一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，包括泥漿渦輪發(fā)電機(jī)，所述泥漿渦輪發(fā)電機(jī)經(jīng)三相整流濾波電路后分別與電壓采集第二電路和變壓器連接，所述變壓器經(jīng)電流反饋電路、電壓信號(hào)采集第一電路和電壓反饋回路后與脈寬調(diào)制電路連接，所述脈寬調(diào)制電路連接微處理器。有益效果：本實(shí)用新型專利技術(shù)所述的用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，解決了智能鉆井工具工作時(shí)測(cè)量、控制芯片的供電問題，通過信號(hào)采集電路和微處理器的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)12V穩(wěn)壓電源關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與記錄，提高了12V直流電能輸出的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)提高智能鉆井工具的整體工作性能具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于石油、天然氣鉆井領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路。
技術(shù)介紹
智能鉆井工具中，井底信息的采集和處理、控制命令的發(fā)出均由測(cè)量、控制芯片完成，測(cè)量、控制芯片所需的供電電壓范圍通常在3.3V～12V之間，通過12V直流電源經(jīng)直流-直流(DC-DC)變換得到。若電源電壓不穩(wěn)定，會(huì)直接影響到電路系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響智能鉆井工具的整體工作性能。采用鋰電池供電的方式，輸出電壓紋波小、穩(wěn)定性好，但單體鋰電池的電壓值為3.6V，采用串并聯(lián)方式的鋰電池組由于單體鋰電池間性能不均衡，會(huì)影響其供電性能，并且在高溫環(huán)境下，鋰電池放電速度加快，工具長(zhǎng)時(shí)間井下工作時(shí)存在儲(chǔ)能不足的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本技術(shù)旨在提出一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，以解決智能鉆井工具的測(cè)量、控制芯片在工作時(shí)所需的電源供電電壓不穩(wěn)定或電池供電易出現(xiàn)供電不足的問題。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，包括泥漿渦輪發(fā)電機(jī)、三相整流濾波電路、變壓器、高頻整流濾波電路、電流反饋電路、脈寬調(diào)制電路、電壓反饋回路、微處理器、電壓信號(hào)采集第一電路、電壓采集第二電路和功率器件Q1，所述泥漿渦輪發(fā)電機(jī)經(jīng)所述三相整流濾波電路后分別與所述
電壓采集第二電路和所述變壓器的輸入端連接，所述變壓器初級(jí)繞組的輸出端通過電容C5和二極管D8連接至所述三相整流濾波電路的輸出端,所述電容C5兩端連接電阻R3作為放電回路，所述變壓器初級(jí)繞組的輸出端經(jīng)所述功率器件Q1后與所述脈寬調(diào)制電路連接，所述脈寬調(diào)制電路的輸入端和所述電壓信號(hào)采集第二電路的輸出端均與所述微處理器連接，所述變壓器次級(jí)繞組經(jīng)所述高頻整流濾波電路后分別與所述電壓信號(hào)采集第一電路和所述電壓反饋回路的輸入端連接，所述電壓反饋回路的輸出端與所述脈寬調(diào)制電路連接，所述電壓信號(hào)采集第一電路的輸出端與所述微處理器連接，所述功率器件Q1的漏極連接所述初級(jí)繞組的輸出端，柵極通過電阻R4連接至所述脈寬調(diào)制電路輸出端，源級(jí)連接所述電流反饋電路的輸入端。進(jìn)一步的，所述電壓信號(hào)采集第一電路由電阻R1、電阻R2、電容C10和運(yùn)算放大器U1組成，所述電阻R1的第一端接至所述三相整流濾波電路的輸出端，第二端與所述電阻R2的第一端連接，所述電阻R2的第二端接地，所述電阻R2的兩端分別與所述電容C10的兩端連接，所述電容C10的第二端接地，所述電容C10的第一端與所述運(yùn)算放大器U1的正向輸入端連接，所述運(yùn)算放大器U1的負(fù)向輸入端和輸出端均連接至所述微處理器，所述電壓采集第二電路由電阻R7、電阻R8、電容C9和運(yùn)算放大器U2組成，所述電阻R7的第一端接至電壓輸出端Vout，第二端與所述電阻R8的第一端連接，所述電阻R8的第二端接地，所述電阻R8的兩端分別與所述電容C9的兩端連接，所述電容C9的第二端接地，所述電容C9的第一端與所述運(yùn)算放大器U2的正向輸入端連接，所述運(yùn)算放大器U2的負(fù)向輸入端和輸出端均連接至所述微處理器。進(jìn)一步的，所述三相整流濾波電路包括三相全波整流電路和電容濾波電路，所述電容濾波電路由三個(gè)分別串聯(lián)后并聯(lián)的二極管組形成，所述二極管
