CN208623356U - 一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置。其包括多级稳压电源、电源短节外筒和电源短节内柱；多级稳压电源包括锂电池组和多级稳压电路，锂电池组的输出连接多级稳压电路的电源输入端口，多级稳压电源放置于电源短节外筒和所述电源短节内柱之间。本实用新型效果：通过对多个单节锂电池进行串并联设计实现+36V电源输出，通过多组电源转换单元实现多级稳压电源输出，满足了随钻测量仪器不同模块对直流电能的需求，通过电熔丝、二极管等多种保护措施及多级稳压电源在工具内的合理安放，确保设计的井下多级稳压电源工作的稳定性，对提高随钻测量仪器在井下工作的整体性能、延长其井下工作时间具有重要意义和良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于石油天然气钻井技术领域，特别是涉及一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置。
背景技术
在石油钻井领域中，随钻测量仪器作为智能化电子设备，在钻进过程中担负着测量、控制、通信的重任，其动力来源的稳定性和持久性直接关系到随钻测量仪器井下工作的测量精度、稳定性和工作寿命。目前为随钻测量仪器供电的方式主要包括泥浆涡轮发电机供电和多级稳压电源供电两种，泥浆涡轮发电机通过钻井液冲刷发电机转子产生低频交流电能，由后续的稳压电源实现交流- 直流的转换输出，对不同电压供电的随钻测量仪器各模块，通过直流-直流的电压变换得到所需电平的电能输出，其优点是井下工作动力持久，输出功率大，能满足大功率驱动型负载的需求，但由于泥浆排量大，产生的交流电压变化范围大，实现精确稳压较困难，且泥浆涡轮发电机发电仅能工作在有钻井液循环的条件下，安装维修也比较困难。多级稳压电源供电方式，可以根据负载功率需求自由组合出所需电源结构并进行各级电平变换，输入电压为恒直流稳压，纹波特性好，易于安装维护，使用场合不受限，因此多数随钻测量仪器中采用多级稳压电源供电方式。
由于单节锂电池的额定电压通常为3.6V左右，要实现大功率、多级电压供给与变换，需要对多节锂电池进行组合，体积较大，在底部钻具组合所允许的空间内，合理设计多级稳压电源的结构与排列方式常常是需要考虑的问题，此外，随钻测量仪器中，不同测量传感器所需的供电电压可能不同，所需的驱动电流有大有小，控制电路、驱动电路等功率型负载对电源有各自的需求，这就要求在与多级稳压电源连接的电源输出电路中，进行合理的电源变换，在保证电源系统稳定性、降低变换功耗的情况下，满足各负载模块的用电需求。因此，研究一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源，满足井下恶劣条件和多用电负载的要求，保持系统的稳定性和安全性，具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置。
为了达到上述目的，本实用新型提供的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置包括：
多级稳压电源、电源短节外筒和电源短节内柱；其中，所述多级稳压电源包括锂电池组和多级稳压电路，所述锂电池组的输出连接所述多级稳压电路的电源输入端口，所述多级稳压电源放置于所述电源短节外筒和所述电源短节内柱之间，偏心放置，其空隙处用密封胶填满，所述电源短节外筒为内通径圆柱形长筒，所述电源短节外筒与随钻测量仪器其它短节通过转接平扣连接，所述电源短节内柱为圆柱形实心结构，偏心焊接于所述电源短节外筒内壁，长度与所述电源短节外筒相同，用于所述电源短节外筒02灌注密封胶后辅助固定所述多级稳压电源。
所述锂电池组由多个串联锂电池支路相互并联之后再在正电极端串接一个作为总保护的电熔丝而构成；所述的串联锂电池支路包括：N节锂电池、一个电熔丝和N+1个二极管，其中：N节锂电池相互串联，其正电极端再依次与一个电熔丝和一个二极管正向串联形成一个串联支路，其中的一个二极管的正极端通过电熔丝与锂电池的正极连接、一个二极管的负极端为本串联锂电池支路的正电极，与作为总保护的电熔丝连接，其它N个二极管分别与N节锂电池反向并联，即二极管的正极与锂电池的负电极连接、二极管的负极与锂电池的正电极连接。
所述的多级稳压电路包括+36V稳压单元、+24V稳压单元、±15V稳压单元、±12V稳压单元、+5V稳压单元、+3.3V稳压单元和+2.5V稳压单元，其中，所述+36V稳压单元的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+36V稳压电源，所述+24V稳压单元的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+24V稳压电源，所述+24V稳压单元的输出端连接所述±15V稳压单元，所述±15V稳压单元的输出连接所述±12V稳压单元，所述±12V稳压单元的+12V输出端连接所述+5V 稳压单元，所述+5V稳压单元的输出端连接所述+3.3V稳压单元，所述+2.5V稳压单元的输入端连接所述+5V稳压单元的+5V输出端。
