用于智能钻井工具的开关电源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻探设备领域，具体而言，涉及一种用于智能钻井工具的开关电源电路。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的进步，石油勘探、开采技术向着自动化、智能化方向持续发展。智能钻井工具多为机电液一体化结构，采用泥浆脉冲发电机作为交流电源，通过交流-直流-直流变换为井下控制系统和电子测量仪器提供稳定的直流电压。由于钻井工作中钻井液的流量波动大，使得发电机转速不稳，导致产生的交流电压变化范围较宽，引起转换得到的直流电压存在较大波动，对电子控制单元的稳定工作造成不利影响。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电流输出稳定的用于智能钻井工具的开关电源电路。
[0004]因此，本实用新型的技术方案如下:
[0005]—种用于智能钻井工具的开关电源电路，在所述开关电源电路中:
[0006]整流电路经滤波电路后一端通过过流保护电路接地、另一端连接至耦合线圈的初级绕组的输入端以及通过欠压保护电路连接至PWM控制电路，所述过流保护电路还连接至所述PWM控制电路；
[0007]所述初级绕组的输出端通过电容C3和二极管D7接回所述初级绕组的输入端，所述耦合线圈的次级绕组的输出端通过二极管D8连接至电压输出端Vout，且二极管D8与所述电压输出端Vout之间还通过电容C4与所述次级绕组的输入端一同接地；
[0008]所述电压输出端Vout通过电阻R2连接至所述PWM控制电路，电阻R2与所述PWM控制电路之间还通过电阻R3接地；
[0009]MOS管的漏极连接至所述初级绕组的输出端，栅极通过电阻Rl连接至所述PWM控制电路的输出端，源级通过电阻R5连接至所述PWM控制电路以及通过电阻R4接地，电阻R5与所述PWM控制电路之间还通过电容C5接地；
[0010]所述PWM控制电路用于从所述电压输出端Vout获得采样电压后与参考电压进行比较获得误差信号，通过将从所述源级获得的采样电流与所述误差信号进行比较控制向所述漏极输出的方波信号的占空比，以及还用于当所述欠压保护电路采集到的电压小于阈值电压时或当所述过流保护电路采集到的电流大于阈值电流时持续向所述漏极输出低电平。
[0011]本实用新型中的用于智能钻井工具的开关电源电路，基于脉宽调制开关电源理论，将泥浆脉冲发电机产生的三相交流电能转换成稳定的直流电能输出，用于智能钻井工具电子控制单元供电。
[0012]本实用新型中，泥浆脉冲发电机产生的三相交流电压经过整流电路进行全波整流和滤波电路进行电容滤波后输出至耦合线圈的初级绕组处，PWM控制电路通过输出一定占空比值的方波信号控制MOS管的导通与关断，使得耦合线圈的初级绕组进行能量的储存与释放，达到控制电源输出的目的，通过输出电压采样反馈电路与电流采样反馈电路，PWM控制电路采用电流控制模式对方波信号的占空比值进行调节，以获得稳定的直流电能输出，通过欠压保护电路和过流保护电路，保证开关电源电路的正常工作，有效地提高了输出直流电的稳定性，从而提高了设备工作的可靠性。
【附图说明】
[0013]图1是根据本实用新型实施例的用于智能钻井工具的开关电源电路的电路图；
[0014]图2是根据本实用新型实施例的用于智能钻井工具的开关电源电路中PWM控制电路输出脉冲波形及MOS管上电压波形对比图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0016]如图1所示，根据本实用新型的实施例的用于智能钻井工具的开关电源电路，在所述开关电源电路中:
[0017]整流电路经滤波电路后一端通过过流保护电路接地、另一端连接至耦合线圈的初级绕组的输入端以及通过欠压保护电路连接至PWM控制电路，所述过流保护电路还连接至所述PWM控制电路；
[0018]所述初级绕组的输出端通过电容C3和二极管D7接回所述初级绕组的输入端，所述耦合线圈的次级绕组的输出端通过二极管D8连接至电压输出端Vout，且二极管D8与所述电压输出端Vout之间还通过电容C4与所述次级绕组的输入端一同接地；
[0019]所述电压输出端Vout通过电阻R2连接至所述PWM控制电路，电阻R2与所述PWM控制电路之间还通过电阻R3接地；
[0020]MOS管Ql的漏极D连接至所述初级绕组的输出端，栅极G通过电阻Rl连接至所述PWM控制电路的输出端，源级S通过电阻R5连接至所述PWM控制电路以及通过电阻R4接地，电阻R5与所述PWM控制电路之间还通过电容C5接地；
[0021]所述PWM控制电路用于从所述电压输出端Vout获得采样电压后与参考电压进行比较获得误差信号，通过将从所述源级S获得的采样电流与所述误差信号进行比较控制向所述漏极D输出的方波信号的占空比，以及还用于当所述欠压保护电路采集到的电压小于阈值电压时或当所述过流保护电路采集到的电流大于阈值电流时持续向所述漏极D输出低电平。
[0022]本实用新型中的用于智能钻井工具的开关电源电路，基于脉宽调制开关电源理论，将泥浆脉冲发电机产生的三相交流电能转换成稳定的直流电能输出，用于智能钻井工具电子控制单元供电。
[0023]泥浆脉冲发电机产生的交流电经过整流电路和滤波电路后在Vlin端输出直流电，PWM控制电路10通过调节一个周期内的输出脉冲信号占空比值，控制MOS管Ql的导通与关断，将Vlin端输出的直流电能转换成高频交流电能，存储于耦合线圈4中。耦合线圈4包括初级绕组41、次级绕组42和磁芯，用于在MOS管Ql关断时间内将储存在初级绕组中的高频交流电能传递至次级绕组42处，二极管D8和电容C4组成电能拾取机构5，用于将次级绕组42输出的高频交流电能转换成稳定的直流电能输出至Vout端，为智能钻井工具电子控制单元提供稳定的直流电源。采样反馈电路包括由R2、R3组成的输出电压采样反馈电路8和由R5、C5组成的采样电流反馈电路9，PWM控制电路10对反馈电压和反馈电流进行分析比较，以调节输出脉冲信号占空比值。保护电路包括欠压保护电路6和过流保护电路7，用于对整流电路和滤波电路输出的直流电压和回路电流进行监测，输出至PWM控制电路10，供其进行分析决策，以判断是否进行电能转换过程。
[0024]本实用新型中，ee开关电源为降压型隔离式反激变换器结构，输入端与输出端由耦合线圈4进行电气隔离，在MOS管Ql导通时间内耦合线圈4的初级绕组41储存能量，在eeMOS管Ql关断时间内耦合线圈4将能量传递至次级绕组端42，