一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路的制作方法
【專利摘要】一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，包括相連接的電磁線圈TA、整流電路、集成穩(wěn)壓電路以及供電電路，其特征在于：還包括一切換電路，所述整流電路包括串聯(lián)連接的低壓整流橋BG1和高壓整流橋BG2，所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2輸入端串聯(lián)、輸出端共地并聯(lián)，所述切換電路通過(guò)是否短路所述高壓整流橋BG2切換所述低壓整流橋BG1全波/所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流。采用本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路帶來(lái)的有益效果為：本發(fā)明通過(guò)恒壓比較器控制MOS開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)控制低壓整流橋全波整流，當(dāng)輸入電壓低于限壓閥值時(shí)可以最大限度的收集能量，減少能量損失，保證在高壓線路低負(fù)荷，甚至空載情況下傳感器供電。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種限壓切換串聯(lián)整流橋電路，用于CT取電電路中二次回路整流，提 供?ν/40μΑ?20V/50mA寬動(dòng)態(tài)范圍供電，用于安裝在10kV?110kV高壓輸配電線路上的 自供電傳感器供電。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力高壓自供電傳感器中，CT感應(yīng)取電普遍使用，對(duì)電壓低于3V的弱電源能量 利用采用倍壓整流方式，提高電壓幅值，以適應(yīng)穩(wěn)壓集成電路的輸入要求，弱電源能量損耗 很大，常常達(dá)不到供電要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種自動(dòng)投切單 相整流橋串聯(lián)電路。
[0004] 按照本發(fā)明提供的一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路采用的主要技術(shù)方案為：包 括相連接的電磁線圈TA、整流電路、集成穩(wěn)壓電路以及供電電路，還包括一切換電路，所述 整流電路包括串聯(lián)連接的低壓整流橋BG1和高壓整流橋BG2，所述低壓整流橋BG1和所述高 壓整流橋BG2輸入端串聯(lián)、輸出端共地并聯(lián)，所述切換電路通過(guò)是否短路所述高壓整流橋 BG2切換所述低壓整流橋BG1全波/所述低壓整流橋和所述高壓整流橋分別半波整流。
[0005] 本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路還可具有如下附屬技術(shù)特征：
[0006] 所述切換電路包括相連接恒壓比較器CP、M0S開(kāi)關(guān)Q以及連接在所述恒壓比較器 上的電阻R1-R4,所述R1分別與所述低壓整流橋BG1輸出和集成穩(wěn)壓電路相連接，所述M0S 開(kāi)關(guān)Q的兩端連接在所述高壓整流橋BG2上，所述電磁線圈TA二次輸出感應(yīng)電流向所述整 流電路，所述恒壓比較器CP感應(yīng)交流電壓大小輸出所述M0S開(kāi)關(guān)Q控制信號(hào)，所述M0S開(kāi) 關(guān)Q控制所述低壓整流橋BG1全波/半波整流，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路輸 出至所述供電電路。
[0007] 所述恒壓比較器CP輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述M0S開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，所述高壓整流橋BG2 短路，所述低壓整流橋BG1全波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電 路輸出至所述供電電路。
[0008] 所述恒壓比較器CP輸出反轉(zhuǎn)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述M0S開(kāi)關(guān)Q斷開(kāi)，所述低壓整流橋 BG2和所述高壓整流橋BG1分別半波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn) 壓電路輸出至所述供電電路。
