一种耐高温伺服电路电压调节器及加速度计制造技术

本发明专利技术提供一种耐高温伺服电路电压调节器及加速度计，采用二极管、晶体管及阻容元件组成的电压调节器替原有集成线性稳压器。本发明专利技术通过元器件的选择和电路设计，使得电压调节器输出±5V～7V，降低了电路内部对误差处理芯片的供电电压，在不改变外部电源供电电压的前提下实现了加速度计伺服电路静态功耗的降低，且采用本发明专利技术的电压调节器使得加速度计能够在185℃以上的高温环境下工作。

A high temperature servo circuit voltage regulator and accelerometer

The invention provides a high temperature servo circuit voltage regulator and an accelerometer. A voltage regulator consisting of diodes, transistors and resistance capacitance components is used to replace the original integrated linear regulator. The invention makes the voltage regulator output + 5V ~ 7V through the selection of components and circuit design, which reduces the power supply voltage of the error processing chip inside the circuit, and reduces the static power consumption of the accelerometer servo circuit without changing the power supply voltage of the external power supply, and uses the voltage regulator of the invention to make the voltage regulator. The accelerometer works at high temperatures above 185 C.

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温伺服电路电压调节器及加速度计
本专利技术涉及一种耐高温伺服电路电压调节器及加速度计，具体地涉及一种用于耐高温加速度计的伺服电路电压调节器，属于加速度计伺服电路

