串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，包括電能量和通信控制信號分離電路、DC-DC轉換電路、時鐘信號提取電路、低電壓信號判別電路；光電流換能器將激光信號轉換為電能量并輸出到電能量和通信控制信號分離電路，電能量和通信控制信號分離電路分離處理分三路輸出，一路輸出電能到DC-DC轉換電路，一路輸出通信控制信號到時鐘信號提取電路，一路輸出低電壓信號到低電壓信號判別電路；DC-DC轉換電路將電能調整、濾波、降噪，輸出穩定電壓；時鐘信號提取電路將通信控制信號整形，輸出同步時鐘；低電壓信號判別電路對低電壓信號進行判定，輸出低電壓標志；本發明能量轉換效率高、高可靠性、低功耗、數據傳輸穩定。
【專利說明】串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統交流輸電領域，具體涉及一種串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路。
【背景技術】
[0002]電力系統串補保護系統的二次采樣設備中，能量轉換及信號處理電路是核心部分，激光器件產生光能量，通過光纖將光能量從低電位側傳送到高電位側，再由光電轉換器件將光能量轉換為電能量，然后經過DC-DC變換后為后端電子電路提供穩定的電源。
[0003]目前，激光器件的技術水平決定了激光供能所提供的光能量是有限的，因此，設計高效可靠的能量轉換、供能電路成為串補保護系統二次采樣設備設計中的重要課題。在電力系統串補保護系統中，要求該電路不僅僅能提供能量轉換，同時要能夠有效提取低電壓、時鐘信號并進行處理，用于形成穩定的激光能量閉環并驅動后端電路的數據可靠傳輸。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種能量轉換效率高、高可靠性、低功耗、數據傳輸穩定的串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路。
[0005]本發明采用如下技術方案解決上述技術問題:
[0006]串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其連接串補保護系統二次采樣設備的光電流換能器，其特征在于，包括電能量和通信控制信號分離電路、DC-DC轉換電路、時鐘信號提取電路、低電壓信號判別電路；
[0007]光電流換能器接收輸入的外部激光及加之于激光之上的通信控制信號并轉換為電能量及加之于電能量之上的通信控制信號后輸出到電能量和通信控制信號分離電路；
[0008]電能量和通信控制信號分離電路將輸入的電能量及加之于電能量之上的通信控制信號進行分離處理后分三路輸出，一路輸出電能到DC-DC轉換電路，一路輸出通信控制信號到時鐘信號提取電路，一路輸出低電壓信號到低電壓信號判別電路；
[0009]DC-DC轉換電路接收所述輸入的電能并進行調整、濾波、降噪，輸出后端電路所需的穩定的工作電壓；
[0010]時鐘信號提取電路接收所述輸入的通信控制信號并整形處理，為串補保護系統二次采樣設備采集數據和發送數據提供同步時鐘；
[0011 ] 低電壓信號判別電路接收所述輸入的低電壓信號并進行電壓大小判定后產生低電壓標志，反饋給激光發射裝置，實時調整激光供能大小。
[0012]所述的電能量和通信控制信號分離電路由磁珠LB1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl、電容C2、二極管Dl構成，電阻Rl —端與磁珠LBl —端連接后連接光電流換能器的輸出端，電阻Rl另一端與電阻R2 —端連接，電阻R2另一端接地，通信控制信號從電阻Rl與電阻R2連接處輸出；磁珠LBl另一端與二極管Dl的正極連接，電能從二極管Dl的負極輸出；電容Cl和電容C2并聯后，一端連接二極管Dl的負極，另一端接地；電阻R3—端連接二極管Dl負極，另一端與電阻R4連接，電阻R4另一端接地，低電壓信號從電阻R3和電阻R4連接處輸出。
[0013]所述的DC-DC轉換電路包括LTC3405A芯片、電感L1、電容C3、電容C4 ；LTC3405A的VIN、RUN引腳短接后連接電能量和通信控制信號分離電路的電能輸出端，LTC3405A的MODE和GND引腳接地，LTC3405A的SW引腳連接電感LI的一端，電感LI的另一端分別連接LTC3405A的VOUT引腳、電容C3的一端、電容C4的一端，電容C3的另一端與電容C4的另一端連接并接地，DC-DC轉換電路的輸出電壓從LTC3405A的VOUT引腳輸出。
