3g无线网络视频监控装置供电电源的制作方法
【专利摘要】一种3G无线网络视频监控装置供电电源，属于电力系统辅助设备领域。本实用新型的目的是提供一种电力电缆线路上的3G无线视频装置直接提供电源的3G无线网络视频监控装置供电电源。本实用新型包括整流滤波电路、DC?DC转换电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护、储能电路。本实用新型充分考虑了现场使用的各种情况，能够在低温及大电流变化的情况下能够稳定可靠供电。解决了瞬间大功率供电这个难点,为了增加电源供电的可靠性。保质期在室温下可长达10年以上。
【专利说明】
3G无线网络视频监控装置供电电源
技术领域
[0001 ]本实用新型属于电力系统辅助设备领域。
【背景技术】
[0002]在电缆线路运维管理工程中，安装很多3G无线视频装置，很多安装在户外空旷地区的基杆上，电压等级为66kV以上，不能直接获取电源，目前均采用电池供电，要定期去现场更换电池，给工作带来很多不便。装置供电的问题成为关键，根据现场实际情况，在安装视频装置附近的电缆进行感应取电的方式进行供电可有效解决该技术问题。
[0003]电缆线路负荷电流的情况非常复杂，电流也在很大范围内变化，为了能保证电源可靠工作，设计的电源具有一下特点。①电流处于小电流状态时，要尽量保证电源的供应；②而当电流较大时或者雷电冲击电流，如短路故障状态时，要给予电源足够的保护;③在导线正常电流范围内均能提供稳定的输出，短时断电持续供电以及能满足瞬间大功率供电；④长期低热耗稳定运行。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种电力电缆线路上的3G无线视频装置直接提供电源的3G无线网络视频监控装置供电电源。
[0005]本实用新型包括整流滤波电路、DC-DC转换电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护、储能电路;感应取电CT套在电缆线路Cable上;CT 二次侧线圈两端并联双向瞬态放电管TVSl ;TVS1两端连接到二极管整流电路CB的交流输入端子2、3;电感LI串联电容Cl后，并联到CB的直流正负输出端子1、4之间；电容Cl两端并联一个单向瞬态放电管TVS2;TVS2的阴极连到MOS管Ql的漏极D，TVS2的阳极连到MOS管Ql的源极S ；电阻Rl和R2串联后并联在漏极D和源极S之间，再与电容C2并联;Rl和R2的中点连接到电压比较器Al的“+”输入端，输入端接参考电压Vref，比较器输出端连到MOS管的门极G; DC-DC转换电路的输入端Vin连到MOS管漏极D，地GND连到源极S，输出端Vout和GND之间并联肖特基二极管Dl;电感L2和电容C3串联后与Dl并联;二极管D2、电阻R3及超级电容SC依次串联后与Dl并联;锂电池Batt串联二极管D3后，并联到超级电容两端;最后，在超级电容两端引出正负端子接负载RL;
[0006]其中DC-DC转换电路的连接:将DC-DC芯片AMC34063A的引脚1、7和8连接在一起；弓丨脚4接地GND ；引脚3对地接电容C6 ；引脚6接宽范围输入电压Vin，其对地连接电容C2，再经过电阻RSC连到引脚7;引脚2对地反接二极管Dl，经过电感L2连到输出5V端子Vo;Vo对地接电容C3，反馈电阻RTl和RT2串联后接在Vo与GND之间;RTl和RT2的中点连接到引脚5。
[0007]本实用新型充分考虑了现场使用的各种情况，能够在低温及大电流变化的情况下能够稳定可靠供电。解决了瞬间大功率供电这个难点，为了增加电源供电的可靠性。保质期在室温下可长达10年以上。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型电源装置原理图；
[0009]图2是本实用新型桥式整流电路结构图；
[0010]图3是本实用新型DC-DC模块电路图；
[0011 ]图4是本实用新型电压保护与能量泄放电路图。
【具体实施方式】
