恒压源因具有50mS不间断供电功能而不会影响负载的供电。依靠电容的储存的电荷，设置其合理的电压值，在电网供电中断时，由电容供电。在50mS内，只要电容的电压值不下降到后级DC/DC模块的工作电压下限值就能实现不间断供电。电容值与电压值的设置依据下面公式:
[0059]C = 2ΡΤ/[(ν2~2-νΓ2) η];其中 ~ 表示幂，如 V2~2 表示 V2 的平方；
[0060]P------电源模块总输出功率；根据负载要求而定，比如负载要求100W，则此处的总输出功率即为100W ;
[0061]T------时间，50mS
[0062]η------电源模块转换效率，一般在85%或以上，可以取值85%，或90% ；
[0063]V2------输入电源正常供电电压；该电压根据负载计算，比如负载100W，而要求电流1Α，则此处的V2即为100V ；
[0064]Vl------电源模块工作电压下限值，电源模块的后级DC/DC电路具有一个工作电压范围，工作电压范围的下限值即为此处的电源模块工作电压下限值据此等式求得的电容值还需除以一个降额系数，降额系数一般取0.5?0.6。
[0065]图2中的电感LI是共模电感，用来抑制共模噪声，增强电路电磁兼容性。
[0066]如图2所示，DU Cl串联，电容Cl以实现恒流源向恒压源的转换，二极管Dl防止电容Cl的能量反向流动。Rl与Ql串联再与D1、C1并联，用来为恒压源过压保护及地磁太阳风产生感应电流时提供电流通道。D2为TVS 二极管，用来吸收恒压源电路的瞬变电压，LI是共模电感，用来抑制共模噪声，增强电路电磁兼容性。R2、D3、C2组成一个+12V电源，为图3的推挽驱动电路提供电源。本恒压源具有不间断供电功能，在供电站或岸站因故障切换电源时，可能会有50mS以内的短暂掉电，光电复合缆的上的恒压源因具有50mS不间断供电功能而不会影响负载的供电。依靠电容的储存的电荷，设置其合理的电压值，在电网供电中断时，由电容供电。在50mS内，只要电容的电压值不下降到后级DC/DC模块的工作电压下限值就能实现不间断供电。
[0067]如图2所示，若干个这样相同的CC/CV转换装置串联在光电复合缆上，该电能转换装置据有旁路地球磁场及太阳风产生的感应电流的功能。地球磁场及太阳风产生的感应电流大小与光电复合缆圈围的面积和磁感应通量成正比，方向可能与光电复合缆上的电流同向，也可能反向，当检测到电容Cl的电压高于额定值时打开旁路MOSFET管，使多余的能量消耗在功率电阻上，感应电流反向时会自动经MOSFET的体二极管(并联在MOSFET的漏源极间的二极管，是在设计生产MOSFET时的寄生二极管)旁路，能量消耗在功率电阻上，避免CC/CV装置反向击穿。本装置能旁路的感应电流值为±200A(双向)，并可根据要求更换个别元器件旁路更大的感应电流。MOSFET的驱动电路如图3所示，R13、R32、C31构成电压采样电路，调节电位器【又称可变电阻】R32可设置恒压源的保护电压值，C31为去耦电容。当恒压源的电压达到设置的保护电压值时，Ul将输出一个高电平，此电压信号经限流电阻R33限流后，经推挽驱动电路，再经限流电阻R34限流后驱动MOSFET的栅极。
[0068]图3中的Drive是给NMOS管的脉冲信号。
[0069]图1、图4中的使能端EN为同一个信号，是给后级DC/DC模块电源的使能信号。后级的恒压转恒压电路(如12V转到5V等)进行使能，图4就是属于图1中的“过压保护及输出使能”中的一部分，是为了防止后级DC/DC电路欠压保护而设置的。即只有当图2中Cl的电压达到或高于后级DC/DC电路的欠压保护值后图4电路才发出使能信号，启动后级DC/DC电路。
[0070]如图2所示该装置恒压源的抗电强度即输入端对地耐压值可达6KVrms，采用两个4700PF/500VAC的Y电容C3、C4和C5、C6串联，并可根据环路负载的大小及规模设计成输入对地耐压更高的恒压源。
[0071]物理指标:
[0072]尺寸:152X152X36(mm)
[0073]重量:<400g
[0074]工作温度:-4(TC?80 °C
[0075]功率:300W
[0076]散热:传导散热
[0077]本发明可以在光电复合缆上串联使用，适合两端供电站分别提供最大1.5A/±6KV高压恒流源光纤通信系统。
[0078]如图5所示，两端供电站采用正负电源同时供电，一端为正电源供电，另一端为负电源供电。
【主权项】