[0009] 所述集成穩(wěn)壓電路包括相連接的濾波電容C1、C2,穩(wěn)壓管D1，二極管D2,升壓?jiǎn)卧?和降壓?jiǎn)卧?，?jīng)所述整流電路整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)所述濾波電容C1和C2濾波，進(jìn)入 所述升壓?jiǎn)卧蚪祲簡(jiǎn)卧敵鲋凉╇婋娐?，所述穩(wěn)壓管D1限制所述恒壓比較器CP和所述 升壓?jiǎn)卧妷骸?br> [0010] 所述低壓整流橋BG1全波整流時(shí)，輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)所述濾波電容C1濾波后，進(jìn) 入所述升壓?jiǎn)卧?br> [0011] 所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流時(shí)，經(jīng)所述濾波電容C1 濾波后輸出至所述降壓?jiǎn)卧?jīng)所述濾波電容C2濾波后輸出至所述升壓?jiǎn)卧?br> [0012] 所述 M0S 開(kāi)關(guān) Q 為 KD2305 型 P-M0S 管。
[0013] 所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2均由四個(gè)低導(dǎo)通電壓二極管搭建而 成。
[0014] 所述電磁線圈TA二次輸出感應(yīng)電流范圍為1?20Vac。
[0015] 采用本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路帶來(lái)的有益效果為：本發(fā)明通過(guò) 恒壓比較器控制M0S開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)控制低壓整流橋全波整流，當(dāng)輸入電壓低于限壓閥值 時(shí)可以最大限度的收集能量，減少能量損失，保證在高壓線路低負(fù)荷，甚至空載情況下傳感 器供電；當(dāng)線路負(fù)荷較大時(shí)，需要對(duì)CT輸出能量進(jìn)行抑制，避免對(duì)后續(xù)電路形成沖擊，高壓 和低壓整流橋串聯(lián)半波整流即分散了功率分布，又降低了功率沖擊，同時(shí)很好的自適應(yīng)了 CT供電超寬動(dòng)態(tài)輸入范圍電源應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述：
[0018] 如圖1所示，按照本發(fā)明提供的一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路的實(shí)施例，包 括相連接的電磁線圈TA、整流電路1、集成穩(wěn)壓電路2以及供電電路3,還包括一切換電路 4,所述整流電路1包括串聯(lián)連接的低壓整流橋BG1和高壓整流橋BG2,所述低壓整流橋BG1 和所述高壓整流橋BG2輸入端串聯(lián)、輸出端共地并聯(lián)，所述切換電路4的兩端連接在所述高 壓整流橋BG2上，所述切換電路4通過(guò)短路所述高壓整流橋BG2切換所述低壓整流橋BG1 全波/半波整流，本發(fā)明通過(guò)切換電路4通過(guò)切換是否短路高壓整流橋BG2,實(shí)現(xiàn)低壓整流 橋BG1全波或所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流，很好的自適應(yīng)了 CT供電超寬動(dòng)態(tài)輸入范圍電源應(yīng)用，解決低負(fù)荷感應(yīng)供電能量拾取設(shè)計(jì)，并兼容高負(fù)荷感 應(yīng)供電一體化設(shè)計(jì)。
[0019] 參見(jiàn)圖1，按照本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，所述切換電路4包括 相連接恒壓比較器CP、M0S開(kāi)關(guān)Q以及連接在所述恒壓比較器CP上的電阻R1-R4,所述R1 與所述集成穩(wěn)壓電路2相連接，所述M0S開(kāi)關(guān)Q的兩端連接在所述高壓整流橋BG2輸入端 上，所述電磁線圈TA二次輸出感應(yīng)電流向所述整流電路1，所述恒壓比較器CP感應(yīng)交流電 壓大小輸出所述M0S開(kāi)關(guān)Q控制信號(hào)，所述M0S開(kāi)關(guān)Q控制所述低壓整流橋BG1全波/半 波整流，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路2輸出至所述供電電路3，所述電磁線圈TA 二次輸出感應(yīng)電流范圍為1?20Vac。
[0020] 參見(jiàn)圖1，按照本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，電磁線圈ΤΑ二次輸 出感應(yīng)電流向整流橋串聯(lián)電路輸入超寬動(dòng)態(tài)范圍交流能量，自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電 路，將電磁線圈二次輸出范圍分成1?5. 2Vac和5. 2?20Vac兩個(gè)工作范圍，如圖1所示， 保證低壓弱能量高效率收集和常規(guī)電源一體化設(shè)計(jì)。1?5. 2Vac范圍，M0S開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通短 路高壓整流橋，高壓整流橋BG2不工作，低壓整流橋BG1全波整流，經(jīng)過(guò)集成穩(wěn)壓電路2輸 出5Vdc電源給供電電路3,進(jìn)行能量收集；5. 2?20Vac范圍，MOS開(kāi)關(guān)Q關(guān)斷，低壓整流橋 BG1和高壓整流橋BG2半波整流工作，經(jīng)過(guò)集成穩(wěn)壓電路，輸出5Vdc給供電電路充電，向負(fù) 載提供工作電源。
