一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及油气钻井随钻井下仪器电源领域，尤其涉及一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置。本实用新型专利技术包括主控模块、DCDC模块、半桥控制器、整流滤波模块和串口调试模块；主控模块、DCDC模块、半桥控制器、整流滤波模块和串口调试模块电性连接。本实用新型专利技术基于中央控制器的ADC模数转换模块和TIM定时器等片内外围模块实现PWM同步整流，达到对随钻高速脉冲器的电源供给和保护功能。本实用新型专利技术与传统随钻井下仪器用电源相比具有效率高，稳定性好，扩展性强等优点，具有较高的应用价值。具有较高的应用价值。具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置


[0001]本技术涉及油气钻井随钻井下仪器电源领域，尤其涉及一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置。

技术介绍

[0002]ACDC电源应用于钻井随钻电源领域，通常采用集成化的方式，提供低电压、小电流、低功率的能量供给。
[0003]电源是随钻井下系统重要的组成部分，其主要通过线性稳压电源或者DCDC开关稳压电源来给系统提供稳定的电压。油气钻井随钻电源需在高温、高振动环境下提供稳定的、大功率的以及高电压的电源供给，因此传统电源转换电路存在结构复杂、元器件多、故障率高、设计难度大、成本高等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术提供了一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现以上目的，本技术提出以下技术方案：
[0006]一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置，包括：主控模块、DCDC模块、半桥控制器、整流滤波模块和串口调试模块，且电性连接；
[0007]所述主控模块包括中央控制器和外围电路，所述中央控制器内设置有12位ADC模数转换模块、TIM定时器模块和JTAG SW下载器模块；所述ADC模数转换模块采集转换装置输出的电流电压，所述中央控制器利用PID控制算法计算PWM波形信号占空比的输出值，所述TIM定时器输出相应占空比的PWM波形信号；所述JTAG SW下载器模块建立所述中央控制器与调试主机的通讯连接；
[0008]所述DCDC模块将交流输入整流桥输出的直流电源转化为13V和3.3V两种直流电源，所述DCDC模块输出电流小于150mA；
[0009]所述半桥控制器将所述TIM定时器输出的PWM波形信号进行整形放大；
[0010]所述整流滤波模块包括交流输入整流桥、场效应管半桥电路、功率电感模块电路和电容滤波电路；所述交流输入整流桥将输入的交流电源转化为直流电源，所述半桥控制器整形放大后的PWM波形信号控制所述场效应管半桥电路的导通时间，所述功率电感模块根据导通时间产生相应占空比的定频率波形，所述电容滤波电路对输入电源进行滤波后输出60V稳定的直流电压电源；
[0011]所述串口调试模块包括JTAG SW下载器模块和TTL串口模块，所述串口调试模块建立所述调试主机与所述中央控制器的通讯连接，所述串口调试模块用于烧录程序、控制、串口通信以及调试。
[0012]优选的，所述DCDC模块输出的3.3V和13V两种直流电源分别为所述主控模块与所述半桥控制器提供电源。
[0013]优选的，所述主控模块的外围电路包括LED显示电路、晶振模块、供电电路和电源滤波电路。
[0014]优选的，所述中央控制器的工作频率为72MHz。
[0015]优选的，所述DCDC模块由高耐压的控制器和小功率电感组成。
[0016]优选的，所述功率电感模块外形扁平。
[0017]优选的，所述中央控制器为基于ARM架构的微控制器芯片。
[0018]本技术公开了一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置，相比于传统电源转换电路，具有以下有益效果：
[0019]本技术基于主控模块，利用ADC模数转换模块和TIM定时器片内外围模块实现同步整流PWM控制，达到对随钻高速脉冲器的电源供给和保护的功能；采用主控模块的片内外围模块，极大简化了随钻高速脉冲器用ACDC电路结构，减少了外围电路模块的使用，降低了生产成本；采用稳定的主控模块，降低了温度和振动的影响，提高了系统的可靠性。
附图说明
[0020]图1为本技术一种实施例的模块框图；
[0021]图2为本技术一种实施例的主控模块与调试主机通信模块框图；
[0022]图3为本技术一种实施例的ADC模数转换模块采集输出电压电流模块框图