技术介绍
耐高温加速度计主要用于石油钻探领域，是随钻测量系统中斜度与方位测量的重要惯性传感器。随着石油勘探开发的不断拓展，深井和超深井钻探需求越来越强烈。深井作业对加速度计的工作温度提出了更为严格的要求，加速度计需在185℃左右环境中可靠工作。目前，应用可靠的耐高温加速度计工作温度仅可覆盖125℃、150℃不同档次。耐高温加速度计主要由表头和伺服电路组成，电路主要完成加速度计敏感信号的放大、补偿以及输出功能，制约加速度计工作温度上限的原因一方面是现有加速度计伺服电路中使用CW78M09、CW79L09集成线性稳压器，该类器件数据手册显示的工作温度范围为-55℃～150℃，该类稳压器在实际工作时，其本身具有较大的功耗，实际测试表明在环境温度150℃时，该类线性稳压器已出现无电压输出现象，无法为电路中的误差处理芯片供电，导致伺服电路工作异常。而现有的耐高温线性稳压器尺寸较大，无法集成于伺服电路内部。另一方面，在±15V电源供电情况下，现有加速度计静态功耗约为300mW，实际工作中伺服电路表面温度较环境温度高5～10℃，功耗较大不利于加速度计电路在高温环境中长期可靠工作。现有一些的方法，在降低电路功耗的同时，其牺牲了加速度计的一些其他功能，例如将供电电源电压降低，导致加速度计的量程也随之降低，不能满足某些特定场合的需求。综上所述，目前制约加速度计伺服电路耐温特性的主要因素有：1、现有伺服电路中线性稳压器150℃高温环境下无电压输出，电路无法正常工作；2、±15V电源供电情况下，伺服电路静态功耗较大，整体发热明显，不利于高温环境下长期可靠工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种耐高温伺服电路电压调节器，尤其提供一种用于耐高温加速度计的伺服电路电压调节器及耐高温加速度计。本专利技术的技术方案如下：一种耐高温伺服电路电压调节器，其包括正向电压调节器和负向电压调节器，所述正向电压调节器的电路由二极管D1、NPN晶体管Q1和Q2、分压电阻R1和电容C1和C2组成，其中，所述NPN晶体管Q1的发射极与集电极相连再接分压电阻R1，其基极接地，所述NPN晶体管Q2的发射极为输出端，并与电容C2相连，基极与分压电阻R1相连；所述负向电压调节器的电路由二极管D2、NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4、分压电阻R2和电容C3和C4组成，其中，所述NPN晶体管Q3的发射极与集电极相连再接地，其基极与分压电阻R2相连，所述PNP晶体管Q4的发射极为输出端，并与C4电容相连，其基极与分压电阻R2相连，且所述正、负向电压调节器的输出电压为±(5～7)V。所述二极管D1正向端与外部供电正电源相连，反向端与电容C1相连；所述二极管D2负向端与外部供电正电源相连，正向端与电容C3相连；所述正、负向电压调节器输入电压范围采用常规的加速度计的电压输入范围，可以为±(12～18)V；所述二极管和晶体管均选用耐高温的二极管和晶体管。一种耐高温加速度计，其采用上述的伺服电路电压调节器。本专利技术相对于现有技术的特点及优势：本专利技术设计的一种耐高温加速度计伺服电路电压调节器，采用二极管、晶体管及阻容元件组成的电压调节器替原有集成线性稳压器，不仅使加速度计伺服电路的功耗降低，而且使得加速度计能够在185℃以上的高温环境下工作。首先是元器件的选择，本专利技术选用耐高温的晶体管及阻容元件，在满足耐高温指标前提下，考虑到伺服电路空间有限，在设计耐高温加速度计伺服电路电压调节器时，在确保功能实现的前提下，调整压缩元器件数量，可集成于加速度计伺服电路内部，同时使得电压调节器自身的功耗也降低，在自身功耗降低的基础上可进一步提升耐温性；其次是电路设计，在正负向调节器中，本专利技术设计采用仅采用两个晶体管即可满足需求，其中，将一晶体管工作在稳压状态，该状态下晶体管的静态电流小于1mA，可使电压调节器自身功耗降低；另一晶体管工作在放大状态，确保了调节器带负载能力，使得电压调节器输出±(5V～7V)，降低了电路内部对误差处理芯片的供电电压，在不改变外部电源供电电压的前提下实现了加速度计伺服电路静态功耗的降低。综上，本专利技术具有如下优势：1)本专利技术设计的耐高温伺服电路电压调节器所需元器件少，可集成于加速度计伺服电路内部，且电压调节器的自身功耗较低，小于30mV；2)本专利技术的伺服电路电压调节器在不改变外部电源供电电压的前提下，可将外部电源电压调整为±(5～7)V为伺服电路中误差处理芯片供电，比现有±9V以上的误差处理芯片供电电压大大降低，实现了在确保加速计的其他功能的基础上，进一步降低电路功耗，使得加速度计伺服电路静态功耗为150～240mW；3)本专利技术采用耐高温的元器件以及通过电路设计来降低功耗，使得加速度计能够在185℃以上的高温环境下工作。附图说明图1为本专利技术实施例提供的正向电压调节器原理图；图2为本专利技术实施例提供的负向电压调节器原理图。具体实施方式下面参照附图来说明本专利技术的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。实施例1参见图1的正向电压调节器原理图，电压调节器包括正向调节器和负向调节器。正向电压调节器由一个耐高温二极管D1、两个耐高温NPN型晶体管Q1和Q2、一个分压电阻R1及两个滤波电容C1和C2组成。其中，二极管D1正向端与外部供电正电源+15V相连，反向端与滤波电容C1一端相连，C1另一端接地。正常工作时二极管D1工作在正向导通状态，主要作用为防止电源误接。一NPN晶体管Q1发射极与集电极相连再接分压电阻R1的一端，基极接地，正常工作时该晶体管工作在稳压管状态；另一个NPN晶体管Q2应用于射极跟随器形式，基极与分压电阻R1相连，发射极为输出端，与滤波电容C2一端相连，C2另一端接地。晶体管Q2主要作用是提高正向调节器带负载能力。参见图2的负向电压调节器原理图，负向电压调节器由一个耐高温二极管D2、一个耐高温NPN型晶体管Q3、一个耐高温PNP型晶体管Q4、一个分压电阻R2及两个滤波电容C3和C4组成，类比于正向电压调节器，二极管D2负向端与外部供电正电源-15V相连，正向端与滤波电容C3一端相连，C3另一端接地。正常工作时二极管D2工作在正向导通状态，主要作用为防止电源误接。NPN晶体管Q3发射极与集电极相连再接地，基极与分压电阻R2一端相连，正常工作时该晶体管工作在稳压管状态；PNP晶体管Q4应用于射极跟随器形式，基极与分压电阻R2相连，发射极为输出端，与滤波电容C4一端相连，C4另一端接地。晶体管Q4主要作用是提高负向调节器带负载能力。加速度计伺服电路芯片工作电压由电压调节器提供，在电源供电±15V情况下，电流流经分压电阻及晶体管Q1、Q3，使得Q1、Q3工作在稳压状态，将晶体管Q2、Q4基极电压调整为±7V，Q2、Q4基极-发射极之间的压差约为0.5V，使得正负电压调节器最终输出约为±本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温伺服电路电压调节器，包括正向电压调节器和负向电压调节器，其特征在于：所述正向电压调节器的电路由二极管D1、NPN晶体管Q1和Q2、分压电阻R1和电容C1和C2组成，其中，所述二极管D1正向端与外部供电正电源相连，反向端与电容C1相连，所述NPN晶体管Q1的发射极与集电极相连再接分压电阻R1，其基极接地，所述NPN晶体管Q2的发射极为输出端，并与电容C2相连，基极与分压电阻R1相连；所述负向电压调节器的电路由二极管D2、NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4、分压电阻R2和电容C3和C4组成，其中，所述二极管D2负向端与外部供电正电源相连，正向端与电容C3相连，所述NPN晶体管Q3的发射极与集电极相连再接地，其基极与分压电阻R2相连，所述PNP晶体管Q4的发射极为输出端，并与C4电容相连，其基极与分压电阻R2相连。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温伺服电路电压调节器，包括正向电压调节器和负向电压调节器，其特征在于：所述正向电压调节器的电路由二极管D1、NPN晶体管Q1和Q2、分压电阻R1和电容C1和C2组成，其中，所述二极管D1正向端与外部供电正电源相连，反向端与电容C1相连，所述NPN晶体管Q1的发射极与集电极相连再接分压电阻R1，其基极接地，所述NPN晶体管Q2的发射极为输出端，并与电容C2相连，基极与分压电阻R1相连；所述负向电压调节器的电路由二极管D2、NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4、分压电阻R2和电容C3和C4组成，其中，所述二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，于湘涛，王珂，周峰，于皓，吴楠，张吉，王洋，付秀娟，任敬坤，王志，
申请(专利权)人：航天科工惯性技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11