所述+36V稳压单元由所述锂电池组直接得到，通过连接第一二极管D1输出稳定的+36V直流电能，其中，第一二极管D1选用整流二极管1N01147，所述第一二极管D1正极连接所述锂电池组输出端，所述锂电池组的输出电压为 36V，所述第一二极管D1负极为所述+36V稳压单元的输出端。
所述+24V稳压单元包括第一集成电路U1、第二集成电路U2及第一电阻 R1、第一电容C1、第二电容C2和第二二极管D2，其中，所述第一集成电路 U1选用LM7824电压转换芯片，所述第二集成电路U2选用LM317电压转换芯片，所述第二二极管D2选用整流二极管1N01147，所述第一集成电路U1的输入引脚IN连接所述+36V稳压单元中第一二极管D1的负极，所述第一集成电路 U1的输出引脚OUT连接所述第二集成电路U2的输入引脚IN，所述第一集成电路U1的GND引脚接地，第一电容C1为旁路电容，正极连接所述第一集成电路U1的输入引脚IN，负极接地，第二电容C2为滤波电容，正极连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT，负极接地，所述第二集成电路U2的输出引脚 OUT连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极端为所述+24V稳压单元的输出端，所述第二集成电路U2的调整引脚ADJ连接第一电阻R1和第二二极管D2正极的连接点。
所述±15V稳压单元包括第三集成电路U3、第四集成电路U4、第三电容 C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电感L1、第二电感L2、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第三二极管D3和第四二极管D4；其中，所述第三集成电路U3和第四集成电路U4均选用LM2576-15电源转换芯片，所述第三二极管D3和第四二极管D4均选用整流二极管1N01147，所述第三集成电路 U3的输入引脚VIN连接所述+24V稳压单元中所述第二二极管D2的负极，所述第三集成电路U3的电流调整开关引脚ON/OFF和地引脚GND均接地设置，第三电容C3正极连接所述第三集成电路U3的输入引脚VIN，负极接地，所述第三集成电路U3的输出引脚VOUT连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接所述第三二极管D3的正极，所述第三集成电路U3的反馈引脚FB 连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，所述第三二极管D3的负极为+15V电源输出端，第一稳压管Z1负极连接所述第三集成电路U3的输出引脚VOUT，正极接地，选用1N5822稳压二极管，第四电容C4正极连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，负极接地，所述第四集成电路U4 的输入引脚VIN连接所述+24V稳压单元0112中第二二极管D2的负极，所述第四集成电路U4的电流调整开关引脚ON/OFF、地引脚GND、第二稳压管Z2 的正极、第六电容C6的负极均连接所述第四二极管D4的负极，第五电容C5 正极连接所述第四集成电路U4的输入引脚VIN，负极接地，第二电感L2一端连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，另一端接地，所述第四集成电路 U4的反馈引脚FB、第六电容C6的正极均接地，所述第二稳压管Z2的负极连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，选用1N5822稳压二极管，所述第四二极管D4的正极端为-15V稳压电源输出端。
所述±12V稳压单元包括第五集成电路U5、第六集成电路U6、第七电容 C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五二极管D5和第六二极管 D6，其中，所述第五集成电路U5选用MC7812电源转换芯片，所述第六集成电路U6选用LM7912电源转换芯片，所述第五集成电路U5的输入引脚INPUT 连接所述±15V稳压单元中所述第三二极管D3的负极，第七电容C7正极连接所述第五集成电路U5的输入引脚INPUT，负极接地，所述第六集成电路U6的输入引脚INPUT连接所述±15V稳压单元中所述第四二极管D4的负极，第八电容C8负极连接所述第五集成电路U6的输入引脚INPUT，正极接地，所述第五集成电路U5和所述第六集成电路U6的GND引脚均接地，所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT为+12V电源输出端，所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT为-12V电源输出端，第九电容C9正极、第五二极管D5的负极连接所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT，第十电容C10的负极、第六二极管D6的正极连接所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT，第九电容 C9的负极、第五二极管D5的正极、第十电容C10的正极、第六二极管D6的负极均接地，第五二极管D5和第六二极管D6均选用整流二极管1N01147。
