一种高电位自取能脉冲电源的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高电位自取能脉冲电源，包括：交流取能电路、转换储能电路、监测控制电路和载荷模拟电路，其中，所述交流取能电路由设备在安装处的导电体B和本电源作屏蔽和感应电极的外壳S构成，并在导电体B和外壳S上分别引出导线，连接到下级电路的交流侧；即，将两引出导线连接至下级整流转换电路的交流输入侧。
【专利说明】
一种高电位自取能脉冲电源
技术领域
[0001 ]本发明属于一种高电位自取能脉冲电源，属于电磁学、电子技术和电力系统运行维护技术领域。具体设计一种利用交流电力系统运行时的电气特性提取部分的能量并通过相应的电气结构以实现能持续稳定工作的脉冲电源
【背景技术】
[0002]在电力系统的运行中，大量高压处的相应状态需纳入实时监测之中以确保对其工作状态有效监控，才能保证系统安全稳定运行。目前各种微型、超微型、纳瓦级传感器已在系统中投入使用，为其监控提供了有效的手段，而所有的传感器都存在一个问题，即需要使用外接电源为其供电，而由于这些系统在运行时均带有较高电压，只能使用分离式无线传输的方式进行数据传输，所以目前使用系统中这类系统的功能共有3种方式供能模式:电池供电方式、电磁感应取能以及无线能量传输。电池供电采用的是化学能供电，有有效期及使用寿命，大量使用存在维护困难的问题，以及电池在工作中的化学反应或质量原因存在着内部物质泄漏而造成环境污染等问题；电磁感应取能实现了利用导线电流取电貌似能解决供能问题，可电磁感应取电使用的是大量线圈环绕带电体的方式实现，从实现过程中就存在着取电设备大，安装困难安装位置要求高，而取能系统工作时受导体中电流影响及大且部分备用类设备的电流微弱导致取能设备无法正常工作。无线能量传输其技术不具备通用性以及低效率，高价格使其目前无法投入日常使用。
[0003]综上所述，在微型传感器技术迅速发展的当下，研发出一种为其超长时间供电的电源是非常必须的。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种高电位自取能脉冲电源。
[0005]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
[0006]—种高电位自取能脉冲电源，包括:交流取能电路、转换储能电路、监测控制电路和载荷模拟电路，其中，所述交流取能电路由设备在安装处的导电体B和本电源作屏蔽和感应电极的外壳S构成，并在导电体B和外壳S上分别引出导线，连接到下级电路的交流侧；SP，将两引出导线连接至下级整流转换电路的交流输入侧。
[0007]所述的转换储能电路由整流电路Ul和储能电容Cl之中；S卩，Ul电路由二极管、二极管阵列或集成模块构成全桥转换电路，其交流侧与上级两引线连接，直流侧与电容器Cl连接。
[0008]所述载荷电路或系统，为具体目标应用中的功能电路或系统，可根据功能需要进行配置和调整。
[0009]优选的是，所述的监测控制电路有三种不同的类型:微分监测型、半波监测型和连续监测型。
[0010]优选的是，所述微分监测型的监测控制电路由微分开关部分和比较控制部分组成，其中的微分开关部分由电容器Cl电阻R和场效应管M组成，其控制信号由转换储能电流的交流侧引入，供本级的微分开关电路在每周波开通电路一次，其持续时间依目标应用的需要由R、C元件参数的调整来适应载荷电路。将电容器C、电阻R串联，其中，电容器C的一端连接至上级转换储能电路的交流侧一端，电阻R的一端连接至转换储能电路的直流侧的低电位一端，在电容器C和电阻R串联处连接场效应管M的栅极，并将场效应管的漏极和源极分别连接至开断处两侧。
[0011]比较控制部分由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管MI构成，将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别弓I线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。比较控制部分的功能为监测电容器Cl上的充电状态并决定适时向载荷功能。
[0012]优选的是，所述半波监控型的监测控制电路由控制开关M和由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管Ml构成的比较控制部分组成。用作检测控制电路的控制开关由场效应管M实现，其栅极直接连接至转换储能电路交流侧的一端，其漏极和源极分别连接至低电位开断处两侧;将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在RI和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:每周波对电容器的储能状态进行一次监测，每次监测时长为1ms(对应频率为50HZ)，并视电容器Cl上的储能状况，决定适时向载荷L供能。
[0013]优选的是，所述连续监测型的监测控制电路由比较器U2，电阻R1、R2、R3和场效应管MI构成。将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在RI和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:连续对储能电容器Cl状态进行监测，并决定适时对载荷L供能。