[0021] 參見(jiàn)圖1，按照本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，所述恒壓比較器CP 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述M0S開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，所述高壓整流橋BG2短路，所述低壓整流橋BG1全 波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路2輸出至所述供電電路3，所 述恒壓比較器CP輸出反轉(zhuǎn)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述M0S開(kāi)關(guān)Q斷開(kāi)，所述低壓整流橋BG2和所述 高壓整流橋BG1分別半波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路2輸 出至所述供電電路3,所述集成穩(wěn)壓電路2包括相連接的濾波電容Cl、C2,穩(wěn)壓管D1，二極 管D2,升壓?jiǎn)卧?1和降壓?jiǎn)卧?2,經(jīng)所述整流電路1整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)所述濾波 電容C1和C2濾波，進(jìn)入所述升壓?jiǎn)卧?1或降壓?jiǎn)卧?2輸出至供電電路3,所述穩(wěn)壓管D1 限制所述恒壓比較器CP和所述升壓?jiǎn)卧?1電壓。
[0022] 參見(jiàn)圖1，按照本發(fā)明提供的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，所述低壓整流橋BG1 全波整流時(shí)，輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)所述濾波電容C1濾波后，進(jìn)入所述升壓?jiǎn)卧?1，所述低壓 整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流時(shí)，經(jīng)所述濾波電容C1濾波后輸出至所述 降壓?jiǎn)卧?2,經(jīng)所述濾波電容C2濾波后輸出至所述升壓?jiǎn)卧?1。
[0023] 其工作原理為：
[0024] 低壓整流橋BG1和高壓整流橋BG2交流輸入端串聯(lián)，恒壓比較器CP和M0S開(kāi)關(guān)Q 自動(dòng)投切高壓整流橋BG2投入工作與否，共同組成自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，這是電 路設(shè)計(jì)的核心。
[0025] 超低功耗比較器CP選用TS881，上電時(shí)由3. 3V電池供電，當(dāng)電源輸出電壓Vout建 立后，由電源供電；提供1個(gè)4. 6Vdc反轉(zhuǎn)的M0S開(kāi)關(guān)Q控制信號(hào)。M0S開(kāi)關(guān)選用KD2305型 P-M0S管，低壓整流橋BG1和高壓整流橋BG2由8個(gè)1SS420低導(dǎo)通電壓二極管搭建，整流壓 降〈0. 8V ;當(dāng)交流電壓低于5. 2Vac時(shí)，M0S開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，高壓整流橋BG2不工作，低壓整流橋 BG1全波整流工作，輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)電容器C1濾波，進(jìn)入升壓?jiǎn)卧狝DP5090輸出5Vdc 電源，給超級(jí)電容器C3充電，并向負(fù)載供電；當(dāng)交流電壓高于5. 2Vac時(shí)，比較器CP翻轉(zhuǎn)， M0S開(kāi)關(guān)Q截止，由于2個(gè)整流橋輸出共地，低壓整流橋BG1限幅負(fù)半波整流、高壓整流橋 BG2正半波整流工作，輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)電容器Cl、C2濾波，分別進(jìn)入升壓?jiǎn)卧狝DP5090 和降壓?jiǎn)卧狶TC1625輸出5Vdc電源，給超級(jí)電容器C3充電，并向負(fù)載供電。