所述+5V稳压单元包括第七集成电路U7、第十一电容C11、第十二电容C12、第三稳压管Z3、第三电感L3和第七二极管D7；其中，所述第七集成电路U7 选用LM2576-12E5电源转换芯片，所述第七二极管D7选用整流二极管1N01147，所述第七集成电路U7的输入引脚VIN连接所述±12V稳压单元中第五集成电路U5的OUTPUT引脚，所述第七集成电路U7的电流调整开关引脚ON/OFF 和地引脚GND均接地设置，第十一电容C11正极连接所述第七集成电路U7的输入引脚VIN，负极接地，所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT连接第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端连接所述第七二极管D7的正极，所述第七集成电路U7的反馈引脚FB连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，所述第七二极管D7的负极为+5V电源输出端，第三稳压管Z3负极连接所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT，正极接地，选用1N5822稳压二极管，第十二电容C12正极连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，负极接地。
所述+3.3V稳压单元包括第八集成电路U8、第二电阻R2、第三电容C3、第八二极管D8，其中，所述第八集成电路U8选用TPS7233Q-3.3V电源转换芯片，所述第八二极管D8选用1N01147整流型二极管，所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN均连接所述+5V稳压单元的第七二极管D7的负极，第十三电容C13的正极连接所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN，负极与所述第八集成电路U8的使能引脚EN、地引脚GND均接地设置，所述第八集成电路U8的电源状态指示引脚PG通过第二电阻R2与输出引脚OUT连接，所述第八集成电路U8的输出采样引脚SENSE、两个输出引脚OUT均与所述第八二极管 D8的正极连接，所述第八二极管D8的负极为所述+3.3V稳压单元的输出端。
所述+2.5V稳压单元包括第九集成电路U9及第十四电容C14、第十五电容 C15、第九二极管D9，其中，所述第九集成电路U9选用MAX6225电源转换芯片，所述第九二极管D9选用1N01147整流型二极管，所述第九集成电路U9的输入引脚IN连接所述±12V稳压单元中第五集成电路U5的OUTPUT引脚，第十四电容C14正极连接所述第九集成电路U9的输入引脚IN，负极与所述第九集成电路U9的GND引脚均接地，所述第九集成电路U9的输出引脚OUT连接所述第九二极管D9的正极，所述第九二极管D9的负极为所述+2.5V稳压单元 0117的输出端口，所述第九集成电路U9的其它引脚悬空设置，第十五电容C15 的正极连接所述第九集成电路U9的输出引脚OUT，负极接地。
本实用新型提供的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置具有如下效果：通过对多个单节锂电池进行串并联设计实现+36V电源输出，通过多组电源转换单元实现多级稳压电源输出，满足了随钻测量仪器不同模块对直流电能的需求，通过电熔丝、二极管等多种保护措施及多级稳压电源在工具内的合理安放，确保设计的井下多级稳压电源工作的稳定性，对提高随钻测量仪器在井下工作的整体性能、延长其井下工作时间具有重要意义和良好的应用前景。
附图说明
构成本实用新型一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置安放示意图。
图2为本实用新型实施例所述用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置中锂电池组结构图。
图3为本实用新型实施例所述用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置中多级稳压电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置进行详细说明；需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本实用新型提供的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置包括：
