海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的迅猛發展，海底觀測系統日趨成為探索海洋的新型熱門手段。對于海底觀測網而言，整個觀測系統最重要的在于電能的分配與數據的傳輸，因此合理分配穩定可靠的電能是一個重要的環節。穩定可靠的電能對于整個觀測系統是至關重要的:有利于為下端觀測設備提供穩定的電能，保證設備的正常運行；有利于提高整個觀測系統的可靠性，保證系統持久穩定的運行。
[0003]由于次級接駁盒處在深海區域，海洋環境復雜多變，對于次級接駁盒的電壓轉換系統提出的要求有:聞可罪性、聞穩定性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是設計一種海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，為海底觀測網絡下端科學設備提供穩定、可靠的48V直流電能輸出。
[0005]為達到上述目的，本發明擬采用的技術解決方案是:
本發明的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統包括:穩壓保護電路、2N+1路將375V直流電壓轉換為48V直流電壓的電壓轉換電路以及通信控制模塊，所述的穩壓保護電路的輸入端與375V直流電壓相連，輸出端與2N+1路電壓轉換電路的輸入端相連，2N+1路電壓轉換電路中的2N路輸出端分別為48V直流電壓供電端，另一路輸出端與通信控制模塊的輸入端相連，通信控制模塊的2N個控制信號端分別與2N路電壓轉換電路的信號端相連，N為正整數。
[0006]通常，選擇N=2~4。
[0007]本發明中，所述的通訊控制模塊采用ADAM-4000系列，包括一個ADAM4571模塊、一個 ADAM4017P 模塊和二個 ADAM4055 模塊，其中 ADAM4571 模塊的 data+ 引腳、ADAM4017P模塊的data+引腳、第一 ADAM4055模塊的data+引腳以及第二 ADAM4055模塊的data+引腳相連；ADAM4571模塊的data-引腳、ADAM4017P模塊的data-引腳、第一 ADAM4055模塊的data-引腳以及第二 ADAM4055模塊的data-引腳相連；ADAM4571模塊的+Vs引腳、ADAM4017P模塊的+Vs引腳、第一 ADAM4055模塊的+Vs引腳以及第二 ADAM4055模塊的+Vs引腳與直流電壓24V+相連；ADAM4571模塊的GND引腳、ADAM4017P模塊的GND引腳、第一ADAM4055模塊的GND引腳以及第二 ADAM4055模塊的GND引腳接地。
[0008]為了提高海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統的運行可靠性，本發明中的2N+1路電壓轉換電路中的每一路電壓轉換電路均采用兩路并聯冗余的設計方案，它包括:二個型號為V375A48E600BG的電源模塊，二個光電耦合器和二個三極管，二個電源模塊的引腳+IN與375V直流電壓相連，二個電源模塊的引腳PR相連，第一電源模塊的引腳PC與第一個光電稱合器的引腳C相連,第一電源模塊的引腳-1N與第一光電稱合器的引腳E以及GND相連,第一光電稱合器的引腳A與24V直流電壓相連,第一光電稱合器的引腳K與第一三極管的集電極相連；第一三極管的發射極接地，基極與通訊控制模塊中的第一ADAM4055模塊的控制信號端相連；第二電源模塊的引腳PC與第二光電稱合器的引腳C相連，第二電源模塊的引腳-1N與第二光電耦合器的引腳E以及GND相連，第二光電耦合器的引腳A與24V直流電壓相連，第二光電耦合器的引腳K與第二三極管的集電極相連；第二三極管的發射極接地，基極與通訊控制模塊中的第二 ADAM4055模塊的控制信號端相連。
[0009]本發明的有益效果是:本發明的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統中，每一路電壓轉換電路均采用工業級VICOR電壓轉換模塊，抗干擾能力強，保證系統的高穩定性；并且采用兩路并聯冗余設計，保證系統的高可靠性。
