一種無整流橋取電電路的制作方法

本發明涉及感應取電領域，尤其涉及一種無整流橋取電電路。

背景技術：

隨著電力行業水平的不斷提升，工作在輸配電線路上的在線監測設備越來越多。對輸電線路進行在線監測時，其電源的供給是關鍵問題之一。電力系統在線監測設備最常用的供電方式是感應取能供電，該方式通過取能磁芯采集線路周圍電磁場中的能量，再通過整流變換電路將二次側的交流信號轉換為穩定的直流信號，為微處理器和通信單元供電。

現有的感應取電方式中的整流變換電路均采用帶有整流橋的整流模塊。

然而，現有技術具有一定缺陷，就是帶有整流橋的整流變換電路會有多處能量轉換，因此會增加損耗。

技術實現要素：

本發明實施例公開了一種無整流橋取電電路，通過MOS管和二極管構成了無整流橋的整流變化電路，解決了現有技術中帶有整流橋的整流變換電路有多處能量轉換造成的多級損耗的技術問題。

本發明實施例提供了一種無整流橋取電電路，包括：取電升壓模塊、與所述取電升壓模塊電性連接的整流模塊、與所述整流模塊電性連接的濾波穩壓模塊；

所述整流模塊具體包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二極管Ds1、第二二極管Ds2、第三二極管D1、第四二極管D2；

所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的源極相連并接地，所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏極并聯在所述取電升壓模塊上；

所述第一MOS管S1的源極連接所述第一二極管Ds1的正極，所述第一MOS管S1的漏極連接所述第一二極管Ds1的負極；

所述第二MOS管S2的源極連接所述第二二極管Ds2的正極，所述第二MOS管S2的漏極連接所述第二二極管Ds2的負極；

所述第三二極管D1和所述第四二極管D2的正極分別連接所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏極，所述第三二極管D1和所述第四二極管D2的負極相連并作為直流電壓輸出端。

可選地，

所述無整流橋取電電路還包括連接在所述整流模塊的直流電壓輸出端和所述整流模塊的MOS管柵極之間的用于放大電流的多諧振蕩器模塊。

可選地，

所述多諧振蕩器模塊具體包括放大器M、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻Rg、第一電容C0；

所述第一電阻R1的一端連接所述放大器M的正向輸入，所述第一電阻R1另一端連接所述整流模塊的所述直流電壓輸出端；

所述第二電阻R2的一端連接所述放大器M的正向輸入，所述第二電阻R2的另一端接地；

所述第三電阻R3的一端連接所述放大器M的正向輸入，所述第三電阻R3的另一端連接所述放大器M的輸出；

所述第四電阻R4的一端連接所述放大器M的負向輸入，所述第四電阻R4的另一端連接所述放大器M的輸出所述第一電容C0的一端連接所述放大器M的負向輸入，另一端接地；

所述第五電阻Rg的一端連接所述放大器M的輸出，所述第五電阻Rg的另一端連接所述整流模塊的柵極。

可選地，

所述取電升壓模塊具體包括：套接在高壓線路上的取能互感器TA1、升壓變壓器TA2；

所述取能互感器TA1的二次側連接所述升壓變壓器TA2的一次側；

所述升壓變壓器TA2的二次側并聯在所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的漏極兩端。

可選地，

所述濾波穩壓模塊具體包括并聯在所述MOS管柵極和所述直流電壓輸出端兩端的第二電容C1和穩壓二極管Z。

從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：

1、本發明實施例通過MOS管和二極管構成了無整流橋的整流變化電路，解決了現有技術中帶有整流橋的整流變換電路有多處能量轉換造成的多級損耗的技術問題，同時不需要添加后備電池實現啟動。

2、本發明實施例可以通過調節多諧振蕩器模塊中電阻和電容的參數，可調節輸出信號的占空比，也就是調節推挽電路的門控脈沖，保證一個直流電壓輸出的恒定。

3、第二電容C1起到了濾波的作用，穩壓二極管Z保證電壓維持在MOS管開關的安全操作范圍內，保證系統的穩定性。

4、本發明實施例使用取能線圈的電感和升壓變壓器的漏感作為儲能元件，消除了在電路中再增加一個單獨的電感器的需要，從而降低了電源管理電路的復雜性。

5、本發明實施例使得電路可以在很小的輸入下啟動，而濾波穩壓模塊保證了電壓較高時輸出端也能正常輸出，因此電路有著很寬的操作范圍。

6、本發明實施例屬于電源管理的應用，可以有效推進在線監測裝置向小型化、低功耗方向發展。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發明實施例中提供的一種無整流橋取電電路的電路圖；

圖2為本發明實施例中提供的一種無整流橋取電電路的調節多諧振蕩器模塊的電路圖；

圖3至圖6為本發明實施例中提供的一種無整流橋取電電路的四個工作模式示意圖。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種無整流橋取電電路，通過MOS管和二極管構成了無整流橋的整流變化電路，解決了現有技術中帶有整流橋的整流變換電路有多處能量轉換造成的多級損耗的技術問題。