多级稳压电源01、电源短节外筒02和电源短节内柱03；其中，所述多级稳压电源01包括锂电池组和多级稳压电路，所述锂电池组的输出连接所述多级稳压电路的电源输入端口，用于为随钻测量仪器提供稳定的直流电能，所述多级稳压电源01放置于所述电源短节外筒02和所述电源短节内柱03之间，偏心放置，其空隙处用密封胶填满，用于减震与散热，所述电源短节外筒02为内通径圆柱形长筒，所述电源短节外筒02与随钻测量仪器其它短节通过转接平扣连接，所述电源短节内柱03为圆柱形实心结构，偏心焊接于所述电源短节外筒02 内壁，长度与所述电源短节外筒02相同，用于所述电源短节外筒02灌注密封胶后辅助固定所述多级稳压电源01。
如图2所示，所述锂电池组由多个串联锂电池支路0103相互并联之后再在正电极端串接一个作为总保护的电熔丝0102而构成；所述的串联锂电池支路 0103包括：N节锂电池0100、一个电熔丝0102和N+1个二极管0101，其中：N节锂电池0100相互串联，其正电极端再依次与一个电熔丝0102和一个二极管0101正向串联形成一个串联支路，其中的一个二极管0101的正极端通过电熔丝0102与锂电池0100的正极连接、一个二极管0101的负极端为本串联锂电池支路0103的正电极，与作为总保护的电熔丝0102连接，其它N个二极管0101 分别与N节锂电池0100反向并联，即二极管0101的正极与锂电池0100的负电极连接、二极管0101的负极与锂电池0100的正电极连接；
所述锂电池0100的额定电压为3.6V，最大连续工作电流为0113mA，容量为5Ah，选用40节锂电池0100组成4并10串的锂电池组，提供36V/1.2A的直流稳压电源，所述电熔丝0102为2A电熔丝，安装于所述锂电池组的4个并联支路的输出端和所述锂电池组正级输出位置，所述二极管0101选用1N01147 整流二极管，所述二极管0101的正极连接所述锂电池0100的电源负极，所述二极管0101的负极连接所述锂电池0100的电源正极，在4个并联回路的输出端也安装有所述二极管0101，其正极通过所述电熔丝0102连接所述锂电池组的并联支路输出端，负极通过所述电熔丝0102连接所述锂电池组的电源正极。
如图3所示，所述的多级稳压电路包括+36V稳压单元0111、+24V稳压单元0112、±15V稳压单元0113、±12V稳压单元0114、+5V稳压单元0115、 +3.3V稳压单元0116和+2.5V稳压单元0117，其中，所述+36V稳压单元0111 的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+36V稳压电源，所述+24V稳压单元0112的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+24V稳压电源，所述+24V 稳压单元0112的输出端连接所述±15V稳压单元0113，所述±15V稳压单元0113的输出连接所述±12V稳压单元0114，所述±12V稳压单元的+12V输出端连接所述+5V稳压单元0115，所述+5V稳压单元0115的输出端连接所述+3.3V 稳压单元0116，所述+2.5V稳压单元的输入端连接所述+5V稳压单元的+5V输出端。
如图3(a)所示，所述+36V稳压单元0111由所述锂电池组直接得到，通过连接第一二极管D1输出稳定的+36V直流电能，其中，第一二极管D1选用整流二极管1N01147，所述第一二极管D1正极连接所述锂电池组输出端，所述锂电池组的输出电压为36V，所述第一二极管D1负极为所述+36V稳压单元0111 的输出端。
如图3(b)所示，所述+24V稳压单元0112包括第一集成电路U1、第二集成电路U2及第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和第二二极管D2，其中，所述第一集成电路U1选用UTC公司的LM7824电压转换芯片，所述第二集成电路U2选用On Semiconductor公司的LM317电压转换芯片，其输出电流可达 1.5A以上，用于提升所述+24V稳压单元0112携带负载的能力，所述第二二极管D2选用整流二极管1N01147，所述第一集成电路U1的输入引脚IN连接所述+36V稳压单元0111中第一二极管D1的负极，所述第一集成电路U1的输出引脚OUT连接所述第二集成电路U2的输入引脚IN，所述第一集成电路U1的 GND引脚接地，第一电容C1为旁路电容，正极连接所述第一集成电路U1的输入引脚IN，负极接地，第二电容C2为滤波电容，正极连接所述第一集成电路 U1的输出引脚OUT，负极接地，所述第二集成电路U2的输出引脚OUT连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极端为所述+24V稳压单元的输出端，所述第二集成电路U2的调整引脚ADJ连接第一电阻R1和第二二极管D2正极的连接点。
