本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及一種單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在長距離的光纜傳輸中，由于分布電容的存在，超遠距離光纜傳輸使用的都是高壓電流源。由于鋪設(shè)距離較遠，通常需要中繼器進行信號放大或者其他監(jiān)控設(shè)備對光纜的工作環(huán)境或者狀態(tài)進行監(jiān)控。

海纜傳輸系統(tǒng)通常主要由岸端電源、海底光電復合電纜、海底中繼器等海底設(shè)備構(gòu)成。通常海纜傳輸系統(tǒng)單根鋪設(shè)，通過岸基的電能饋電設(shè)備(PFE)注入恒定電流，其中海底中繼器及其他海底設(shè)備由取電模塊及其他相關(guān)模塊構(gòu)成，海底取電模塊為海底需供電提供電力，海底取電電源模塊需要岸上遠程供電。

傳統(tǒng)通信領(lǐng)域中的海底中繼器采用雙端供電，海水為地的方式，如圖1所示，岸上給電裝置位于海纜傳輸系統(tǒng)兩端的岸上，兩端的電壓大小相等，極性相反。正常供電的工作狀態(tài)時，海底電纜中的導線是單極的，海水為地極，作為工作電流的返回通道。雙端供電時一端給電裝置故障則另一端正常工作的裝置可以提升電壓維持系統(tǒng)正常工作。

海底中繼器具備雙向光放大功能，它可以延伸光信號的傳輸距離，但是海底中繼器只能單極供電，在這種情況下因為沒有另外一個岸端可以作為接地回路，系統(tǒng)的末端必須與海水地接觸形成電氣回路。傳統(tǒng)的取電裝置為電能分支模塊，把輸入的總電流分成為支路電流，通常電能分支模塊都有一個接觸海水的電極，電極長期置于海水中會腐蝕，降低設(shè)備的使用壽命；其次分支單元末端電極接海水后與海纜的破損狀態(tài)相同，會影響海纜的狀態(tài)檢測。

因此設(shè)計一種無電極的、單極供電的恒流恒壓裝換電源是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源。

本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源，所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源串接在供電線路之間，所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源包括依次連接的功率限制單元、恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元、DC-DC單元、隔離二極管D，所述隔離二極管D的正極與DC-DC單元的輸出正極連接；隔離二極管D的負極、DC-DC單元的輸出負極分別與海底中繼器連接，為海底中繼器供電；其中功率限制單元接入供電線路，用于限制供電線路輸入的壓降及電流，起保護設(shè)備的作用；恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元用于將單極的恒流電源變?yōu)殡p極的電壓源；DC-DC單元將恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)化為海底中繼器所需的直流電壓。

所述恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元包括反饋調(diào)理電路、控制電路、恒阻電路、濾波陣列，其中反饋調(diào)理電路串接在電流回路，并將反饋電壓輸出給控制電路，控制電路的輸出端連接恒阻電路的輸入端，濾波矩陣接在恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元的輸出兩端。

所述恒阻電路包括多個并列連接的恒阻單元，所述恒阻單元包括MOS管、第一電阻、第二電阻，其中MOS管的源極與第一電阻連接后接地，MOS管的柵極通過第二電阻與MOS管的源極連接，MOS管的漏極連接功率限制單元的輸出端，同時MOS管的柵極與控制電路的輸出端連接。

所述控制電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一電容、第二電容、運算放大器、功率驅(qū)動放大器，其中第四電阻與第一電容串聯(lián)后與第二電容并聯(lián)，且運算放大器的負輸入端分別與第四電阻、第二電容的一端連接，第二電容的另一端與運算放大器的輸出端連接；參考電壓通過第三電阻與運算放大器的負輸入端連接；反饋調(diào)理電路通過第六電阻與運算放大器的正輸入端連接；第七電阻的一端連接第六電阻、運算放大器的正輸入端之間的連接點，第七電阻的另一端接地；運算放大器的輸出端與功率驅(qū)動放大器的正輸入端連接，功率驅(qū)動放大器的負輸入端與功率驅(qū)動放大器的輸出端相接，功率驅(qū)動放大器的輸出端通過第五電阻與反饋調(diào)理電路連接。

