[实用新型]一种耐高温大功率DC‑DC转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种耐高温大功率DC-DC（直流-直流）电源转换电路，尤其涉及一种利用耐高温分立电子元器件，通过适当组合和连接，从而实现整体耐高温大功率DC-DC电源转换。

背景技术

在石油随钻测量中，需要给安装在钻头附近的随钻电子设备和泥浆脉冲头提供电力。为了持续不断地提供稳定电力，越来越多的随钻测量设备舍弃电池，采用井下小型发电机，利用钻井中泥浆流的冲刷带动发电机转动发电。由于空间狭小而变压器体积庞大，产生的交流电不能通过变压器降压，只能经简单整流变成电压较高的直流电（DC）后，通过DC-DC电压转换, 变成随钻电子设备和泥浆脉冲头所需要的各种不同伏值的直流电。

目前公知的DC-DC电源转换电路由一块DC-DC电源转换芯片和外围电路构成。DC-DC电源转换芯片从功能上包含了PWM（脉冲宽度调制）控制器、自举电路等。外围电路包括MOS（金属氧化物硅）管、电感、二极管、电容等。有的DC-DC电源转换芯片内部也集成了一个MOS管，因此外围电路就不需要MOS管。

公知的DC-DC电源转换电路优点是所需器件少，缺点是由于芯片集成度高，从而在大功率工作下散热性能差。当井下温度较高、电源电压高、输出功率大时，公知的DC-DC电源转换电路可靠性差。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于解决电路系统在高温下的可靠性问题。本实用新型的改进点主要在于将其功能模块按供电电压的高低、功率大小进行了划分，然后采用多芯片解决方案，不同模块对应不同芯片。其中，仅输出级芯片连接高电压，输出高功率，其余芯片均连接低电压，输出低功率，从而提高了高温下系统的可靠性。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案具体如下：

包括启动电源电路、供电电源电路、电源切换电路以及大功率直流产生电路；

所述启动电源电路接收第一直流电压，用于将第一直流电压转换为第二直流电压；

所述供电电源电路接收大功率直流产生电路输出的大功率直流电压，用于将所述大功率直流电压转换为第三直流电压；

电源切换电路用于在系统启动阶段向系统内的各芯片提供第二直流电压，在系统稳定工作阶段向系统内的各芯片提供第三直流电压；

大功率直流产生电路用于产生大功率直流电压并向外界的用电设备提供工作电压；

第二直流电压、第三直流电压、大功率直流电压均小于第一直流电压；第二直流电压、第三直流电压均小于大功率直流电压。

进一步，所述大功率直流产生电路包括PWM控制电路、反相电路、高边驱动器、开关管、电感及电容；

PWM控制电路的反馈端接收反映大功率直流电压大小的反馈信号，并输出占空比与反馈信号成正比的PWM信号；

反相电路用于接收所述PWM信号并将其反相；

高边驱动器接收反相PWM信号，用于输出占空比与反相PWM信号相同且幅值大于第一直流电压的驱动信号；

开关管的栅极接收所述驱动信号，漏极连接第一直流电压，源极通过电感连接输出端；

所述输出端还通过电容接地。

进一步，第二直流电压小于第三直流电压；

电源切换电路包括两个二极管，两个二极管的阴极相连作为电源切换电路的输出端；其中一个二极管的阳极接收第二直流电压，另一个二极管的阳极接收第三直流电压。

进一步，所述反相电路包括比较器；所述比较器的正相输入端连接阈值电压，反相输入端连接PWM信号，比较器的输出端通过弱上拉电阻连接电源切换电路的输出电压；

所述阈值电压通过对电源切换电路的输出电压分压得到。

进一步，系统内的芯片包括启动电源电路中的DC-DC电源转换芯片、供电电源电路中的DC-DC电源转换芯片、大功率直流产生电路中的PWM控制器芯片、比较器以及高边驱动器芯片。

进一步，所述开关管为NMOS管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、将系统内的功能模块按供电电压的高低、功率大小进行了划分，然后采用多芯片解决方案，不同模块对应不同芯片。这种分立式设计相较于单芯片解决方案具有更好的散热效果。

2、本实用新型中，仅输出级芯片连接高电压，输出高功率，其余芯片均连接低电压，输出低功率，从而提高了高温下系统的可靠性。