【附圖說明】
[0010]圖1為海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統的原理框圖；
圖2為通訊控制模塊示意圖；
圖3為一路電壓轉換電路圖。
【具體實施方式】
[0011 ] 以下結合附圖對本發明做詳細的說明。
[0012]參照圖1，海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統包括:穩壓保護電路2、2N+1路將375V直流電壓轉換為48V直流電壓的電壓轉換電路I以及通信控制模塊3，所述的穩壓保護電路2的輸入端與375V直流電壓相連，輸出端與2N+1路電壓轉換電路I的輸入端相連，2N+1路電壓轉換電路I中的2N路輸出端分別為48V直流電壓供電端，給科學設備提供電源，另一路輸出端與通信控制模塊3的輸入端相連，為通信控制模塊3提供工作電源，通信控制模塊3的2N個控制信號端分別與2N路電壓轉換電路2的信號端相連，N為正整數。
[0013]通訊控制模塊如圖2所示，包括一個ADAM4571模塊4、一個ADAM4017P模塊5和二個 ADAM4055 模塊 6、7，其中 ADAM4571 模塊 4 的 data+ 引腳、ADAM4017P 模塊 5 的 data+引腳、第一 ADAM4055模塊6的data+引腳以及第二 ADAM4055模塊7的data+引腳相連；ADAM4571模塊4的data-引腳、ADAM4017P模塊5的data-引腳、第一 ADAM4055模塊6的data-引腳以及第二 ADAM4055模塊7的data-引腳相連；ADAM4571模塊4的+Vs引腳、ADAM4017P模塊5的+Vs引腳、第一 ADAM4055模塊6的+Vs引腳以及第二 ADAM4055模塊7的+Vs引腳與直流電壓24V+相連；ADAM4571模塊4的GND引腳、ADAM4017P模塊5的GND引腳、第一 ADAM4055模塊6的GND引腳以及第二 ADAM4055模塊7的GND引腳接地。圖示實例，N=4, ADAM4055模塊6和ADAM4055模塊7各有8個控制信號端J2n和I 2N。
[0014]圖3所示為每一路電壓轉換電路的電路圖，采用兩路并聯冗余的設計方案，包括二個型號為V375A48E600BG的電源模塊8、11，二個光電耦合器9、12和二個三極管10、13，二個電源模塊8、11的引腳+IN與375V直流電壓相連，二個電源模塊8、11的引腳PR相連，第一電源模塊8的引腳PC與第一個光電稱合器9的引腳C相連,第一電源模塊8的引腳-1N與第一光電稱合器9的引腳E及地相連,第一光電稱合器9的引腳A與24V直流電壓相連，第一光電耦合器9的引腳K與第一三極管10的集電極相連；第一三極管10的發射極接地，基極與通訊控制模塊3中的第一 ADAM4055模塊6的控制信號端相連；第二電源模塊11的引腳PC與第二光電稱合器12的引腳C相連,第二電源模塊11的引腳-1N與第二光電I禹合器12的引腳E及地相連，第二光電耦合器12的引腳A與24V直流電壓相連，第二光電耦合器12的引腳K與第二三極管13的集電極相連；第二三極管13的發射極接地，基極與通訊控制模塊3中的第二 ADAM4055模塊7的控制信號端相連。
[0015]工作原理如下:
375V直流電壓經過穩壓保護電路后，變為穩定375V直流電壓，避免對后端電路產生電壓沖擊、電壓波動等不利影響；穩定的375V直流電壓經過2N+1路電壓轉換電路后，變為直流48V，其中2N路48V輸出連接后端科學設備，一路48V輸出為系統內部供電；通訊控制模塊與2N路電壓轉換電路相連，通過控制信號控制光電耦合器的通斷，繼而控制電壓轉換電路工作與否；2N+1路電壓轉換電路內部均采用兩路并聯冗余的設計方案，輸出高可靠性直流48V電壓。
【主權項】