所述濾波陣列包括多個并聯(lián)的薄膜電容。

所述功率限制單元包括限壓電路和限流電路。

所述限壓電路包括穩(wěn)壓二極管D1～D7、電阻R1～R5、MOS管V1，其中穩(wěn)壓二極管D2～D7串聯(lián)后與電阻R1、R2串聯(lián)，得到的串聯(lián)陣列與穩(wěn)壓二極管D1并聯(lián)；電阻R2一端接地，另一端接電阻R3的一端；電阻R3的另一端接MOS管V1的柵極，MOS管V1的源極接地，MOS管V1的漏極串接限流電阻R4、R5后接到供電線路的輸入端；穩(wěn)壓二極管D7并聯(lián)在電阻R2兩端。

所述限流電路包括穩(wěn)壓二極管D8、電阻R6～R11、MOS管V2、PNP型晶體管V3，其中電阻R6串接在電流輸入回路，電阻R6的一端連接PNP型晶體管V3的發(fā)射極，另一端與電阻R7的一端連接；PNP型晶體管V3的基極與電阻R7的另一端連接；PNP型晶體管V3的集電極依次串接電阻R8、R9；電阻R9的一端接地，另一端接電阻R10的一端，電阻R10的另一端接MOS管V2的柵極，MOS管V2的源極接地，MOS管V2的漏極通過串接電阻R11與電阻R6連接；穩(wěn)壓二極管D8并聯(lián)在電阻R9兩端。

本實用新型的工作過程為：

將單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源串接在供電線路之間，所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源包括依次連接的功率限制單元、恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元、DC-DC單元、隔離二極管D；

供電線路接入功率限制單元后，功率限制單元限制電路中的壓降及電流，并將電流傳輸給恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元；

恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元將單極的恒流電源變?yōu)殡p極的電壓源；

DC-DC單元將恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)化為海底中繼器所需的直流電壓；

DC-DC單元將轉(zhuǎn)換后的直流電壓傳輸給海底繼電器，為海底繼電器供電。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

本實用新型提供了一種無電極的、單極供電的恒流恒壓裝換電源，不僅滿足了海底中繼器只能單極供電的需求，而且系統(tǒng)的末端不需要與海水地接觸形成電氣回路。因為不需要設(shè)置接觸海水的電極，所以不存在電極長期置于海水中會腐蝕、降低設(shè)備的使用壽命的技術(shù)問題；也不會因為分支單元末端電極接海水后與海纜的破損狀態(tài)相同，進而影響海纜的狀態(tài)檢測；有效地解決有中繼海纜傳輸系統(tǒng)單極纜單端供電的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有單極海纜傳輸示意圖。

圖2為本實用新型所述一種單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源的功率限制單元的電路圖。

圖4為圖3所述功率限制單元的限壓單元的電路圖。

圖5為圖3所述功率限制單元的限流單元的電路圖。

圖6為圖2所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源的恒流恒源轉(zhuǎn)換單元的電路圖。

圖7為圖6所述恒流恒源轉(zhuǎn)換單元的恒阻單元的電路圖。

圖8為圖6所述恒流恒源轉(zhuǎn)換單元的控制電路的電路圖。

圖9為圖6所述恒流恒源轉(zhuǎn)換單元的濾波陣列的電路圖。

圖10為為圖2所述單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源的DC/DC單元的電路拓撲。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

如圖2，一種單極供電恒流恒壓轉(zhuǎn)換電源，包括功率限制模塊、恒流恒壓轉(zhuǎn)換模塊、DC-DC模塊、隔離二極管D。

功率限制單元如圖3所示，包括圖4所示限壓保護單元和圖5所示限流保護單元。

圖4所示限壓保護單元的電路圖，在圖4所示的限壓電源電路中其中D2～D6為穩(wěn)壓二極管，5個穩(wěn)壓二極管構(gòu)成限壓陣列。當線上電壓超過限值時，穩(wěn)壓二極管D2～D6起到限制電壓的作用，當電阻R2的上的壓降到達一定程度時，MOS管V1導通，從而使整個回路的電流流經(jīng)電阻R4、R5和MOS管V1，以維持線上電壓穩(wěn)定。

