3g無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源的制作方法
【專利摘要】一種3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源，屬于電力系統(tǒng)輔助設(shè)備領(lǐng)域。本實(shí)用新型的目的是提供一種電力電纜線路上的3G無線視頻裝置直接提供電源的3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源。本實(shí)用新型包括整流濾波電路、DC?DC轉(zhuǎn)換電路、電壓保護(hù)與能量泄放電路、暫態(tài)保護(hù)、儲能電路。本實(shí)用新型充分考慮了現(xiàn)場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩(wěn)定可靠供電。解決了瞬間大功率供電這個(gè)難點(diǎn),為了增加電源供電的可靠性。保質(zhì)期在室溫下可長達(dá)10年以上。
【專利說明】
3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)輔助設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在電纜線路運(yùn)維管理工程中，安裝很多3G無線視頻裝置，很多安裝在戶外空曠地區(qū)的基桿上，電壓等級為66kV以上，不能直接獲取電源，目前均采用電池供電，要定期去現(xiàn)場更換電池，給工作帶來很多不便。裝置供電的問題成為關(guān)鍵，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，在安裝視頻裝置附近的電纜進(jìn)行感應(yīng)取電的方式進(jìn)行供電可有效解決該技術(shù)問題。
[0003]電纜線路負(fù)荷電流的情況非常復(fù)雜，電流也在很大范圍內(nèi)變化，為了能保證電源可靠工作，設(shè)計(jì)的電源具有一下特點(diǎn)。①電流處于小電流狀態(tài)時(shí)，要盡量保證電源的供應(yīng)；②而當(dāng)電流較大時(shí)或者雷電沖擊電流，如短路故障狀態(tài)時(shí)，要給予電源足夠的保護(hù);③在導(dǎo)線正常電流范圍內(nèi)均能提供穩(wěn)定的輸出，短時(shí)斷電持續(xù)供電以及能滿足瞬間大功率供電；④長期低熱耗穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種電力電纜線路上的3G無線視頻裝置直接提供電源的3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源。
[0005]本實(shí)用新型包括整流濾波電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電壓保護(hù)與能量泄放電路、暫態(tài)保護(hù)、儲能電路;感應(yīng)取電CT套在電纜線路Cable上;CT 二次側(cè)線圈兩端并聯(lián)雙向瞬態(tài)放電管TVSl ;TVS1兩端連接到二極管整流電路CB的交流輸入端子2、3;電感LI串聯(lián)電容Cl后，并聯(lián)到CB的直流正負(fù)輸出端子1、4之間；電容Cl兩端并聯(lián)一個(gè)單向瞬態(tài)放電管TVS2;TVS2的陰極連到MOS管Ql的漏極D，TVS2的陽極連到MOS管Ql的源極S ；電阻Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)在漏極D和源極S之間，再與電容C2并聯(lián);Rl和R2的中點(diǎn)連接到電壓比較器Al的“+”輸入端，輸入端接參考電壓Vref，比較器輸出端連到MOS管的門極G; DC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端Vin連到MOS管漏極D，地GND連到源極S，輸出端Vout和GND之間并聯(lián)肖特基二極管Dl;電感L2和電容C3串聯(lián)后與Dl并聯(lián);二極管D2、電阻R3及超級電容SC依次串聯(lián)后與Dl并聯(lián);鋰電池Batt串聯(lián)二極管D3后，并聯(lián)到超級電容兩端;最后，在超級電容兩端引出正負(fù)端子接負(fù)載RL;