如图3(c)所示，所述±15V稳压单元0113包括第三集成电路U3、第四集成电路U4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电感L1、第二电感L2、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第三二极管D3和第四二极管D4；其中，所述第三集成电路U3和第四集成电路U4均选用Motorola 公司的LM2576-15电源转换芯片，所述第三二极管D3和第四二极管D4均选用整流二极管1N01147，所述第三集成电路U3的输入引脚VIN连接所述+24V稳压单元0112中所述第二二极管D2的负极，所述第三集成电路U3的电流调整开关引脚ON/OFF和地引脚GND均接地设置，第三电容C3正极连接所述第三集成电路U3的输入引脚VIN，负极接地，所述第三集成电路U3的输出引脚 VOUT连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接所述第三二极管D3 的正极，所述第三集成电路U3的反馈引脚FB连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，所述第三二极管D3的负极为+15V电源输出端，第一稳压管Z1负极连接所述第三集成电路U3的输出引脚VOUT，正极接地，选用 Motorola公司的1N5822稳压二极管，第四电容C4正极连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，负极接地，所述第四集成电路U4的输入引脚 VIN连接所述+24V稳压单元0112中第二二极管D2的负极，所述第四集成电路 U4的电流调整开关引脚ON/OFF、地引脚GND、第二稳压管Z2的正极、第六电容C6的负极均连接所述第四二极管D4的负极，第五电容C5正极连接所述第四集成电路U4的输入引脚VIN，负极接地，第二电感L2一端连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，另一端接地，所述第四集成电路U4的反馈引脚FB、第六电容C6的正极均接地，所述第二稳压管Z2的负极连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，选用Motorola公司的1N5822稳压二极管，所述第四二极管D4的正极端为-15V稳压电源输出端。
如图3(d)所示，所述±12V稳压单元0114包括第五集成电路U5、第六集成电路U6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五二极管D5和第六二极管D6，其中，所述第五集成电路U5选用Fair-child Semiconductor公司的MC7812电源转换芯片，所述第六集成电路U6选用 Fair-child Semiconductor公司的LM7912电源转换芯片，所述第五集成电路U5 的输入引脚INPUT连接所述±15V稳压单元0113中所述第三二极管D3的负极，第七电容C7正极连接所述第五集成电路U5的输入引脚INPUT，负极接地，所述第六集成电路U6的输入引脚INPUT连接所述±15V稳压单元0113中所述第四二极管D4的负极，第八电容C8负极连接所述第五集成电路U6的输入引脚INPUT，正极接地，所述第五集成电路U5和所述第六集成电路U6的GND引脚均接地，所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT为+12V电源输出端，所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT为-12V电源输出端，第九电容C9正极、第五二极管D5的负极连接所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT，第十电容C10的负极、第六二极管D6的正极连接所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT，第九电容C9的负极、第五二极管D5的正极、第十电容C10的正极、第六二极管D6的负极均接地，第五二极管D5和第六二极管D6均选用整流二极管1N01147。
如图3(e)所示，所述+5V稳压单元0115包括第七集成电路U7、第十一电容C11、第十二电容C12、第三稳压管Z3、第三电感L3和第七二极管D7；其中，所述第七集成电路U7选用Motorola公司的LM2576-12E5电源转换芯片，所述第七二极管D7选用整流二极管1N01147，所述第七集成电路U7的输入引脚VIN连接所述±12V稳压单元中0114第五集成电路U5的OUTPUT引脚，所述第七集成电路U7的电流调整开关引脚ON/OFF和地引脚GND均接地设置，第十一电容C11正极连接所述第七集成电路U7的输入引脚VIN，负极接地，所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT连接第三电感L3的一端，第三电感L3 的另一端连接所述第七二极管D7的正极，所述第七集成电路U7的反馈引脚FB 连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，所述第七二极管D7的负极为+5V电源输出端，第三稳压管Z3负极连接所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT，正极接地，选用Motorola公司的1N5822稳压二极管，第十二电容C12正极连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，负极接地。