[0014]本发明采取了上述方案以后，设计上采用了先进的原理，制造上使用了尖端的技术和工艺结构，电源的实际大小和实际工作效果足以保证产品能有效替代电池给设备供电并长时间有效稳定地工作在高压交流系统中的任何位置。
[0015]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
[0017]图1是本发明实施例高电位自取能脉冲电源的结构示意图；
[0018]图2是本发明实施例高电位自取能脉冲电源的结构示意图；
[0019]图3是本发明实施例高电位自取能脉冲电源的结构示意图；
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0021]具体来说，本次发明针对现有技术不足，提出专门针对微功耗应用设计的一种高电位自取能脉冲电源。
[0022]其中，本发明所述的高电位自取能脉冲电源采用静电感应原理，利用电磁学理论和电子技术，构成了三种类型的脉冲电源，即微分监测型、半波监测型和连续监测型，以满足不同的目标应用，分别如图1、2、3所示。
[0023]其中，具体来说，一种高电位自取能脉冲电源，包括:交流取能电路、转换储能电路、监测控制电路和载荷模拟电路，其中，所述交流取能电路由设备在安装处的导电体B和本电源作屏蔽和感应电极的外壳S构成，并在导电体B和外壳S上分别引出导线，连接到下级电路的交流侧;即，将两引出导线连接至下级整流转换电路的交流输入侧。
[0024]所述的转换储能电路由整流电路Ul和储能电容Cl之中；S卩，Ul电路由二极管、二极管阵列或集成模块构成全桥转换电路，其交流侧与上级两引线连接，直流侧与电容器Cl连接。
[0025]所述载荷电路或系统，为具体目标应用中的功能电路或系统，可根据功能需要进行配置和调整。
[0026]优选的是，所述的监测控制电路有三种不同的类型:微分监测型、半波监测型和连续监测型。
[0027]优选的是，所述微分监测型的监测控制电路由微分开关部分和比较控制部分组成，其中的微分开关部分由电容器Cl电阻R和场效应管M组成，其控制信号由转换储能电流的交流侧引入，供本级的微分开关电路在每周波开通电路一次，其持续时间依目标应用的需要由R、C元件参数的调整来适应载荷电路。将电容器C、电阻R串联，其中，电容器C的一端连接至上级转换储能电路的交流侧一端，电阻R的一端连接至转换储能电路的直流侧的低电位一端，在电容器C和电阻R串联处连接场效应管M的栅极，并将场效应管的漏极和源极分别连接至开断处两侧。
[0028]比较控制部分由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管Ml构成，将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别弓I线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。比较控制部分的功能为监测电容器Cl上的充电状态并决定适时向载荷功能。
[0029]优选的是，所述半波监控型的监测控制电路由控制开关M和由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管Ml构成的比较控制部分组成。用作检测控制电路的控制开关由场效应管M实现，其栅极直接连接至转换储能电路交流侧的一端，其漏极和源极分别连接至低电位开断处两侧;将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在RI和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:每周波对电容器的储能状态进行一次监测，每次监测时长为1ms(对应频率为50HZ)，并视电容器Cl上的储能状况，决定适时向载荷L供能。
[0030]优选的是，所述连续监测型的监测控制电路由比较器U2，电阻R1、R2、R3和场效应管MI构成。将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在RI和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:连续对储能电容器Cl状态进行监测，并决定适时对载荷L供能。
[0031]其中，更具体地说，本设计的三种自取能脉冲电源全部采用高性能绝缘材料制作灌封处理，使其几乎不受使用现场环境因素的干扰，能保持超长时间稳定运行工作;本发明使用了设计上采用了先进的原理，制造上使用了尖端的技术和工艺结构，电源的实际大小和实际工作效果足以保证产品能有效替代电池给设备供电并长时间有效稳定地工作在高压交流系统中的任何位置。
[0032]三种类型的电源在设计中，电路划分上完全相同，不同类型电源区分的侧重点在于监测控制电路环节上各元器件构成的差别。电源均由交流取能电路、转换储能电路、监测控制电路和载荷模拟电路组成。
[0033]所述交流取能电路由设备在安装处的导电体B和本电源作为屏蔽和感应电极的外壳S构成。
[0034]在导电体B和外壳S上分别引出导线，连接到下级电路的交流侧。所述的转换储能电路由整流电路Ul和储能电容Cl之中。所述的监测控制电路有三种不同的类型:微分监测型、半波监测型和连续监测型，分别适用不同的应用目标。