[0023]图4为本技术一种实施例的半桥控制器模块框图；
[0024]图5为本技术一种实施例的半桥同步整流开关电路原理图；
[0025]图6为本技术一种实施例的整体电路原理图；
[0026]图7为本技术一种实施例的工作流程图。
[0027]图中，1、主控模块；2、DCDC模块；3、半桥控制器；4、整流滤波模块；401、交流输入整流桥；402、场效应管半桥电路；403、功率电感模块；404、电容滤波电路；5、串口调试模块。
具体实施方式
[0028]下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]实施例1
[0030]参照图1，一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置包括主控模块1、DCDC模块2、半桥控制器3、整流滤波模块4和串口调试模块5；主控模块1、DCDC模块2、半桥控制器3、整流滤波模块4和串口调试模块5通过导线实现电性连接。
[0031]主控模块1包括中央控制器和外围电路，中央控制器为基于ARM架构的微控制器芯片，中央控制器的工作频率为72MHz，ARM微控制器内设置有12位ADC模数转换模块、TIM定时器模块和JTAG SW下载器模块；中央控制器设置有ADC模数转换模块的采集端口，ADC模数转换模块将采集端口与电容滤波模块输出端口连接，采集电容滤波模块的输出电流和电压；中央控制器可通过JTAG SW下载器模块和串口调试模块5将调试主机内的程序代码下载到中央控制器，通过程序代码实现各类检测、输出和控制等功能；中央控制器利用PID控制算法计算PWM波形信号占空比的输出值，将ADC模数转换模块采集到的电压电流作为反馈值，中央控制器的设定值与反馈值作差得到的偏差值，将偏差值与PID参数的比例P、积分I、微
分D三个参数采用增量式PID公式计算，得到PID控制算法的输出值；TIM定时器根据PID控制算法的输出值，输出相应占空比的PWM波形信号；通过PID控制算法实现对PWM波形信号占空比大小的控制，保证转换装置稳定输出60V直流电源；串口调试模块5包括JTAG SW下载器模块和TTL串口模块，串口调试模块5建立调试主机与中央控制器的通讯连接，串口调试模块5用于烧录程序、控制、串口通信以及调试。
[0032]参照图1，DCDC模块2将交流输入整流桥401的直流电源转换为的3.3V和13V两种直流电源，3.3V直流电源为主控模块1供电电源，13V直流电源为半桥控制器3供电电源；为保证电路的稳定和施工现场的安全，DCDC模块2输出电流小于150mA；为保证DCDC模块2的高耐压性能和稳定性，DCDC模块2由高耐压的控制器和小功率电感组成。
[0033]半桥控制器3可将TIM定时器输出的PWM波形信号的波形进行整形，并将PWM波形信号放大，增强PWM波形信号的质量，保证PWM波形信号在电路控制的稳定性。
[0034]整流滤波模块4包括交流输入整流桥401、场效应管半桥电路402、功率电感模块403和电容滤波电路404；交流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻高速脉冲器用ACDC电源转换装置，包括：主控模块（1）、DCDC模块（2）、半桥控制器（3）、整流滤波模块（4）和串口调试模块（5），且电性连接；其特征在于，所述主控模块（1）包括中央控制器和外围电路，所述中央控制器内设置有12位ADC模数转换模块、TIM定时器模块和JTAG SW下载器模块；所述ADC模数转换模块采集转换装置输出的电流电压，所述中央控制器利用PID控制算法计算PWM波形信号占空比的输出值，所述TIM定时器输出相应占空比的PWM波形信号；所述JTAG SW下载器模块建立所述中央控制器与调试主机的通讯连接；所述DCDC模块（2）将交流输入整流桥（401）输出的直流电源转化为13V和3.3V两种直流电源，所述DCDC模块（2）输出电流小于150mA；所述半桥控制器（3）将所述TIM定时器输出的PWM波形信号进行整形放大；所述整流滤波模块（4）包括交流输入整流桥（401）、场效应管半桥电路（402）、功率电感模块（403）电路和电容滤波电路（404）；所述交流输入整流桥（401）将输入的交流电源转化为直流电源，所述半桥控制器（3）整形放大后的PWM波形信号控制所述场效应管半桥电路（402）的导通时间，所述功率电感模块（403）根据导通时间产生相应占空比的定频率波形，所述电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光明，张云飞，于峰，李明华，
申请(专利权)人：山东胜利伟业石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：