1.一種海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，其特征在于:包括穩壓保護電路(2)、2N+1路將375V直流電壓轉換為48V直流電壓的電壓轉換電路(I)以及通信控制模塊(3)，所述的穩壓保護電路(2)的輸入端與375V直流電壓相連，輸出端與2N+1路電壓轉換電路(I)的輸入端相連，2N+1路電壓轉換電路(I)中的2N路輸出端分別為48V直流電壓供電端，另一路輸出端與通信控制模塊(3)的輸入端相連，通信控制模塊(3)的2N個控制信號端分別與2N路電壓轉換電路(2)的信號端相連，N為正整數。
2.根據權利要求1所述的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，其特征在于所述的N=2?4。
3.根據權利要求1所述的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，其特征在于所述的通訊控制模塊(3)包括一個ADAM4571模塊(4)、一個ADAM4017P模塊(5 )和二個ADAM4055模塊(6、7 )，其中ADAM4571模塊(4 )的data+引腳、ADAM4017P模塊(5 )的data+引腳、第一ADAM4055模塊(6)的data+引腳以及第二 ADAM4055模塊(7)的data+引腳相連；ADAM4571模塊(4)的data-引腳、ADAM4017P模塊(5)的data-引腳、第一 ADAM4055模塊(6)的data-引腳以及第二 ADAM4055模塊(7)的data-引腳相連；ADAM4571模塊(4)的+Vs引腳、ADAM4017P模塊(5)的+Vs引腳、第一 ADAM4055模塊(6)的+Vs引腳以及第二 ADAM4055模塊(7)的+Vs引腳與直流電壓24V+相連；ADAM4571模塊(4)的GND引腳、ADAM4017P模塊(5)的GND引腳、第一 ADAM4055模塊(6)的GND引腳以及第二 ADAM4055模塊(7)的GND弓丨腳接地。
4.根據權利要求1所述的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，其特征在于每一路電壓轉換電路(I)包括:二個型號為V375A48E600BG的電源模塊(8、11 )，二個光電耦合器(9、12)和二個三極管(10、13)，二個電源模塊(8、11)的引腳+IN與375V直流電壓相連，二個電源模塊(8、11)的引腳PR相連，第一電源模塊(8)的引腳PC與第一個光電I禹合器(9)的引腳C相連，第一電源模塊(8)的引腳-1N與第一光電耦合器(9)的引腳E及地相連，第一光電稱合器(9)的引腳A與24V直流電壓相連,第一光電稱合器(9)的引腳K與第一三極管(10)的集電極相連；第一三極管(10)的發射極接地，基極與通訊控制模塊(3)中的第一 ADAM4055模塊(6)的控制信號端相連；第二電源模塊(11)的引腳PC與第二光電稱合器(12)的引腳C相連，第二電源模塊(11)的引腳-1N與第二光電耦合器(12)的引腳E及地相連，第二光電耦合器(12)的引腳A與24V直流電壓相連，第二光電耦合器(12)的引腳K與第二三極管(13)的集電極相連；第二三極管(13)的發射極接地，基極與通訊控制模塊(3)中的第二 ADAM4055模塊(7)的控制信號端相連。
【專利摘要】本發明公開的海底觀測網絡次級接駁盒的電壓轉換系統，包括穩壓保護電路、2N+1路將375V直流電壓轉換為48V直流電壓的電壓轉換電路以及通信控制模塊，所述的穩壓保護電路的輸入端與375V直流電壓相連，輸出端與2N+1路電壓轉換電路的輸入端相連，2N+1路電壓轉換電路中的2N路輸出端分別為48V直流電壓供電端，另一路輸出端與通信控制模塊的輸入端相連，通信控制模塊的2N個控制信號端分別與2N路電壓轉換電路的信號端相連，N為正整數。每一路電壓轉換電路均采用工業級VICOR電壓轉換模塊，抗干擾能力強，保證系統的高穩定性；并且采用兩路并聯冗余設計，保證系統的高可靠性。
【IPC分類】H03K19-14, H02M3-00
【公開號】CN104639154
【申請號】CN201410785767
【發明人】李德駿, 郁茂旺, 馮建設, 謝尚祥, 王俊, 王晨, 蘇鳳歌
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月18日