[0035]1.微分监测型的监测控制电路由微分开光部分和比较控制部分组成.其中的微分开关部分由电容器Cl电阻R和场效应管M组成，其控制信号由转换储能电流的交流侧引入，供本级的微分开关电路在每周波开通电路一次，其持续时间依目标应用的需要由R、C元件参数的调整来适应载荷电路的供能。比较控制部分由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管Ml构成，将电阻Rl、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为监控电容器Cl上的状态，决定适时向载荷供能。
[0036]2.半波监控型的监测控制电路由控制开关M和由比较器U2，电阻Rl、R2、R3和场效应管Ml构成的比较控制部分组成。用作检测控制电路的控制开关由场效应管M实现，其栅极直接连接至转换储能电路交流侧的一端，其漏极和源极分别连接至低电位开断处两侧;将电阻Rl、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:每周波对电容器的储能状态进行一次监测，每次监测时长为1ms(对应频率为50HZ)，并视电容器Cl上的储能状况，决定适时向载荷L供能。
[0037]3.连续监测型的监测控制电路由比较器U2，电阻Rl、R2、R3和场效应管Ml构成。将电阻Rl、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:连续对储能电容器Cl状态进行监测，并决定适时对载荷L供能。
[0038]所述载荷电路或系统，为具体目标应用中的功能电路或系统，可根据功能需要进行调整。需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
[0039]本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
[0040]而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0041]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高电位自取能脉冲电源，其特征在于，包括:交流取能电路、转换储能电路、监测控制电路和载荷模拟电路，其中，所述交流取能电路由设备在安装处的导电体B和本电源作屏蔽和感应电极的外壳S构成，并在导电体B和外壳S上分别引出导线，连接到下级电路的交流侧;即，将两引出导线连接至下级整流转换电路的交流输入侧。 所述的转换储能电路由整流电路UI和储能电容Cl之中；S卩，Ul电路由二极管、二极管阵列或集成模块构成全桥转换电路，其交流侧与上级两引线连接，直流侧与电容器Cl连接。 所述载荷电路或系统，为具体目标应用中的功能电路或系统，可根据功能需要进行配置和调整。2.根据权利要求1所述的高电位自取能脉冲电源，其特征在于，所述的监测控制电路有三种不同的类型:微分监测型、半波监测型和连续监测型。3.根据权利要求2所述的高电位自取能脉冲电源，其特征在于，所述微分监测型的监测控制电路由微分开关部分和比较控制部分组成，其中的微分开关部分由电容器Cl电阻R和场效应管M组成，其控制信号由转换储能电流的交流侧引入，供本级的微分开关电路在每周波开通电路一次，其持续时间依目标应用的需要由R、C元件参数的调整来适应载荷电路。将电容器C、电阻R串联，其中，电容器C的一端连接至上级转换储能电路的交流侧一端，电阻R的一端连接至转换储能电路的直流侧的低电位一端，在电容器C和电阻R串联处连接场效应管M的栅极，并将场效应管的漏极和源极分别连接至开断处两侧。 比较控制部分由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管Ml构成，将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别弓I线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。比较控制部分的功能为监测电容器Cl上的充电状态并决定适时向载荷功能。4.根据权利要求2所述的高电位自取能脉冲电源，其特征在于，所述半波监控型的监测控制电路由控制开关M和由比较器U2、电阻R1、R2、R3和场效应管MI构成的比较控制部分组成。用作检测控制电路的控制开关由场效应管M实现，其栅极直接连接至转换储能电路交流侧的一端，其漏极和源极分别连接至低电位开断处两侧;将电阻R1、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:每周波对电容器的储能状态进行一次监测，每次监测时长为1ms(对应频率为50HZ)，并视电容器Cl上的储能状况，决定适时向载荷L供能。5.根据权利要求2所述的高电位自取能脉冲电源，其特征在于，所述连续监测型的监测控制电路由比较器U2，电阻Rl、R2、R3和场效应管Ml构成。将电阻Rl、R2、R3串联后连接到待测电源的正、负极，并在Rl和R2的连接处、R2和R3的连接处分别引线连接至比较器U2的两输入端，比较器U2的输出端连接至场效应管Ml的栅极;场效应管Ml的漏极和源极分别连接至低电位开断处的两侧。其功能为:连续对储能电容器Cl状态进行监测，并决定适时对载荷L供能。
【文档编号】H03K3/57GK106026987SQ201610596741
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】杨木林, 杨逸, 孙涛, 朱燕花, 鲍茜, 朱明忠
【申请人】杨木林