組分別為二極管D1和二極管D2、二極管D3和二極管D4、二極管D5和二極管D6，所述電容濾波電路由兩個(gè)分別串聯(lián)后并聯(lián)的電容組形成，所述電容組分別為電容C1和電容C2、電容C3和電容C4，所述電容組與所述二極管組并聯(lián)。進(jìn)一步的，所述高頻整流濾波電路包括二極管D7、電容C7、電容C8和電感L1，所述電容C7的第二端與所述電容C8的第二端均接地，所述電容C7的第一端與所述電容C8的第一端分別連接所述電感L1的兩端，所述電容C8的第一端接至電壓輸出端Vout，所述電容C7的第一端與所述二極管D7負(fù)極連接，所述二極管D7正極與所述次級(jí)繞組的輸出端連接。進(jìn)一步的，所述電流反饋電路由電阻R5、電阻R6和電容C6組成，所述電阻R6的第二端和所述電容C6的第二端均接地，所述電容C6第一端經(jīng)所述電阻R5的第二端后連接至所述脈寬調(diào)制電路的輸入端，所述電阻R6第一端分別連接所述電阻R5的第一端和所述功率器件Q1的源級(jí)。進(jìn)一步的，所述電壓反饋回路由電阻R7、電阻R8和電容C9組成，所述電阻R7的第一端接至電壓輸出端Vout，第二端與所述電阻R8的第一端連接，所述電阻R8的第二端接地，所述電阻R8的兩端分別與所述電容C9的兩端連接，所述電容C9的第二端接地，所述電容C9的第一端與所述脈寬調(diào)制電路的輸入端連接。進(jìn)一步的，所述泥漿渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相低頻交流電壓的變化范圍為30V～70V，頻率范圍為83Hz～185Hz。進(jìn)一步的，所述變壓器為反激式變壓器，所述變壓器磁芯為圓環(huán)形鐵氧體材料，緊耦合方式繞制，同名端反向，所述初級(jí)繞組和所述次級(jí)繞組匝數(shù)比為150:80。進(jìn)一步的，所述脈寬調(diào)制電路的核心芯片型號(hào)為SG3525，所述脈寬調(diào)制
電路的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)為200kHz。進(jìn)一步的，所述的微處理器采用HCS12系列單片機(jī)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)所述的用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)本技術(shù)所述的用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，將泥漿渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的寬變化范圍交流輸入電壓通過整流濾波、直流-直流變換等一系列措施轉(zhuǎn)換成12V直流電能輸出，由單片機(jī)對(duì)穩(wěn)壓電源關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理，以控制脈寬調(diào)制電路的電能轉(zhuǎn)換過程，從而保證12V直流電能輸出的穩(wěn)定性。(2)本技術(shù)所述的用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，電容C5和二極管D8組成的峰值保持電路，使后續(xù)電路有足夠的時(shí)間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，保證了數(shù)據(jù)的精確性。附圖說明構(gòu)成本技術(shù)的一部分的附圖用來提供對(duì)本技術(shù)的進(jìn)一步理解，本技術(shù)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本技術(shù)的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1為本技術(shù)實(shí)施例所述的用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路圖；圖2為本技術(shù)實(shí)施例由示波器監(jiān)測(cè)得到的12V直流電能輸出曲線圖；圖3為本技術(shù)實(shí)施例的輸入-輸出效率測(cè)試圖。附圖標(biāo)記說明：1-泥漿渦輪發(fā)電機(jī)；2-三相整流濾波電路；3-變壓器；4-高頻整流濾波電路；5-電流反饋電路；6-脈寬調(diào)制電路；7-電壓反饋回路；8-微處理器；9-電壓信號(hào)采集第一電路；10-電壓采集第二電路；Q1-功率器件；D-Q1的漏極；G-Q1的柵極；S-Q1的源級(jí)。