電復(fù)合纜的上的恒壓源因具有50mS不間斷供電功能而不會(huì)影響負(fù)載的供電。依靠電容的儲(chǔ)存的電荷，設(shè)置其合理的電壓值，在電網(wǎng)供電中斷時(shí)，由電容供電。在50mS內(nèi)，只要電容的電壓值不下降到后級(jí)DC/DC模塊的工作電壓下限值就能實(shí)現(xiàn)不間斷供電。電容值與電壓值的設(shè)置依據(jù)下面公式:
[0057]C = 2ΡΤ/[(ν2~2-νΓ2) η];其中 ~ 表示冪，如 V2~2 表示 V2 的平方；
[0058]P------電源模塊總輸出功率；根據(jù)負(fù)載要求而定，比如負(fù)載要求100W，則此處的總輸出功率即為100W ;
[0059]T------時(shí)間，50mS
[0060]η------電源模塊轉(zhuǎn)換效率，一般在85%或以上，可以取值85%，或90% ；
[0061]V2------輸入電源正常供電電壓；該電壓根據(jù)負(fù)載計(jì)算，比如負(fù)載100W，而要求電流1Α，則此處的V2即為100V ；
[0062]Vl------電源模塊工作電壓下限值，電源模塊的后級(jí)DC/DC電路具有一個(gè)工作電壓范圍，工作電壓范圍的下限值即為此處的電源模塊工作電壓下限值據(jù)此等式求得的電容值還需除以一個(gè)降額系數(shù)，降額系數(shù)一般取0.5?0.6。
[0063]圖2中的電感LI是共模電感，用來(lái)抑制共模噪聲，增強(qiáng)電路電磁兼容性。
[0064]如圖2所示，DU Cl串聯(lián)，電容Cl以實(shí)現(xiàn)恒流源向恒壓源的轉(zhuǎn)換，二極管Dl防止電容Cl的能量反向流動(dòng)。Rl與Ql串聯(lián)再與D1、C1并聯(lián)，用來(lái)為恒壓源過壓保護(hù)及地磁太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)提供電流通道。D2為TVS 二極管，用來(lái)吸收恒壓源電路的瞬變電壓，LI是共模電感，用來(lái)抑制共模噪聲，增強(qiáng)電路電磁兼容性。R2、D3、C2組成一個(gè)+12V電源，為圖3的推挽驅(qū)動(dòng)電路提供電源。本恒壓源具有不間斷供電功能，在供電站或岸站因故障切換電源時(shí)，可能會(huì)有50mS以內(nèi)的短暫掉電，光電復(fù)合纜的上的恒壓源因具有50mS不間斷供電功能而不會(huì)影響負(fù)載的供電。依靠電容的儲(chǔ)存的電荷，設(shè)置其合理的電壓值，在電網(wǎng)供電中斷時(shí)，由電容供電。在50mS內(nèi)，只要電容的電壓值不下降到后級(jí)DC/DC模塊的工作電壓下限值就能實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0065]如圖2所示，若干個(gè)這樣相同的CC/CV轉(zhuǎn)換裝置串聯(lián)在光電復(fù)合纜上，該電能轉(zhuǎn)換裝置據(jù)有旁路地球磁場(chǎng)及太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的功能。地球磁場(chǎng)及太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小與光電復(fù)合纜圈圍的面積和磁感應(yīng)通量成正比，方向可能與光電復(fù)合纜上的電流同向，也可能反向，當(dāng)檢測(cè)到電容Cl的電壓高于額定值時(shí)打開旁路MOSFET管，使多余的能量消耗在功率電阻上，感應(yīng)電流反向時(shí)會(huì)自動(dòng)經(jīng)MOSFET的體二極管(并聯(lián)在MOSFET的漏源極間的二極管，是在設(shè)計(jì)生產(chǎn)MOSFET時(shí)的寄生二極管)旁路，能量消耗在功率電阻上，避免CC/CV裝置反向擊穿。本裝置能旁路的感應(yīng)電流值為±200A(雙向)，并可根據(jù)要求更換個(gè)別元器件旁路更大的感應(yīng)電流。MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，R13、R32、C31構(gòu)成電壓采樣電路，調(diào)節(jié)電位器【又稱可變電阻】R32可設(shè)置恒壓源的保護(hù)電壓值，C31為去耦電容。當(dāng)恒壓源的電壓達(dá)到設(shè)置的保護(hù)電壓值時(shí)，Ul將輸出一個(gè)高電平，此電壓信號(hào)經(jīng)限流電阻R33限流后，經(jīng)推挽驅(qū)動(dòng)電路，再經(jīng)限流電阻R34限流后驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極。