如图3(f)所示，所述+3.3V稳压单元0116包括第八集成电路U8、第二电阻R2、第三电容C3、第八二极管D8，其中，所述第八集成电路U8选用TI公司的TPS7233Q-3.3V电源转换芯片，所述第八二极管D8选用1N01147整流型二极管，所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN均连接所述+5V稳压单元0115 的第七二极管D7的负极，第十三电容C13的正极连接所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN，负极与所述第八集成电路U8的使能引脚EN、地引脚GND均接地设置，所述第八集成电路U8的电源状态指示引脚PG通过第二电阻R2 与输出引脚OUT连接，所述第八集成电路U8的输出采样引脚SENSE、两个输出引脚OUT均与所述第八二极管D8的正极连接，所述第八二极管D8的负极为所述+3.3V稳压单元0116的输出端。
如图3(g)所示，所述+2.5V稳压单元0117包括第九集成电路U9及第十四电容C14、第十五电容C15、第九二极管D9，其中，所述第九集成电路U9 选用MAXIM公司的MAX6225电源转换芯片，所述第九二极管D9选用1N01147 整流型二极管，所述第九集成电路U9的输入引脚IN连接所述±12V稳压单元 0114中第五集成电路U5的OUTPUT引脚，第十四电容C14正极连接所述第九集成电路U9的输入引脚IN，负极与所述第九集成电路U9的GND引脚均接地，所述第九集成电路U9的输出引脚OUT连接所述第九二极管D9的正极，所述第九二极管D9的负极为所述+2.5V稳压单元0117的输出端口，所述第九集成电路U9的其它引脚悬空设置，第十五电容C15的正极连接所述第九集成电路 U9的输出引脚OUT，负极接地。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置包括：
多级稳压电源(01)、电源短节外筒(02)和电源短节内柱(03)；其中，所述多级稳压电源(01)包括锂电池组和多级稳压电路，所述锂电池组的输出连接所述多级稳压电路的电源输入端口，所述多级稳压电源(01)放置于所述电源短节外筒(02)和所述电源短节内柱(03)之间，偏心放置，其空隙处用密封胶填满，所述电源短节外筒(02)为内通径圆柱形长筒，所述电源短节外筒(02)与随钻测量仪器其它短节通过转接平扣连接，所述电源短节内柱(03)为圆柱形实心结构，偏心焊接于所述电源短节外筒(02)内壁，长度与所述电源短节外筒(02)相同，用于所述电源短节外筒(02)灌注密封胶后辅助固定所述多级稳压电源(01)。
2.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述锂电池组由多个串联锂电池支路(0103)相互并联之后再在正电极端串接一个作为总保护的电熔丝(0102)而构成；所述的串联锂电池支路(0103)包括：N节锂电池(0100)、一个电熔丝(0102)和N+1个二极管(0101)，其中：N节锂电池(0100)相互串联，其正电极端再依次与一个电熔丝(0102)和一个二极管(0101)正向串联形成一个串联支路，其中的一个二极管(0101)的正极端通过电熔丝(0102)与锂电池(0100)的正极连接、一个二极管(0101)的负极端为本串联锂电池支路(0103)的正电极，与作为总保护的电熔丝(0102)连接，其它N个二极管(0101)分别与N节锂电池(0100)反向并联，即二极管(0101)的正极与锂电池(0100)的负电极连接、二极管(0101)的负极与锂电池(0100)的正电极连接。
3.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述的多级稳压电路包括+36V稳压单元(0111)、+24V稳压单元(0112)、±15V稳压单元(0113)、±12V稳压单元(0114)、+5V稳压单元(0115)、+3.3V稳压单元(0116)和+2.5V稳压单元(0117)，其中，所述+36V稳压单元(0111)的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+36V稳压电源，所述+24V稳压单元(0112)的输入端连接所述锂电池组的输出端，输出+24V稳压电源，所述+24V稳压单元(0112)的输出端连接所述±15V稳压单元(0113)，所述±15V稳压单元(0113)的输出连接所述±12V稳压单元(0114)，所述±12V稳压单元的+12V输出端连接所述+5V稳压单元(0115)，所述+5V稳压单元(0115)的输出端连接所述+3.3V稳压单元(0116)，所述+2.5V稳压单元的输入端连接所述+5V稳压单元的+5V输出端。