1.一种单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，采用单线恒流转恒压电能转换电路，单线恒流转恒压电能转换电路从单线恒流输出通路中获取电能并转化为恒压输出； 所述的单线恒流转恒压电能转换电路包括电流旁路、CC/CV主电路和MOS管驱动电路； CC/CV主电路和电流旁路并联后串接在单线恒流输出通路中； 电流旁路包括NMOS管Ql和电阻Rl ；NM0S管Ql的D极为电流旁路的输入端，NMOS管Ql的S极与电阻R的一端相接，电阻R的另一端为电流旁路的输出端； CC/CV主电路包括二极管D1、电容Cl和C2、电阻R2和稳压管D3 ； 二极管Dl的正极接电流旁路的输入端；二极管Dl的负极经电容Cl接电流旁路的输出端; 所述的电阻R2、电容C2和稳压管D3构成输出支路；输出支路与电容Cl并联；电阻R2的第一端接二极管Dl的负极；电阻R2的第一端为直流电压正输出端DC+，电阻R2的第二端接稳压管D3的负极，稳压管D3的负极为+12V输出端； 稳压管D3的正极接所述的电流旁路的输出端(即N端)；稳压管D3的正极为直流电压负输出端DC-； 电容C2与稳压管D3并联； MOS管驱动电路由输出支路供电，用于为NMOS管Ql提供触发脉冲。2.根据权利要求1所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，MOS管驱动电路包括电压检测器U1、三极管Tl和T2以及电阻R31、R32、R33和R34 ;三极管Tl和T2分别为NPN型三极管和PNP三极管； 电阻R31和电阻R32串联后接在DC+和DC-之间；电压检测器Ul的VDD端接电阻R31和R32的连接点；电压检测器Ul的VSS端接DC-；电压检测器Ul的OUT端接三极管Tl和T2的b极；三极管Tl的c极接+12端，三极管Tl的e极和三极管T2的e极短接，三极管T2的c极接DC-端；三极管Tl的e极经电阻R34到脉冲输出端DRIVE ;脉冲输出端DRIVE与DC-端之间跨接有稳压管D31 ;脉冲输出端DRIVE为NMOS管Ql的栅极提供触发脉冲；电压检测器Ul采用S-80850CLUA-B7BT2G芯片。3.根据权利要求2所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，所述的电阻R32为可变电阻。4.根据权利要求1所述的单线恒流转恒压电能转换电路，其特征在于，电容Cl的电容值由下式确定: C = 2ΡΤ/[(ν2~2-νΓ2)*η*Κ];其中~表示幂，Vl~2表示Vl的平方；V2~2表示V2的平方； P------电源模块总输出功率； T------时间，50mS η------电源模块转换效率，η彡0.85 ; V2------输入电源正常供电电压； V1------电源模块工作电压下限值； K =降额系数，降额系数取0.5?0.6。5.根据权利要求1-4任一项所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，CC/CV主电路还包括与电容Cl并联的TVS 二极管D2。6.根据权利要求5所述的单线恒流转恒压电能转换电路，其特征在于，输出支路与电容Cl之间串接有共模电感LI。7.根据权利要求6所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，单线恒流转恒压电能转换电路还包括恒压源使能输出电路；恒压源使能输出电路包括电压检测器U2、稳压管D41、电阻R41和R42 ； 电阻R41和电阻R42串联后接在DC+和Dc-之间；电压检测器U2的VDD端接电阻R41和R42的连接点；电压检测器U2的VSS端接DC-；电压检测器U2的OUT端为使能输出端EN ;使能输出端EN与DC-端之间跨接有稳压管D41 ； 电压检测器U2采用S-80850CLUA-B7BT2G芯片。8.根据权利要求7所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，所述的电阻R42为可变电阻。9.根据权利要求8所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，单线恒流转恒压电能转换电路包括多个串联在单线恒流输出通路中的恒流/恒压变流模块；多个恒流/恒压变流模块的电路结构相同，每一个恒流/恒压变流模块包括所述的电流旁路、CC/CV主电路和MOS管驱动电路。10.根据权利要求1-4，6-9任一项所述的单线恒流转恒压电能转换方法，其特征在于，直流电压负输出端DC-与地之间接有由电容C3和C4串接而成的第一滤波支路； 直流电压正输出端DC+与地之间接有由电容C5和C6串接而成的第二滤波支路。
【专利摘要】本发明公开了一种单线恒流/恒压电能转换的方法，采用单线恒流转恒压电能转换电路，单线恒流转恒压电能转换电路从单线恒流输出通路中获取电能并转化为恒压输出；所述的单线恒流转恒压电能转换电路包括电流旁路、CC/CV主电路和MOS管驱动电路；CC/CV主电路和电流旁路并联后串接在单线恒流输出通路中；电流旁路包括NMOS管Q1和电阻R1；NMOS管Q1的D极为电流旁路的输入端，NMOS管Q1的S极与电阻R的一端相接，电阻R的另一端为电流旁路的输出端；CC/CV主电路包括二极管D1、电容C1和C2、电阻R2和稳压管D3。该单线恒流/恒压电能转换的方法易于实施，构思巧妙，特别适合应用于单线供电场合。
【IPC分类】H02J1/04, H02M3/335
【公开号】CN104967327
【申请号】CN201510413746
【发明人】夏建林, 李友如, 陶令, 胡艳红, 陈志才
【申请人】长城信息产业股份有限公司, 长沙湘计海盾科技有限公司, 湖南海盾光纤传感技术工程实验室有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月15日