[实用新型]地面智能控制屏传送电源内的变压器副边电路结构

说明书

本实用新型涉及一种电源变压器；特别是涉及一种油井井下数据实时监测系统的地面智能控制屏传送电源内电源变压器的副边线路结构。

RDM系列实时井下多参数监测系统是油井井下数据实时监测的一种潜油电泵机组多参数监测系统，由井下检测装置、地面智能控制屏、上位机程序、地面扼流(限流)控制屏等几部分组成。其中，地面智能控制屏中的传送电源为输出电压140V直流电源，其作用是为井下检测装置供电，同时完成井下到井上的数据传送。

近年来，IR公司推出了一系列利用自举升压原理工作的半桥驱动集成电路，IR21531就是其中最具代表性的一款。IR21531可直接驱动半桥中的高端和低端场效应管，使半桥驱动电路简化。图1是集成电路IR21531引脚排列图；

IR21531由低端功率晶体管驱动级、高端功率晶体管驱动级、电平转换电路及内部定时振荡电路组成，其输出可直接驱动半桥高侧和低侧MOSFET(或IGBT)各一路，该集成电路芯片设有死区时间控制，死区时间通常设为1.2us，(2153是1.2而21531是0.6)避免高低侧功率管在交替导通时刻产生直通。IR21531的直流偏置电压高达600V，适用于大部分开关稳压电源应用。该集成电路芯片具有自振荡或外接同步振荡功能，振荡频率f的设置和CMOS555定时器芯片类似，由外接定时元件RT和CT决定：

$f=\frac{1}{1.4\×(R_T+75\mathrm{\Ω})\×C_T}$

式中，75欧姆为芯片内部定时电阻。

集成电路IR21531根据自举原理工作，电路外围元件少，电路非常简单、实用。当集成电路的芯片电源电压超过低压阈值时，集成电路IR21531自动启动，投入运行，且具有输出关断功能，输出关断滞后时间为660ns。集成电路IR21531主要技术参数：

V offset600Vmax

Duty cycle50％

Duty cycle50％

Tr/Tf80/40ns

Deadtime0.6us

图2是集成电路IR21531控制芯片内部原理结构框图，如图2所示，集成电路IR21531驱动器的输出带有缓冲器单元，具有换向死区时间，防止桥路中的两只功率开关管直通。高、低端管子具有延时匹配，适用于占空比为50％的场合。

图3是集成电路IR21531的典型应用原理图，如图3所示，接到集成电路IR21531的CT端电容和RT端的电阻构成振荡器的外接元件；shut‑down场效应管用于箝位CT端电压，使振荡器停振；VS、VB端之间的电容和VB、VCC之间的二极管构成自举电源供电电路。因MOS器件的栅极具有容性输入特性，即它们是通过提供一些电荷给栅极而导通，开关所需的控制能量不大，可以利用集成电路IR21531的VB、VS间的外接电容和VB脚的二极管构成自举电路的上管驱动电源。当VCC低于规定值时，欠压自锁会关断栅极驱动电路。当选择CT＝1nF，RT＝8K ohm，从集成电路IR21531的振荡频率特性图对应的曲线中可查得芯片的工作频率大约在20KHz～100KHz之间。

图4是开关电源的双端推挽电路拓扑原理框图；如图4所示，开关电源的双端推挽电路拓扑原理，可以看成是两个单端正激型电源的合并，变压器工作在第I、III象限，提高了磁芯的利用率。

图5是开关电源的推挽式变换器电路基本电路原理及及其工作波形；如图5所示，开关管VT1、VT2在PWM控制器的控制下交替导通，给变压器原边一个交变的电压波形，变压器将初级电压和电流传递到次级，经整流滤波后输出直流电压。

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种油井井下数据实时监测系统的地面智能控制屏传送电源内电源变压器的副边线路结构。