[0006]其中DC-DC轉(zhuǎn)換電路的連接:將DC-DC芯片AMC34063A的引腳1、7和8連接在一起；弓丨腳4接地GND ；引腳3對地接電容C6 ；引腳6接寬范圍輸入電壓Vin，其對地連接電容C2，再經(jīng)過電阻RSC連到引腳7;引腳2對地反接二極管Dl，經(jīng)過電感L2連到輸出5V端子Vo;Vo對地接電容C3，反饋電阻RTl和RT2串聯(lián)后接在Vo與GND之間;RTl和RT2的中點(diǎn)連接到引腳5。
[0007]本實(shí)用新型充分考慮了現(xiàn)場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩(wěn)定可靠供電。解決了瞬間大功率供電這個(gè)難點(diǎn)，為了增加電源供電的可靠性。保質(zhì)期在室溫下可長達(dá)10年以上。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型電源裝置原理圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型橋式整流電路結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖3是本實(shí)用新型DC-DC模塊電路圖；
[0011 ]圖4是本實(shí)用新型電壓保護(hù)與能量泄放電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)用新型包括整流濾波電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電壓保護(hù)與能量泄放電路、暫態(tài)保護(hù)、儲能電路;感應(yīng)取電CT套在電纜線路Cable上;CT 二次側(cè)線圈兩端并聯(lián)雙向瞬態(tài)放電管TVSl ;TVS1兩端連接到二極管整流電路CB的交流輸入端子2、3;電感LI串聯(lián)電容Cl后，并聯(lián)到CB的直流正負(fù)輸出端子1、4之間；電容Cl兩端并聯(lián)一個(gè)單向瞬態(tài)放電管TVS2;TVS2的陰極連到MOS管Ql的漏極D，TVS2的陽極連到MOS管Ql的源極S ；電阻Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)在漏極D和源極S之間，再與電容C2并聯(lián);Rl和R2的中點(diǎn)連接到電壓比較器Al的“+”輸入端，輸入端接參考電壓Vref，比較器輸出端連到MOS管的門極G; DC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端Vin連到MOS管漏極D，地GND連到源極S，輸出端Vout和GND之間并聯(lián)肖特基二極管Dl;電感L2和電容C3串聯(lián)后與Dl并聯(lián);二極管D2、電阻R3及超級電容SC依次串聯(lián)后與Dl并聯(lián);鋰電池Batt串聯(lián)二極管D3后，并聯(lián)到超級電容兩端;最后，在超級電容兩端引出正負(fù)端子接負(fù)載RL;
[0013]其中DC-DC轉(zhuǎn)換電路連接:將DC-DC芯片AMC34063A的引腳1、7和8連接在一起；引腳4接地GND ；引腳3對地接電容C6 ；引腳6接寬范圍輸入電壓Vin，其對地連接電容C2，再經(jīng)過電阻RSC連到引腳7;引腳2對地反接二極管Dl，經(jīng)過電感L2連到輸出5V端子Vo;Vo對地接電容C3，反饋電阻RTl和RT2串聯(lián)后接在Vo與GND之間;RTl和RT2的中點(diǎn)連接到引腳5。
[0014]下面對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0015]電源由開合式取電CT、整流濾波電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電壓保護(hù)與能量泄放電路、暫態(tài)保護(hù)、儲能電路等組成。