4.根据权利要求3所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述+36V稳压单元(0111)由所述锂电池组直接得到，通过连接第一二极管D1输出稳定的+36V直流电能，其中，第一二极管D1选用整流二极管1N01147，所述第一二极管D1正极连接所述锂电池组输出端，所述锂电池组的输出电压为36V，所述第一二极管D1负极为所述+36V稳压单元(0111)的输出端。
5.根据权利要求3所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述+24V稳压单元(0112)包括第一集成电路U1、第二集成电路U2及第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和第二二极管D2，其中，所述第一集成电路U1选用LM7824电压转换芯片，所述第二集成电路U2选用LM317电压转换芯片，所述第二二极管D2选用整流二极管1N01147，所述第一集成电路U1的输入引脚IN连接所述+36V稳压单元(0111)中第一二极管D1的负极，所述第一集成电路U1的输出引脚OUT连接所述第二集成电路U2的输入引脚IN，所述第一集成电路U1的GND引脚接地，第一电容C1为旁路电容，正极连接所述第一集成电路U1的输入引脚IN，负极接地，第二电容C2为滤波电容，正极连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT，负极接地，所述第二集成电路U2的输出引脚OUT连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极端为所述+24V稳压单元的输出端，所述第二集成电路U2的调整引脚ADJ连接第一电阻R1和第二二极管D2正极的连接点。
6.根据权利要求5所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述±15V稳压单元(0113)包括第三集成电路U3、第四集成电路U4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电感L1、第二电感L2、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第三二极管D3和第四二极管D4；其中，所述第三集成电路U3和第四集成电路U4均选用LM2576-15电源转换芯片，所述第三二极管D3和第四二极管D4均选用整流二极管1N01147，所述第三集成电路U3的输入引脚VIN连接所述+24V稳压单元(0112)中所述第二二极管D2的负极，所述第三集成电路U3的电流调整开关引脚ON/OFF和地引脚GND均接地设置，第三电容C3正极连接所述第三集成电路U3的输入引脚VIN，负极接地，所述第三集成电路U3的输出引脚VOUT连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接所述第三二极管D3的正极，所述第三集成电路U3的反馈引脚FB连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，所述第三二极管D3的负极为+15V电源输出端，第一稳压管Z1负极连接所述第三集成电路U3的输出引脚VOUT，正极接地，选用1N5822稳压二极管，第四电容C4正极连接第一电感L1与所述第三二极管D3正极的连接点，负极接地，所述第四集成电路U4的输入引脚VIN连接所述+24V稳压单元(0112)中第二二极管D2的负极，所述第四集成电路U4的电流调整开关引脚ON/OFF、地引脚GND、第二稳压管Z2的正极、第六电容C6的负极均连接所述第四二极管D4的负极，第五电容C5正极连接所述第四集成电路U4的输入引脚VIN，负极接地，第二电感L2一端连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，另一端接地，所述第四集成电路U4的反馈引脚FB、第六电容C6的正极均接地，所述第二稳压管Z2的负极连接所述第四集成电路U4的输出引脚VOUT，选用1N5822稳压二极管，所述第四二极管D4的正极端为-15V稳压电源输出端。