[0026] 穩(wěn)壓管D1用來(lái)限制進(jìn)入比較器和升壓?jiǎn)卧碾妷?；二極管D2提供比較器CP外供 電源路徑，隔離并限制電池 Vbat放電范圍；電磁線圈TA采用開(kāi)口鐵芯設(shè)計(jì)，降低大電流時(shí) 鐵心飽和程度，并大幅度降低感應(yīng)能量密度，變比為1:6000,感應(yīng)電流范圍1?2000A，線圈 二次輸出范圍 40 μ A/0. 8Vp ?50mA/20Vp。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，包括相連接的電磁線圈ΤΑ、整流電路、集成穩(wěn) 壓電路以及供電電路，其特征在于：還包括一切換電路，所述整流電路包括串聯(lián)連接的低壓 整流橋BG1和高壓整流橋BG2,所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2輸入端串聯(lián)、輸 出端共地并聯(lián)，所述切換電路通過(guò)是否短路所述高壓整流橋BG2切換所述低壓整流橋BG1 全波/所述低壓整流橋BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述切換電路包 括相連接恒壓比較器CP、MOS開(kāi)關(guān)Q以及連接在所述恒壓比較器上的電阻R1-R4,所述R1分 別與所述低壓整流橋BG1輸出和所述集成穩(wěn)壓電路相連接，所述MOS開(kāi)關(guān)Q的兩端連接在 所述高壓整流橋BG2輸入上，所述電磁線圈TA二次輸出感應(yīng)電流向所述整流電路，所述恒 壓比較器CP感應(yīng)交流電壓大小輸出所述MOS開(kāi)關(guān)Q控制信號(hào)，所述MOS開(kāi)關(guān)Q控制所述低 壓整流橋BG1全波/半波整流，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路輸出至所述供電電 路。
3. 如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述恒壓比較器 CP輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述MOS開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通，所述高壓整流橋BG2短路，所述低壓整流橋BG1 全波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路輸出至所述供電電路。
4. 如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述恒壓比較器 CP輸出反轉(zhuǎn)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述MOS開(kāi)關(guān)Q斷開(kāi)，所述低壓整流橋BG2和所述高壓整流橋 BG1分別半波整流交流電壓信號(hào)，整流后的交流電壓經(jīng)所述集成穩(wěn)壓電路輸出至所述供電 電路。
5. 如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述集成穩(wěn)壓電 路包括相連接的濾波電容Cl、C2,穩(wěn)壓管D1，二極管D2,升壓?jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧?，?jīng)所述整流 電路整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)所述濾波電容C1和C2濾波，進(jìn)入所述升壓?jiǎn)卧蚪祲簡(jiǎn)?元輸出至供電電路，所述穩(wěn)壓管D1限制所述恒壓比較器CP和所述升壓?jiǎn)卧妷骸?br> 6. 如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述低壓整流橋 BG1全波整流時(shí)，輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)所述濾波電容C1濾波后，進(jìn)入所述升壓?jiǎn)卧?br> 7. 如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述低壓整流橋 BG1和所述高壓整流橋BG2分別半波整流時(shí)，經(jīng)所述濾波電容C1濾波后輸出至所述降壓?jiǎn)?元，經(jīng)所述濾波電容C2濾波后輸出至所述升壓?jiǎn)卧?br> 8. 如權(quán)利要求2或3或4所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述MOS 開(kāi)關(guān)Q為KD2305型P-MOS管。
9. 如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述低壓整流橋 BG1和所述高壓整流橋BG2均由四個(gè)低導(dǎo)通電壓二極管搭建而成。
10. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)投切單相整流橋串聯(lián)電路，其特征在于：所述電磁線圈TA 二次輸出感應(yīng)電流范圍為1?20Vac。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104052316SQ201410231043
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】何劍平, 易幟, 朱育永, 王方磊 申請(qǐng)人:北京科銳云涌科技有限公司