[0014]所述的低電壓信號判別電路包括ADCMP361芯片、電阻R5，ADCMP361芯片IN引腳連接電能量和通信控制信號分離電路的低電壓信號輸出端，ADCMP361的GND引腳接地，ADCMP361的OUT引腳連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端與ADCMP361的VDD引腳連接后再連接工作電源，低電壓標志從ADCMP361的OUT引腳輸出。
[0015]本發明的有益效果在于:
[0016]1、該電路能夠從獲取的激光信號中提取出低電壓信號，該低電壓信號能夠動態反映激光能量的變化，將變化信息反饋給激光發射裝置，從而實現實時激光能量輸出調整，將激光功率控制在有效工作下的最低值，延長了光電轉換器件的使用壽命。
[0017]2、該電路能夠獲取準確不失真的時鐘信號并進行信號整形，為后端的采集數據和發送數據提供同步時鐘，在該同步時鐘信號驅動下的數據傳輸穩定，因格式引起的數據傳輸錯誤率為O。
[0018]3、激光能轉換為電能，通過DC-DC轉換電路調整、濾波、降噪，為后端電路提供穩定的工作電壓。
[0019]4、該電路設計采用高可靠性、低功耗的電子元器件及低阻抗電路設計，整個電路為低功耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的框架示意圖。
[0021]圖2是本發明的電能量和通信控制信號分離電路原理圖。
[0022]圖3是本發明的DC-DC轉換電路原理圖。
[0023]圖4是本發明的低電壓信號判別電路原理圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合圖1、圖2、圖3、圖4對本發明進行詳細說明。
[0025]如圖1所示，串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其連接串補保護系統二次采樣設備的光電流換能器，包括電能量和通信控制信號分離電路、DC-DC轉換電路、時鐘信號提取電路、低電壓信號判別電路；
[0026]光電流換能器接收輸入的外部激光及加之于激光之上的通信控制信號并轉換為電能量及加之于電能量之上的通信控制信號后輸出到電能量和通信控制信號分離電路；
[0027]電能量和通信控制信號分離電路將輸入的電能量及加之于電能量之上的通信控制信號進行分離處理后分三路輸出，一路輸出電能到DC-DC轉換電路，一路輸出通信控制信號到時鐘信號提取電路，一路輸出低電壓信號到低電壓信號判別電路；[0028]DC-DC轉換電路接收所述輸入的電能并進行調整、濾波、降噪，輸出后端電路所需的穩定的工作電壓；
[0029]時鐘信號提取電路接收所述輸入的通信控制信號并整形處理，為串補保護系統二次采樣設備采集數據和發送數據提供同步時鐘；
[0030]低電壓信號判別電路接收所述輸入的低電壓信號并進行電壓大小判定后產生低電壓標志，反饋給激光發射裝置，實時調整激光供能大小。
[0031 ] 如圖2所示，所述的電能量和通信控制信號分離電路由磁珠LBl、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl、電容C2、二極管Dl構成，電阻Rl —端與磁珠LBl —端連接后連接光電流換能器的輸出端，電阻Rl另一端與電阻R2 —端連接，電阻R2另一端接地，通信控制信號從電阻Rl與電阻R2連接處輸出；磁珠LBl另一端與二極管Dl的正極連接，電能從二極管Dl的負極輸出；電容Cl和電容C2并聯后，一端連接二極管Dl的負極，另一端接地；電阻R3 —端連接二極管Dl負極，另一端與電阻R4連接，電阻R4另一端接地，低電壓信號從電阻R3和電阻R4連接處輸出。
[0032]如圖3所示，所述的DC-DC轉換電路包括LTC3405A芯片、電感L1、電容C3、電容C4 ；LTC3405A的VIN、RUN引腳短接后連接電能量和通信控制信號分離電路的電能輸出端，LTC3405A的MODE和GND引腳接地，LTC3405A的SW引腳連接電感LI的一端，電感LI的另一端分別連接LTC3405A的VOUT引腳、電容C3的一端、電容C4的一端，電容C3的另一端與電容C4的另一端連接并接地，DC-DC轉換電路的輸出電壓從LTC3405A的VOUT引腳輸出。
[0033]如圖4所示，所述的低電壓信號判別電路包括ADCMP361芯片、電阻R5，ADCMP361芯片IN引腳連接電能量和通信控制信號分離電路的低電壓信號輸出端，ADCMP361的GND引腳接地，ADCMP361的OUT引腳連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端與ADCMP361的VDD弓丨腳連接后再連接工作電源(1.8V工作電源)，低電壓標志從ADCMP361的OUT引腳輸出。