[0066]圖3中的Drive是給NMOS管的脈沖信號(hào)。
[0067]圖1、圖4中的使能端EN為同一個(gè)信號(hào)，是給后級(jí)DC/DC模塊電源的使能信號(hào)。后級(jí)的恒壓轉(zhuǎn)恒壓電路(如12V轉(zhuǎn)到5V等)進(jìn)行使能，圖4就是屬于圖1中的“過壓保護(hù)及輸出使能”中的一部分，是為了防止后級(jí)DC/DC電路欠壓保護(hù)而設(shè)置的。即只有當(dāng)圖2中Cl的電壓達(dá)到或高于后級(jí)DC/DC電路的欠壓保護(hù)值后圖4電路才發(fā)出使能信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)DC/DC電路。
[0068]如圖2所示該裝置恒壓源的抗電強(qiáng)度即輸入端對(duì)地耐壓值可達(dá)6KVrms，采用兩個(gè)4700PF/500VAC的Y電容C3、C4和C5、C6串聯(lián)，并可根據(jù)環(huán)路負(fù)載的大小及規(guī)模設(shè)計(jì)成輸入對(duì)地耐壓更高的恒壓源。
[0069]物理指標(biāo):
[0070]尺寸:152X152X36(mm)
[0071]重量:<400g
[0072]工作溫度:-4(TC?80 °C
[0073]功率:300W
[0074]散熱:傳導(dǎo)散熱
[0075]本發(fā)明可以在光電復(fù)合纜上串聯(lián)使用，適合兩端供電站分別提供最大1.5A/±6KV高壓恒流源光纖通信系統(tǒng)。
[0076]如圖5所示，兩端供電站采用正負(fù)電源同時(shí)供電，一端為正電源供電，另一端為負(fù)電源供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括電流旁路、CC/CV主電路和MOS管驅(qū)動(dòng)電路； CC/CV主電路和電流旁路并聯(lián)后串接在單線恒流輸出通路中； 電流旁路包括NMOS管Ql和電阻Rl ；NM0S管Ql的D極為電流旁路的輸入端，NMOS管Ql的S極與電阻R的一端相接，電阻R的另一端為電流旁路的輸出端； CC/CV主電路包括二極管D1、電容Cl和C2、電阻R2和穩(wěn)壓管D3 ； 二極管Dl的正極接電流旁路的輸入端；二極管Dl的負(fù)極經(jīng)電容Cl接電流旁路的輸出端; 所述的電阻R2、電容C2和穩(wěn)壓管D3構(gòu)成輸出支路；輸出支路與電容Cl并聯(lián)；電阻R2的第一端接二極管Dl的負(fù)極；電阻R2的第一端為直流電壓正輸出端DC+，電阻R2的第二端接穩(wěn)壓管D3的負(fù)極，穩(wěn)壓管D3的負(fù)極為+12V輸出端； 穩(wěn)壓管D3的正極接所述的電流旁路的輸出端；穩(wěn)壓管D3的正極為直流電壓負(fù)輸出端DC-； 電容C2與穩(wěn)壓管D3并聯(lián)； MOS管驅(qū)動(dòng)電路由輸出支路供電，用于為NMOS管Ql提供觸發(fā)脈沖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，MOS管驅(qū)動(dòng)電路包括電壓檢測(cè)器U1、三極管Tl和T2以及電阻R31、R32、R33和R34 ;三極管Tl和T2分別為NPN型三極管和PNP三極管； 電阻R31和電阻R32串聯(lián)后接在DC+和DC-之間；電壓檢測(cè)器Ul的VDD端接電阻R31和R32的連接點(diǎn)；電壓檢測(cè)器Ul的VSS端接DC-；電壓檢測(cè)器Ul的OUT端接三極管Tl和T2的b極；三極管Tl的c極接+12端，三極管Tl的e極和三極管T2的e極短接，三極管T2的c極接DC-端；三極管Tl的e極經(jīng)電阻R34到脈沖輸出端DRIVE ;脈沖輸出端DRIVE與DC-端之間跨接有穩(wěn)壓管D31 ;脈沖輸出端DRIVE為NMOS管Ql的柵極提供觸發(fā)脈沖；電壓檢測(cè)器Ul采用S-80850CLUA-B7BT2G芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的電阻R32為可變電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，電容Cl的電容值由下式確定: C = 2ΡΤ/[(ν2~2-νΓ2)*η*Κ];其中~表示冪，Vl~2表示Vl的平方；V2~2表示V2的平方； P------電源模塊總輸出功率； T------時(shí)間，50mS η------電源模塊轉(zhuǎn)換效率，η彡0.85 ; V2------輸入電源正常供電電壓； V1------電源模塊工作電壓下限值； K為降額系數(shù)，降額系數(shù)取0.5?0.6。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，CC/CV主電路還包括與電容Cl并聯(lián)的TVS 二極管D2。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，輸出支路與電容Cl之間串接有共模電感LI。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，還包括恒壓源使能輸出電路；恒壓源使能輸出電路包括電壓檢測(cè)器U2、穩(wěn)壓管D41、電阻R41和R42 ;電阻R41和電阻R42串聯(lián)后接在DC+和Dc-之間；電壓檢測(cè)器U2的VDD端接電阻R41和R42的連接點(diǎn)；電壓檢測(cè)器U2的VSS端接DC-；電壓檢測(cè)器U2的OUT端為使能輸出端EN ;使能輸出端EN與DC-端之間跨接有穩(wěn)壓管D41 ； 電壓檢測(cè)器U2采用S-80850CLUA-B7BT2G芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述的電阻R42為可變電阻。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括多個(gè)串聯(lián)在單線恒流輸出通路中的恒流/恒壓變流模塊；多個(gè)恒流/恒壓變流模塊的電路結(jié)構(gòu)相同，每一個(gè)恒流/恒壓變流模塊包括所述的電流旁路、CC/CV主電路和MOS管驅(qū)動(dòng)電路。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，直流電壓負(fù)輸出端DC-與地之間接有由電容C3和C4串接而成的第一濾波支路； 直流電壓正輸出端DC+與地之間接有由電容C5和C6串接而成的第二濾波支路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路，包括電流旁路、CC/CV主電路和MOS管驅(qū)動(dòng)電路；CC/CV主電路和電流旁路并聯(lián)后串接在單線恒流輸出通路中；電流旁路包括NMOS管Q1和電阻R1；CC/CV主電路包括二極管D1、電容C1和C2、電阻R2和穩(wěn)壓管D3；二極管D1的正極接電流旁路的輸入端；二極管D1的負(fù)極經(jīng)電容C1接電流旁路的輸出端；所述的電阻R2、電容C2和穩(wěn)壓管D3構(gòu)成輸出支路；MOS管驅(qū)動(dòng)電路由輸出支路供電，用于為NMOS管Q1提供觸發(fā)脈沖。該單線恒流轉(zhuǎn)恒壓電能轉(zhuǎn)換電路易于實(shí)施，構(gòu)思巧妙，特別適合應(yīng)用于單線供電場(chǎng)合。
【IPC分類】H02M3/335, H02J1/04
【公開號(hào)】CN104967326
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510413729
【發(fā)明人】夏建林, 李友如, 陶令, 胡艷紅, 陳志才
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)城信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司, 長(zhǎng)沙湘計(jì)海盾科技有限公司, 湖南海盾光纖傳感技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日