請參閱圖1至圖2，本發明實施例中提供的一種無整流橋取電電路的一個實施例包括：取電升壓模塊、與取電升壓模塊電性連接的整流模塊、與整流模塊電性連接的濾波穩壓模塊；

整流模塊具體包括：第一MOS管S1、第二MOS管S2、第一二極管Ds1、第二二極管Ds2、第三二極管D1、第四二極管D2；

第一MOS管S1和第二MOS管S2的源極相連并接地，第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏極并聯在取電升壓模塊上；

第一MOS管S1的源極連接第一二極管Ds1的正極，第一MOS管S1的漏極連接第一二極管Ds1的負極；

第二MOS管S2的源極連接第二二極管Ds2的正極，第二MOS管S2的漏極連接第二二極管Ds2的負極；

第三二極管D1和第四二極管D2的正極分別連接第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏極，第三二極管D1和第四二極管D2的負極相連并作為直流電壓輸出端。

無整流橋取電電路還包括連接在整流模塊的直流電壓輸出端和整流模塊的MOS管柵極之間的用于放大電流的多諧振蕩器模塊，從而可以在原邊電流很小的情況下，通過多諧振蕩器模塊放大電流作為MOS管的門控脈沖啟動整流模塊，進而啟動感應取電電源，保證了取電電源能有很寬的工作范圍。

多諧振蕩器模塊具體包括放大器M、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻Rg、第一電容C0；

第一電阻R1的一端連接放大器M的正向輸入，第一電阻R1另一端連接整流模塊的直流電壓輸出端；

第二電阻R2的一端連接放大器M的正向輸入，第二電阻R2的另一端接地；

第三電阻R3的一端連接放大器M的正向輸入，第三電阻R3的另一端連接放大器M的輸出；

第四電阻R4的一端連接放大器M的負向輸入，第四電阻R4的另一端連接放大器M的輸出第一電容C0的一端連接放大器M的負向輸入，另一端接地；

第五電阻Rg的一端連接放大器M的輸出，第五電阻Rg的另一端連接整流模塊的柵極；

多諧振蕩器模塊通過正反饋作用，在很小的輸入下產生直流偏置作為門控脈沖信號，控制推挽電路的通斷；

多諧振蕩器模塊中第一電阻R1與第二電阻R2阻值相等，第三電阻R3與第四電阻R4阻值相等，通過控制放大器連接的電阻和電容的參數，可調節輸出信號的占空比，也就是調節推挽電路的門控脈沖，保證一個直流電壓輸出的恒定，從而可以確保電路在較小的電源供應下啟動，實現“黑啟動”的功能。

取電升壓模塊具體包括：套接在高壓線路上的取能互感器TA1、升壓變壓器TA2；

取能互感器TA1的二次側連接升壓變壓器TA2的一次側；

升壓變壓器TA2的二次側并聯在第一MOS管S1和第二MOS管S2的漏極兩端。

濾波穩壓模塊具體包括并聯在MOS管柵極和直流電壓輸出端兩端的第二電容C1和穩壓二極管Z，第二電容C1完成濾波作用，穩壓二極管Z保證電壓維持在MOS管開關的安全操作范圍內，保證系統的穩定性。

上面是對一種無整流橋取電電路的結構和連接方式進行的詳細說明，為便于理解，下面將以一具體應用場景對一種無整流橋取電電路的應用進行說明，應用例包括：

請參閱圖1至圖6，當穿過取能互感器TA1的高壓輸電線中通過電流時，由于電磁感應作用，取電線圈中產生感應電流，取電線圈中產生的感應電流經升壓變壓器TA2升壓，將電壓提高到整流模塊的二極管和MOS管的正向閾值電壓之上。

多諧振蕩器模塊的放大器M的輸出端連接MOS管的柵極，通過正反饋自激振蕩，在很小的輸入下產生直流偏置作為門控脈沖信號，作為整流模塊的控制脈沖控制推挽電路的通斷。多諧振蕩器模塊中第一電阻R1與第二電阻R2阻值相等，第三電阻R3與第四電阻R4阻值相等，通過控制放大器連接的電阻和電容的參數，可調節輸出信號的占空比，也就是調節推挽電路的門控脈沖，保證一個直流電壓輸出的恒定，從而可以確保電路在較小的電源供應下啟動，實現“黑啟動”的功能，本應用例中最低的原邊電流為60A。

在充放電的過程中，取能互感器TA1的電感和升壓變壓器TA2的漏感作為儲能元件。如圖3至圖6所示，圖3至圖6分別代表本發明實施例中無整流橋取電電路的模式1、模式2、模式3、模式4，在模式1下，0<ωt<π，門控信號G＝1，MOS管打開，電感充電；在模式2下，0<ωt<π，門控信號G＝0，MOS管關斷，電感放電，能量從電感轉換到負載之中；在模式3下，π<ωt<2π，門控信號G＝1，MOS管打開，電感反向充電；模式4和模式2相同，二極管保證流向負載的電流為同一方向，實現整流的作用。

濾波穩壓模塊的第二電容C1完成濾波作用，穩壓二極管Z保證電壓維持在MOS管開關的安全操作范圍內，保證系統的穩定性，在本應用例中，可以將60A至1000A的交流電流，轉換為穩定的3.3V直流電壓最終被輸送到負載側。

以上對本發明所提供的一種無整流橋取電電路進行了詳細介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。