原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0016]從左往右看，感應(yīng)取電CT套在電纜線路Cable上;CT二次側(cè)線圈兩端并聯(lián)雙向瞬態(tài)放電管TVSl ;TVS1兩端連接到二極管整流電路CB的交流輸入端子2、3;電感LI串聯(lián)電容Cl后，并聯(lián)到CB的直流正負(fù)輸出端子1、4之間；電容Cl兩端并聯(lián)一個(gè)單向瞬態(tài)放電管TVS2;TVS2的陰極連到MOS管Ql的漏極D，TVS2的陽極連到MOS管Ql的源極S ；電阻Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)在漏極D和源極S之間，再與電容C2并聯(lián);Rl和R2的中點(diǎn)連接到電壓比較器Al的“+”輸入端，輸入端接參考電壓Vref，比較器輸出端連到MOS管的門極G; DC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端Vin連到MOS管漏極D，地GND連到源極S，輸出端Vout和GND之間并聯(lián)肖特基二極管DI;電感L2和電容C3串聯(lián)后與Dl并聯(lián);二極管D2、電阻R3及超級電容SC依次串聯(lián)后與Dl并聯(lián);鋰電池Batt串聯(lián)二極管D3后，并聯(lián)到超級電容兩端;最后，在超級電容兩端引出正負(fù)端子接負(fù)載RL0
[0017](I)整流、濾波電路
[0018]特制取能線圈從線路上感應(yīng)出來的電勢是交流電壓，而后段電子電路所需要的是直流電壓，因此從鐵心線圈感應(yīng)出來的電壓首先要整流。本裝置選擇了橋式整流。當(dāng)一次電流較大時(shí)，感應(yīng)出來的二次電流雖然其平均值并不太大，但其脈沖峰值可達(dá)上百伏，因此整流電路要有較高的耐壓值，因此選用DB107整流橋，其耐壓值達(dá)到1000V，可滿足實(shí)際要求。
[0019]為了改善電壓的脈動程度，需在整流后再加入濾波電路，濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波。考慮到復(fù)雜濾波電路會增加電路的功耗從而提高啟動電流，本系統(tǒng)選擇了 LC濾波電路，整流濾波電路如圖2所示，LI為I OOmH，Cl為I OOOyF。
[0020](2) DC-DC轉(zhuǎn)換電路
[0021]由于電流的變化范圍大，感應(yīng)電壓經(jīng)過整流、濾波后將會得到寬范圍的直流電壓，需要通過一個(gè)DC-DC模塊處理后得到一個(gè)高質(zhì)量的5 V直流電壓，以滿足監(jiān)測裝置的供電需要。電源DC-DC模塊選擇了AMC34063A，電壓輸入范圍為3-40V，輸出電壓5V，最大輸出電流1.5A，約2mA的靜態(tài)電流，具有高轉(zhuǎn)換效率，高轉(zhuǎn)換效率有利于進(jìn)一步降低啟動電流，提高電源輸出功率，電路圖如圖3所示。
[0022]DC-DC變換自身消耗的功率比較大，在感應(yīng)功率相同的情況下，減小供能電路自身的功耗，無疑會使得供能方案的輸出總功率大大增加。而減小供能電路自身功耗的關(guān)鍵就是降低DC-DC的功耗，AMC34063A具有較小的功耗，很好的滿足了電源的要求。
[0023]DC-DC轉(zhuǎn)換電路連接:
[0024]將DC-DC芯片AMC34063A的引腳1、7和8連接在一起；引腳4接地GND;引腳3對地接電容C6 ；引腳6接寬范圍輸入電壓Vin，其對地連接電容C2，再經(jīng)過電阻RSC連到引腳7 ；引腳2對地反接二極管DI，經(jīng)過電感L2連到輸出5V端子Vo ； Vo對地接電容C3，反饋電阻RTI和RT2串聯(lián)后接在Vo與GND之間;RTl和RT2的中點(diǎn)連接到引腳5。
[0025](3)電壓保護(hù)與能量泄放電路
[0026]整流濾波后DC-DC轉(zhuǎn)換電路端電壓Udc隨著電流升高而升高，鐵心飽和后，感應(yīng)的電壓也較高，為了保護(hù)DC-DC轉(zhuǎn)換電路，必須把電壓限制在模塊技術(shù)要求的范圍內(nèi)，采用圖4所示的電壓保護(hù)與能量泄放電路。當(dāng)電壓Ud。大于1V時(shí)，分壓電阻R2上的電壓高于參考電壓Vref，電壓比較器LM393輸出高電平，大功率MOS管導(dǎo)通，多余能量通過大功率MOS管泄放掉；當(dāng)Udc較低時(shí)，電路不工作，因此不會影響電源啟動電流和小電流下正常工作。
[0027](4)暫態(tài)保護(hù)
[0028]當(dāng)發(fā)生雷擊或線路出現(xiàn)短路大電流時(shí)，此時(shí)鐵心會感應(yīng)出一個(gè)很高的沖擊電壓，這對后端電路極為不利;為了保護(hù)后端線路，在整流橋前的線圈兩端接一個(gè)雙極性TVS管，以限制感應(yīng)線圈輸出的沖擊電壓。TVS 二極管選用P6KE68CA，使整流橋輸入交流電壓峰-峰值維持在10V以內(nèi)，可以保證后續(xù)電路不受沖擊能量破壞。
