用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆探設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，石油勘探、開(kāi)采技術(shù)向著自動(dòng)化、智能化方向持續(xù)發(fā)展。智能鉆井工具多為機(jī)電液一體化結(jié)構(gòu)，采用泥漿脈沖發(fā)電機(jī)作為交流電源，通過(guò)交流-直流-直流變換為井下控制系統(tǒng)和電子測(cè)量?jī)x器提供穩(wěn)定的直流電壓。由于鉆井工作中鉆井液的流量波動(dòng)大，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，導(dǎo)致產(chǎn)生的交流電壓變化范圍較寬，引起轉(zhuǎn)換得到的直流電壓存在較大波動(dòng)，對(duì)電子控制單元的穩(wěn)定工作造成不利影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種電流輸出穩(wěn)定的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路。
[0004]因此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]—種用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路，在所述開(kāi)關(guān)電源電路中:
[0006]整流電路經(jīng)濾波電路后一端通過(guò)過(guò)流保護(hù)電路接地、另一端連接至耦合線圈的初級(jí)繞組的輸入端以及通過(guò)欠壓保護(hù)電路連接至PWM控制電路，所述過(guò)流保護(hù)電路還連接至所述PWM控制電路；
[0007]所述初級(jí)繞組的輸出端通過(guò)電容C3和二極管D7接回所述初級(jí)繞組的輸入端，所述耦合線圈的次級(jí)繞組的輸出端通過(guò)二極管D8連接至電壓輸出端Vout，且二極管D8與所述電壓輸出端Vout之間還通過(guò)電容C4與所述次級(jí)繞組的輸入端一同接地；
[0008]所述電壓輸出端Vout通過(guò)電阻R2連接至所述PWM控制電路，電阻R2與所述PWM控制電路之間還通過(guò)電阻R3接地；
[0009]MOS管的漏極連接至所述初級(jí)繞組的輸出端，柵極通過(guò)電阻Rl連接至所述PWM控制電路的輸出端，源級(jí)通過(guò)電阻R5連接至所述PWM控制電路以及通過(guò)電阻R4接地，電阻R5與所述PWM控制電路之間還通過(guò)電容C5接地；
[0010]所述PWM控制電路用于從所述電壓輸出端Vout獲得采樣電壓后與參考電壓進(jìn)行比較獲得誤差信號(hào)，通過(guò)將從所述源級(jí)獲得的采樣電流與所述誤差信號(hào)進(jìn)行比較控制向所述漏極輸出的方波信號(hào)的占空比，以及還用于當(dāng)所述欠壓保護(hù)電路采集到的電壓小于閾值電壓時(shí)或當(dāng)所述過(guò)流保護(hù)電路采集到的電流大于閾值電流時(shí)持續(xù)向所述漏極輸出低電平。
[0011]本實(shí)用新型中的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路，基于脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)電源理論，將泥漿脈沖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電能輸出，用于智能鉆井工具電子控制單元供電。
[0012]本實(shí)用新型中，泥漿脈沖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電壓經(jīng)過(guò)整流電路進(jìn)行全波整流和濾波電路進(jìn)行電容濾波后輸出至耦合線圈的初級(jí)繞組處，PWM控制電路通過(guò)輸出一定占空比值的方波信號(hào)控制MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷，使得耦合線圈的初級(jí)繞組進(jìn)行能量的儲(chǔ)存與釋放，達(dá)到控制電源輸出的目的，通過(guò)輸出電壓采樣反饋電路與電流采樣反饋電路，PWM控制電路采用電流控制模式對(duì)方波信號(hào)的占空比值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得穩(wěn)定的直流電能輸出，通過(guò)欠壓保護(hù)電路和過(guò)流保護(hù)電路，保證開(kāi)關(guān)電源電路的正常工作，有效地提高了輸出直流電的穩(wěn)定性，從而提高了設(shè)備工作的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路的電路圖；