[0012]本实用新型包括整流滤波电路、DC-DC转换电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护、储能电路;感应取电CT套在电缆线路Cable上;CT 二次侧线圈两端并联双向瞬态放电管TVSl ;TVS1两端连接到二极管整流电路CB的交流输入端子2、3;电感LI串联电容Cl后，并联到CB的直流正负输出端子1、4之间；电容Cl两端并联一个单向瞬态放电管TVS2;TVS2的阴极连到MOS管Ql的漏极D，TVS2的阳极连到MOS管Ql的源极S ；电阻Rl和R2串联后并联在漏极D和源极S之间，再与电容C2并联;Rl和R2的中点连接到电压比较器Al的“+”输入端，输入端接参考电压Vref，比较器输出端连到MOS管的门极G; DC-DC转换电路的输入端Vin连到MOS管漏极D，地GND连到源极S，输出端Vout和GND之间并联肖特基二极管Dl;电感L2和电容C3串联后与Dl并联;二极管D2、电阻R3及超级电容SC依次串联后与Dl并联;锂电池Batt串联二极管D3后，并联到超级电容两端;最后，在超级电容两端引出正负端子接负载RL;
[0013]其中DC-DC转换电路连接:将DC-DC芯片AMC34063A的引脚1、7和8连接在一起；引脚4接地GND ；引脚3对地接电容C6 ；引脚6接宽范围输入电压Vin，其对地连接电容C2，再经过电阻RSC连到引脚7;引脚2对地反接二极管Dl，经过电感L2连到输出5V端子Vo;Vo对地接电容C3，反馈电阻RTl和RT2串联后接在Vo与GND之间;RTl和RT2的中点连接到引脚5。
[0014]下面对本实用新型做进一步详细描述:
[0015]电源由开合式取电CT、整流滤波电路、DC-DC转换电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护、储能电路等组成。原理结构图如图1所示。
[0016]从左往右看，感应取电CT套在电缆线路Cable上;CT二次侧线圈两端并联双向瞬态放电管TVSl ;TVS1两端连接到二极管整流电路CB的交流输入端子2、3;电感LI串联电容Cl后，并联到CB的直流正负输出端子1、4之间；电容Cl两端并联一个单向瞬态放电管TVS2;TVS2的阴极连到MOS管Ql的漏极D，TVS2的阳极连到MOS管Ql的源极S ；电阻Rl和R2串联后并联在漏极D和源极S之间，再与电容C2并联;Rl和R2的中点连接到电压比较器Al的“+”输入端，输入端接参考电压Vref，比较器输出端连到MOS管的门极G; DC-DC转换电路的输入端Vin连到MOS管漏极D，地GND连到源极S，输出端Vout和GND之间并联肖特基二极管DI;电感L2和电容C3串联后与Dl并联;二极管D2、电阻R3及超级电容SC依次串联后与Dl并联;锂电池Batt串联二极管D3后，并联到超级电容两端;最后，在超级电容两端引出正负端子接负载RL0
[0017](I)整流、滤波电路
[0018]特制取能线圈从线路上感应出来的电势是交流电压，而后段电子电路所需要的是直流电压，因此从铁心线圈感应出来的电压首先要整流。本装置选择了桥式整流。当一次电流较大时，感应出来的二次电流虽然其平均值并不太大，但其脉冲峰值可达上百伏，因此整流电路要有较高的耐压值，因此选用DB107整流桥，其耐压值达到1000V，可满足实际要求。
[0019]为了改善电压的脉动程度，需在整流后再加入滤波电路，滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波。考虑到复杂滤波电路会增加电路的功耗从而提高启动电流，本系统选择了 LC滤波电路，整流滤波电路如图2所示，LI为I OOmH，Cl为I OOOyF。
[0020](2) DC-DC转换电路
[0021]由于电流的变化范围大，感应电压经过整流、滤波后将会得到宽范围的直流电压，需要通过一个DC-DC模块处理后得到一个高质量的5 V直流电压，以满足监测装置的供电需要。电源DC-DC模块选择了AMC34063A，电压输入范围为3-40V，输出电压5V，最大输出电流1.5A，约2mA的静态电流，具有高转换效率，高转换效率有利于进一步降低启动电流，提高电源输出功率，电路图如图3所示。
[0022]DC-DC变换自身消耗的功率比较大，在感应功率相同的情况下，减小供能电路自身的功耗，无疑会使得供能方案的输出总功率大大增加。而减小供能电路自身功耗的关键就是降低DC-DC的功耗，AMC34063A具有较小的功耗，很好的满足了电源的要求。
[0023]DC-DC转换电路连接:
[0024]将DC-DC芯片AMC34063A的引脚1、7和8连接在一起；引脚4接地GND;引脚3对地接电容C6 ；引脚6接宽范围输入电压Vin，其对地连接电容C2，再经过电阻RSC连到引脚7 ；引脚2对地反接二极管DI，经过电感L2连到输出5V端子Vo ； Vo对地接电容C3，反馈电阻RTI和RT2串联后接在Vo与GND之间;RTl和RT2的中点连接到引脚5。