7.根据权利要求6所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述±12V稳压单元(0114)包括第五集成电路U5、第六集成电路U6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五二极管D5和第六二极管D6，其中，所述第五集成电路U5选用MC7812电源转换芯片，所述第六集成电路U6选用LM7912电源转换芯片，所述第五集成电路U5的输入引脚INPUT连接所述±15V稳压单元(0113)中所述第三二极管D3的负极，第七电容C7正极连接所述第五集成电路U5的输入引脚INPUT，负极接地，所述第六集成电路U6的输入引脚INPUT连接所述±15V稳压单元(0113)中所述第四二极管D4的负极，第八电容C8负极连接所述第五集成电路U6的输入引脚INPUT，正极接地，所述第五集成电路U5和所述第六集成电路U6的GND引脚均接地，所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT为+12V电源输出端，所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT为-12V电源输出端，第九电容C9正极、第五二极管D5的负极连接所述第五集成电路U5的输出引脚OUTPUT，第十电容C10的负极、第六二极管D6的正极连接所述第六集成电路U6的输出引脚OUTPUT，第九电容C9的负极、第五二极管D5的正极、第十电容C10的正极、第六二极管D6的负极均接地，第五二极管D5和第六二极管D6均选用整流二极管1N01147。
8.根据权利要求3所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述+5V稳压单元(0115)包括第七集成电路U7、第十一电容C11、第十二电容C12、第三稳压管Z3、第三电感L3和第七二极管D7；其中，所述第七集成电路U7选用LM2576-12E5电源转换芯片，所述第七二极管D7选用整流二极管1N01147，所述第七集成电路U7的输入引脚VIN连接所述±12V稳压单元中(0114)第五集成电路U5的OUTPUT引脚，所述第七集成电路U7 的电流调整开关引脚ON/OFF和地引脚GND均接地设置，第十一电容C11正极连接所述第七集成电路U7的输入引脚VIN，负极接地，所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT连接第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端连接所述第七二极管D7的正极，所述第七集成电路U7的反馈引脚FB连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，所述第七二极管D7的负极为+5V电源输出端，第三稳压管Z3负极连接所述第七集成电路U7的输出引脚VOUT，正极接地，选用1N5822稳压二极管，第十二电容C12正极连接第三电感L3与所述第七二极管D7正极的连接点，负极接地。
9.根据权利要求3所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述+3.3V稳压单元(0116)包括第八集成电路U8、第二电阻R2、第三电容C3、第八二极管D8，其中，所述第八集成电路U8选用TPS7233Q-3.3V电源转换芯片，所述第八二极管D8选用1N01147整流型二极管，所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN均连接所述+5V稳压单元(0115)的第七二极管D7的负极，第十三电容C13的正极连接所述第八集成电路U8的两个输入引脚IN，负极与所述第八集成电路U8的使能引脚EN、地引脚GND均接地设置，所述第八集成电路U8的电源状态指示引脚PG通过第二电阻R2与输出引脚OUT连接，所述第八集成电路U8的输出采样引脚SENSE、两个输出引脚OUT均与所述第八二极管D8的正极连接，所述第八二极管D8的负极为所述+3.3V稳压单元(0116)的输出端。
10.根据权利要求3所述的用于随钻测量仪器的井下多级稳压电源装置，其特征在于：所述+2.5V稳压单元(0117)包括第九集成电路U9及第十四电容C14、第十五电容C15、第九二极管D9，其中，所述第九集成电路U9选用MAX6225电源转换芯片，所述第九二极管D9选用1N01147整流型二极管，所述第九集成电路U9的输入引脚IN连接所述±12V稳压单元(0114)中第五集成电路U5的OUTPUT引脚，第十四电容C14正极连接所述第九集成电路U9 的输入引脚IN，负极与所述第九集成电路U9的GND引脚均接地，所述第九集成电路U9的输出引脚OUT连接所述第九二极管D9的正极，所述第九二极管D9的负极为所述+2.5V稳压单元(0117)的输出端口，所述第九集成电路U9的其它引脚悬空设置，第十五电容C15的正极连接所述第九集成电路U9的输出引脚OUT，负极接地。
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|---|---|---|---|---|
| CN110768511A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-07 | 珠海格力智能装备有限公司 | 一种电源及系统 |
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