[0014]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路中PWM控制電路輸出脈沖波形及MOS管上電壓波形對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0016]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路，在所述開(kāi)關(guān)電源電路中:
[0017]整流電路經(jīng)濾波電路后一端通過(guò)過(guò)流保護(hù)電路接地、另一端連接至耦合線圈的初級(jí)繞組的輸入端以及通過(guò)欠壓保護(hù)電路連接至PWM控制電路，所述過(guò)流保護(hù)電路還連接至所述PWM控制電路；
[0018]所述初級(jí)繞組的輸出端通過(guò)電容C3和二極管D7接回所述初級(jí)繞組的輸入端，所述耦合線圈的次級(jí)繞組的輸出端通過(guò)二極管D8連接至電壓輸出端Vout，且二極管D8與所述電壓輸出端Vout之間還通過(guò)電容C4與所述次級(jí)繞組的輸入端一同接地；
[0019]所述電壓輸出端Vout通過(guò)電阻R2連接至所述PWM控制電路，電阻R2與所述PWM控制電路之間還通過(guò)電阻R3接地；
[0020]MOS管Ql的漏極D連接至所述初級(jí)繞組的輸出端，柵極G通過(guò)電阻Rl連接至所述PWM控制電路的輸出端，源級(jí)S通過(guò)電阻R5連接至所述PWM控制電路以及通過(guò)電阻R4接地，電阻R5與所述PWM控制電路之間還通過(guò)電容C5接地；
[0021]所述PWM控制電路用于從所述電壓輸出端Vout獲得采樣電壓后與參考電壓進(jìn)行比較獲得誤差信號(hào)，通過(guò)將從所述源級(jí)S獲得的采樣電流與所述誤差信號(hào)進(jìn)行比較控制向所述漏極D輸出的方波信號(hào)的占空比，以及還用于當(dāng)所述欠壓保護(hù)電路采集到的電壓小于閾值電壓時(shí)或當(dāng)所述過(guò)流保護(hù)電路采集到的電流大于閾值電流時(shí)持續(xù)向所述漏極D輸出低電平。
[0022]本實(shí)用新型中的用于智能鉆井工具的開(kāi)關(guān)電源電路，基于脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)電源理論，將泥漿脈沖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電能輸出，用于智能鉆井工具電子控制單元供電。
[0023]泥漿脈沖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電經(jīng)過(guò)整流電路和濾波電路后在Vlin端輸出直流電，PWM控制電路10通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)的輸出脈沖信號(hào)占空比值，控制MOS管Ql的導(dǎo)通與關(guān)斷，將Vlin端輸出的直流電能轉(zhuǎn)換成高頻交流電能，存儲(chǔ)于耦合線圈4中。耦合線圈4包括初級(jí)繞組41、次級(jí)繞組42和磁芯，用于在MOS管Ql關(guān)斷時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)存在初級(jí)繞組中的高頻交流電能傳遞至次級(jí)繞組42處，二極管D8和電容C4組成電能拾取機(jī)構(gòu)5，用于將次級(jí)繞組42輸出的高頻交流電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電能輸出至Vout端，為智能鉆井工具電子控制單元提供穩(wěn)定的直流電源。采樣反饋電路包括由R2、R3組成的輸出電壓采樣反饋電路8和由R5、C5組成的采樣電流反饋電路9，PWM控制電路10對(duì)反饋電壓和反饋電流進(jìn)行分析比較，以調(diào)節(jié)輸出脈沖信號(hào)占空比值。保護(hù)電路包括欠壓保護(hù)電路6和過(guò)流保護(hù)電路7，用于對(duì)整流電路和濾波電路輸出的直流電壓和回路電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出至PWM控制電路10，供其進(jìn)行分析決策，以判斷是否進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換過(guò)程。
[0024]本實(shí)用新型中，ee開(kāi)關(guān)電源為降壓型隔離式反激變換器結(jié)構(gòu)，輸入端與輸出端由耦合線圈4進(jìn)行電氣隔離，在MOS管Ql導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)耦合線圈4的初級(jí)繞組41儲(chǔ)存能量，在eeMOS管Ql關(guān)斷時(shí)間內(nèi)耦合線圈4將能量傳遞至次級(jí)繞組端42，