圖5所示限流保護單元的電路圖，在圖5所示的限流單元電路中，當電流達到一定限值時，電阻R6的電壓也到達一定值使得PNP型晶體管V3開通，繼而電阻R9上的壓降足夠致使MOS管V2開通，大電流通過MOS管V2流過，從而保證整個線路上的在大電流上的通路，防止大電流的沖擊導致后端取電部分的損壞。

恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元包括恒阻電路、控制電路、反饋調(diào)理電路，濾波陣列。

圖6為恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元的電路圖。

如圖6所示的恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元的功能是將恒流源輸入轉(zhuǎn)換成恒壓輸出，具有自動功率調(diào)整功能，維持輸出電壓在恒定不變。恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元的基本設(shè)計思想是輸入電流的自動分流，根據(jù)圖10所示DC-DC單元的功率不同，調(diào)整DC-DC單元的輸入電流與恒流恒壓模塊的輸入電流的比值，使其兩端的壓降維持在一定值。

具體的恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元中的反饋調(diào)理電路反饋輸出端的電壓值與控制電路的參考電壓比較，如圖8，控制電路內(nèi)的運算放大器U101放大反饋得到的電壓與參考電壓的差值，通過控制電路內(nèi)的功率驅(qū)動放大器U102驅(qū)動恒阻電路，從而改變接入電路內(nèi)的恒阻電路的阻值，改變恒阻電路支路分流的比值，從而穩(wěn)定恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓。

所述恒阻電路包括多個并列連接的恒阻單元，所述恒阻單元包括MOS管、第一電阻、第二電阻，其中MOS管的源極與第一電阻連接后接地，MOS管的柵極通過第二電阻與MOS管的源極連接，MOS管的漏極連接功率限制單元的輸出端，同時MOS管的柵極與控制電路的輸出端連接。

所述恒阻單元由工作在阻性區(qū)域功率器件及外圍電路組成。圖7所示為恒阻單元，MOS管V101的源極串接第一電阻R105到地，柵極通過第二電阻R104與源極相連，漏極接所述限流單元的輸出端；其中第一電阻R105為均流電阻。

優(yōu)選的工作在阻性區(qū)域的功率器件為MOS管。

優(yōu)選的恒阻單元MOS管的源極接有均流電阻。

如圖8，所述控制電路包括第三電阻R101、第四電阻R102、第五電阻R103、第六電阻R104、第七電阻R105、第一電容C101、第二電容C102、運算放大器U101、功率驅(qū)動放大器U102，其中第四電阻R102與第一電容C101串聯(lián)后與第二電容C102并聯(lián)，且運算放大器U101的負輸入端分別與第四電阻R102、第二電容C102的一端連接，第二電容C102的另一端與運算放大器U101的輸出端連接；參考電壓通過第三電阻R101與運算放大器U101的負輸入端連接；反饋調(diào)理電路通過第六電阻R104與運算放大器U101的正輸入端連接；第七電阻R105的一端連接第六電阻R104、運算放大器U101的正輸入端之間的連接點，第七電阻R105的另一端接地；運算放大器U101的輸出端與功率驅(qū)動放大器U102的正輸入端連接，功率驅(qū)動放大器U102的負輸入端與功率驅(qū)動放大器U102的輸出端相接，功率驅(qū)動放大器U102的輸出端通過第五電阻R103與反饋調(diào)理電路連接。

圖9所示為濾波陣列，由多個電容并聯(lián)組成。

優(yōu)選的濾波陣列電容為薄膜電容。

如圖10，DC-DC單元的主要功能是把恒流恒壓轉(zhuǎn)換電路得到的直流電壓轉(zhuǎn)換成不同等級的直流電輸出，供后端設(shè)備用電使用。如圖10，DC-DC單元包括電感L1、電容C1組成的LC濾波器(用于平滑輸入電壓)，還包括MOS管V4、驅(qū)動變壓器T2、隔離變壓器T1。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。