具體實(shí)施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本技術(shù)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在本技術(shù)的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本技術(shù)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本技術(shù)的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，其特征在于：包括泥漿渦輪發(fā)電機(jī)(1)、三相整流濾波電路(2)、變壓器(3)、高頻整流濾波電路(4)、電流反饋電路(5)、脈寬調(diào)制電路(6)、電壓反饋回路(7)、微處理器(8)、電壓信號(hào)采集第一電路(9)、電壓采集第二電路(10)和功率器件Q1，所述泥漿渦輪發(fā)電機(jī)(1)經(jīng)所述三相整流濾波電路(2)后分別與所述電壓采集第二電路(10)和所述變壓器(3)的輸入端連接，所述變壓器(3)初級(jí)繞組的輸出端通過電容C5和二極管D8連接至所述三相整流濾波電路(2)的輸出端,所述電容C5兩端連接電阻R3作為放電回路，所述變壓器(3)初級(jí)繞組的輸出端經(jīng)所述功率器件Q1后與所述脈寬調(diào)制電路(6)連接，所述脈寬調(diào)制電路(6)的輸入端和所述電壓信號(hào)采集第二電路(10)的輸出端均與所述微處理器(8)連接，所述變壓器(3)次級(jí)繞組經(jīng)所述高頻整流濾波電路(4)后分別與所述電壓信號(hào)采集第一電路(9)和所述電壓反饋回路(7)的輸入端連接，所述電壓反饋回路(7)的輸出端與所述脈寬調(diào)制電路(6)連接，所述電壓信號(hào)采集第一電路(9)的輸出端與所述微處理器(8)連接，所述功率器件Q1的漏極連接所述初級(jí)繞組的輸出端，柵極通過電阻R4連接至所述脈寬調(diào)制電路(6)輸出端，源級(jí)連接所述電流反饋電路(5)的輸入端。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，其特征在于：包括泥漿渦輪發(fā)電機(jī)(1)、三相整流濾波電路(2)、變壓器(3)、高頻整流濾波電路(4)、電流反饋電路(5)、脈寬調(diào)制電路(6)、電壓反饋回路(7)、微處理器(8)、電壓信號(hào)采集第一電路(9)、電壓采集第二電路(10)和功率器件Q1，所述泥漿渦輪發(fā)電機(jī)(1)經(jīng)所述三相整流濾波電路(2)后分別與所述電壓采集第二電路(10)和所述變壓器(3)的輸入端連接，所述變壓器(3)初級(jí)繞組的輸出端通過電容C5和二極管D8連接至所述三相整流濾波電路(2)的輸出端,所述電容C5兩端連接電阻R3作為放電回路，所述變壓器(3)初級(jí)繞組的輸出端經(jīng)所述功率器件Q1后與所述脈寬調(diào)制電路(6)連接，所述脈寬調(diào)制電路(6)的輸入端和所述電壓信號(hào)采集第二電路(10)的輸出端均與所述微處理器(8)連接，所述變壓器(3)次級(jí)繞組經(jīng)所述高頻整流濾波電路(4)后分別與所述電壓信號(hào)采集第一電路(9)和所述電壓反饋回路(7)的輸入端連接，所述電壓反饋回路(7)的輸出端與所述脈寬調(diào)制電路(6)連接，所述電壓信號(hào)采集第一電路(9)的輸出端與所述微處理器(8)連接，所述功率器件Q1的漏極連接所述初級(jí)繞組的輸出端，柵極通過電阻R4連接至所述脈寬調(diào)制電路(6)輸出端，源級(jí)連接所述電流反饋電路(5)的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，其特征在于：所述電壓信號(hào)采集第一電路(9)由電阻R1、電阻R2、電容C10和運(yùn)算放大器U1組成，所述電阻R1的第一端接至所述三相整流濾波電路(2)的輸出端，第二端與所述電阻R2的第一端連接，所述電阻R2的第二端接地，所述電阻R2的兩端分別與所述電容C10的兩端連接，所述電容C10的第二
\t端接地，所述電容C10的第一端與所述運(yùn)算放大器U1的正向輸入端連接，所述運(yùn)算放大器U1的負(fù)向輸入端和輸出端均連接至所述微處理器(8)，所述電壓采集第二電路(10)由電阻R7、電阻R8、電容C9和運(yùn)算放大器U2組成，所述電阻R7的第一端接至電壓輸出端Vout，第二端與所述電阻R8的第一端連接，所述電阻R8的第二端接地，所述電阻R8的兩端分別與所述電容C9的兩端連接，所述電容C9的第二端接地，所述電容C9的第一端與所述運(yùn)算放大器U2的正向輸入端連接，所述運(yùn)算放大器U2的負(fù)向輸入端和輸出端均連接至所述微處理器(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能鉆井工具的12V穩(wěn)壓電源電路，其特征在于：所述三相整流濾波電路(2)包括三相全波整流電路和電容...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李紹輝，白大鵬，魏慶振，馬哲，楊春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司，
類型：新型
國別省市：天津;12