[0029](5)儲能電路
[0030]采用超級電容SC作為儲能元件，解決快速充放電及低溫工作環(huán)境的問題，超級電容器是介于傳統(tǒng)蓄電池與傳統(tǒng)靜電電容器之間的新概念能量儲存器件。與傳統(tǒng)電容器相比，它具有較大的容量、較高的能量密度、較寬的工作溫度范圍和極長的使用壽命的特點(diǎn)。適合北方冬季復(fù)雜的戶外使用環(huán)境，可以使負(fù)載適應(yīng)能力(尤其是大功率脈動負(fù)載)有較大的提尚。
[0031]電纜接地電流監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)傳送采用無線通訊方式，數(shù)據(jù)收發(fā)瞬間功率較大，達(dá)到IA左右，而待機(jī)情況下工作電流僅為10-20毫安。負(fù)載波動較大，采用感應(yīng)取能方式在小電流情況下電源輸出功率很小，不足以為數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸時(shí)提供足夠的大功率電能。加入了超級電容器儲能，解決了瞬間大功率供電這個(gè)難點(diǎn)，為了增加電源供電的可靠性，在超級電容器后加入了以色列TADIRAN鋰電池Batt，正常情況下該鋰電池不為裝置供電。以色列TADIRAN鋰電池可在-55°C到+85°C的溫度之間使用，具有很高的能量密度，特別低的自身放電特性，保質(zhì)期在室溫下可長達(dá)10年以上，選擇了額定容量為2Ah的以色列TADIRAN鋰電池，標(biāo)準(zhǔn)電壓3.6V。
[0032]電源充分考慮了現(xiàn)場使用的各種情況，能夠在低溫及大電流變化的情況下能夠穩(wěn)定可靠供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控裝置供電電源，其特征在于:包括整流濾波電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、電壓保護(hù)與能量泄放電路、暫態(tài)保護(hù)、儲能電路;感應(yīng)取電CT套在電纜線路CabI e上;CT二次側(cè)線圈兩端并聯(lián)雙向瞬態(tài)放電管TVSl ;TVS1兩端連接到二極管整流電路CB的交流輸入端子2、3;電感LI串聯(lián)電容Cl后，并聯(lián)到CB的直流正負(fù)輸出端子1、4之間；電容Cl兩端并聯(lián)一個(gè)單向瞬態(tài)放電管TVS2; TVS2的陰極連到MOS管Ql的漏極D，TVS2的陽極連到MOS管Ql的源極S;電阻Rl和R2串聯(lián)后并聯(lián)在漏極D和源極S之間，再與電容C2并聯(lián);Rl和R2的中點(diǎn)連接到電壓比較器Al的“+”輸入端，輸入端接參考電壓Vref，比較器輸出端連到MOS管的門極G; DC-DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端Vin連到MOS管漏極D，地GND連到源極S，輸出端Vout和GND之間并聯(lián)肖特基二極管Dl;電感L2和電容C3串聯(lián)后與Dl并聯(lián);二極管D2、電阻R3及超級電容SC依次串聯(lián)后與Dl并聯(lián);鋰電池Batt串聯(lián)二極管D3后，并聯(lián)到超級電容兩端；最后，在超級電容兩端引出正負(fù)端子接負(fù)載RL; 其中DC-DC轉(zhuǎn)換電路的連接:將DC-DC芯片AMC34063A的引腳1、7和8連接在一起；引腳4接地GND ；弓丨腳3對地接電容C6;引腳6接寬范圍輸入電壓Vin，其對地連接電容C2，再經(jīng)過電阻RSC連到引腳7;引腳2對地反接二極管Dl，經(jīng)過電感L2連到輸出5V端子Vo;Vo對地接電容C3，反饋電阻RTl和RT2串聯(lián)后接在Vo與GND之間;RTl和RT2的中點(diǎn)連接到引腳5。
【文檔編號】H02M7/04GK205509665SQ201520800890
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年10月18日
【發(fā)明人】龐丹, 戴斌, 趙昌鵬, 張喜林, 邵偉艷, 王振浩, 王朝斌
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司, 東北電力大學(xué)