述取电升压模块上；

所述第一MOS管S1的源极连接所述第一二极管Ds1的正极，所述第一MOS管S1的漏极连接所述第一二极管Ds1的负极；

所述第二MOS管S2的源极连接所述第二二极管Ds2的正极，所述第二MOS管S2的漏极连接所述第二二极管Ds2的负极；

所述第三二极管D1和所述第四二极管D2的正极分别连接所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极，所述第三二极管D1和所述第四二极管D2的负极相连并作为直流电压输出端；

所述多谐振荡器模块连接在所述整流模块的直流电压输出端和所述整流模块的MOS管栅极之间，用于放大电流；

所述多谐振荡器模块具体包括放大器M、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻Rg、第一电容C0；

所述第一电阻R1的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第一电阻R1另一端连接所述整流模块的所述直流电压输出端；

所述第二电阻R2的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第二电阻R2的另一端接地；

所述第三电阻R3的一端连接所述放大器M的正向输入，所述第三电阻R3的另一端连接所述放大器M的输出；

所述第四电阻R4的一端连接所述放大器M的负向输入，所述第四电阻R4的另一端连接所述放大器M的输出所述第一电容C0的一端连接所述放大器M的负向输入，另一端接地；

所述第五电阻Rg的一端连接所述放大器M的输出，所述第五电阻Rg的另一端连接所述整流模块的栅极。

2.根据权利要求1所述的无整流桥取电电路，其特征在于，所述取电升压模块具体包括：套接在高压线路上的取能互感器TA1、升压变压器TA2；

所述取能互感器TA1的二次侧连接所述升压变压器TA2的一次侧；

所述升压变压器TA2的二次侧并联在所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏极两端。

3.根据权利要求1所述的无整流桥取电电路，其特征在于，所述滤波稳压模块具体包括并联在所述MOS管栅极和所述直流电压输出端两端的第二电容C1和稳压二极管Z。