[0034]電路采用高可靠性低功耗穩壓電源芯片，轉換效率可以到達93%，DC-DC轉換電路負責把光電流換能器輸出的電壓進行轉換，產生滿足系統要求的穩定的電壓，如:1.8V工作電壓。
[0035]電路中設計了電能量和通信控制信號分離電路，經現場測試，系統工作穩定，可以有效濾除干擾，成功獲取了閾值合理的低電壓信號，實時監控激光接收器件的狀況并反饋給激光發射器，實時調整使激光發射器處于較低的輸出功率狀態，延長了光電轉換器件的使用壽命。
[0036]本發明濾除了雜波，提取了穩定的時鐘信號。經長時間測試，在該時鐘信號驅動下的數據傳輸穩定，因格式引起的數據傳輸錯誤率為O。
[0037]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:本領域技術人員閱讀本申請后依然可以對本發明的【具體實施方式】進行變更、修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其連接串補保護系統二次采樣設備的光電流換能器，其特征在于，包括電能量和通信控制信號分離電路、DC-DC轉換電路、時鐘信號提取電路、低電壓信號判別電路； 光電流換能器接收輸入的外部激光及加之于激光之上的通信控制信號并轉換為電能量及加之于電能量之上的通信控制信號后輸出到電能量和通信控制信號分離電路； 電能量和通信控制信號分離電路將輸入的電能量及加之于電能量之上的通信控制信號進行分離處理后分三路輸出，一路輸出電能到DC-DC轉換電路，一路輸出通信控制信號至IJ時鐘信號提取電路，一路輸出低電壓信號到低電壓信號判別電路； DC-DC轉換電路接收所述輸入的電能并進行調整、濾波、降噪，輸出后端電路所需的穩定的工作電壓； 時鐘信號提取電路接收所述輸入的通信控制信號并整形處理，為串補保護系統二次采樣設備采集數據和發送數據提供同步時鐘； 低電壓信號判別電路接收所述輸入的低電壓信號并進行電壓大小判定后產生低電壓標志，反饋給激光發射裝置，實時調整激光供能大小。
2.根據權利要求1所述的串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其特征在于，所述的電能量和通信控制信號分離電路由磁珠LBl、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl、電容C2、二極管Dl構成，電阻Rl —端與磁珠LBl —端連接后連接光電流換能器的輸出端，電阻Rl另一端與電阻R2 —端連接，電阻R2另一端接地，通信控制信號從電阻Rl與電阻R2連接處輸出；磁珠LBl另一端與二極管Dl的正極連接，電能從二極管Dl的負極輸出；電容Cl和電容C2并聯后，一端連接二極管Dl的負極，另一端接地；電阻R3—端連接二極管Dl負極，另一端與電阻R4連接，電阻R4另一端接地，低電壓信號從電阻R3和電阻R4連接處輸出。
3.根據權利要求1所述的串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其特征在于，所述的DC-DC轉換電路包括LTC3405A芯片、電感L1、電容C3、電容C4 ；LTC3405A的VIN、RUN引腳短接后連接電能量和通信控制信號分離電路的電能輸出端，LTC3405A的MODE和GND引腳接地，LTC3405A的SW引腳連接電感LI的一端，電感LI的另一端分別連接LTC3405A的VOUT引腳、電容C3的一端、電容C4的一端，電容C3的另一端與電容C4的另一端連接并接地，DC-DC轉換電路的輸出電壓從LTC3405A的VOUT引腳輸出。
4.根據權利要求1所述的串補保護系統二次采樣設備的能量轉換及信號處理電路，其特征在于，所述的低電壓信號判別電路包括ADCMP361芯片、電阻R5，ADCMP361芯片IN引腳連接電能量和通信控制信號分離電路的低電壓信號輸出端，ADCMP361的GND引腳接地，ADCMP361的OUT引腳連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端與ADCMP361的VDD引腳連接后再連接工作電源，低電壓標志從ADCMP361的OUT引腳輸出。
【文檔編號】H03K19/00GK103812494SQ201410039729
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】梁陽, 向前, 張 杰, 周文聞, 彭定平, 李俊, 蔡貴生, 黃康駕, 尤靜, 魏志川 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司百色局, 北京博電新力電氣股份有限公司