[0025](3)电压保护与能量泄放电路
[0026]整流滤波后DC-DC转换电路端电压Udc随着电流升高而升高，铁心饱和后，感应的电压也较高，为了保护DC-DC转换电路，必须把电压限制在模块技术要求的范围内，采用图4所示的电压保护与能量泄放电路。当电压Ud。大于1V时，分压电阻R2上的电压高于参考电压Vref，电压比较器LM393输出高电平，大功率MOS管导通，多余能量通过大功率MOS管泄放掉；当Udc较低时，电路不工作，因此不会影响电源启动电流和小电流下正常工作。
[0027](4)暂态保护
[0028]当发生雷击或线路出现短路大电流时，此时铁心会感应出一个很高的冲击电压，这对后端电路极为不利;为了保护后端线路，在整流桥前的线圈两端接一个双极性TVS管，以限制感应线圈输出的冲击电压。TVS 二极管选用P6KE68CA，使整流桥输入交流电压峰-峰值维持在10V以内，可以保证后续电路不受冲击能量破坏。
[0029](5)储能电路
[0030]采用超级电容SC作为储能元件，解决快速充放电及低温工作环境的问题，超级电容器是介于传统蓄电池与传统静电电容器之间的新概念能量储存器件。与传统电容器相比，它具有较大的容量、较高的能量密度、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命的特点。适合北方冬季复杂的户外使用环境，可以使负载适应能力(尤其是大功率脉动负载)有较大的提尚。
[0031]电缆接地电流监测装置数据传送采用无线通讯方式，数据收发瞬间功率较大，达到IA左右，而待机情况下工作电流仅为10-20毫安。负载波动较大，采用感应取能方式在小电流情况下电源输出功率很小，不足以为数据收发传输时提供足够的大功率电能。加入了超级电容器储能，解决了瞬间大功率供电这个难点，为了增加电源供电的可靠性，在超级电容器后加入了以色列TADIRAN锂电池Batt，正常情况下该锂电池不为装置供电。以色列TADIRAN锂电池可在-55°C到+85°C的温度之间使用，具有很高的能量密度，特别低的自身放电特性，保质期在室温下可长达10年以上，选择了额定容量为2Ah的以色列TADIRAN锂电池，标准电压3.6V。
[0032]电源充分考虑了现场使用的各种情况，能够在低温及大电流变化的情况下能够稳定可靠供电。
【主权项】
1.一种3G无线网络视频监控装置供电电源，其特征在于:包括整流滤波电路、DC-DC转换电路、电压保护与能量泄放电路、暂态保护、储能电路;感应取电CT套在电缆线路CabI e上;CT二次侧线圈两端并联双向瞬态放电管TVSl ;TVS1两端连接到二极管整流电路CB的交流输入端子2、3;电感LI串联电容Cl后，并联到CB的直流正负输出端子1、4之间；电容Cl两端并联一个单向瞬态放电管TVS2; TVS2的阴极连到MOS管Ql的漏极D，TVS2的阳极连到MOS管Ql的源极S;电阻Rl和R2串联后并联在漏极D和源极S之间，再与电容C2并联;Rl和R2的中点连接到电压比较器Al的“+”输入端，输入端接参考电压Vref，比较器输出端连到MOS管的门极G; DC-DC转换电路的输入端Vin连到MOS管漏极D，地GND连到源极S，输出端Vout和GND之间并联肖特基二极管Dl;电感L2和电容C3串联后与Dl并联;二极管D2、电阻R3及超级电容SC依次串联后与Dl并联;锂电池Batt串联二极管D3后，并联到超级电容两端；最后，在超级电容两端引出正负端子接负载RL; 其中DC-DC转换电路的连接:将DC-DC芯片AMC34063A的引脚1、7和8连接在一起；引脚4接地GND ；弓丨脚3对地接电容C6;引脚6接宽范围输入电压Vin，其对地连接电容C2，再经过电阻RSC连到引脚7;引脚2对地反接二极管Dl，经过电感L2连到输出5V端子Vo;Vo对地接电容C3，反馈电阻RTl和RT2串联后接在Vo与GND之间;RTl和RT2的中点连接到引脚5。
【文档编号】H02M7/04GK205509665SQ201520800890
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年10月18日
【发明人】庞丹, 戴斌, 赵昌鹏, 张喜林, 邵伟艳, 王振浩, 王朝斌
【申请人】国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司长春供电公司, 东北电力大学