套管井测井仪电源的实现

0 引言

    套管井测井仪器一般采用单芯电缆传输，需要传输的数据量不是很大，且这种传输方法简单，操作性高，更主要的是测井成本低，电缆在传输数据的同时还要向井下供直流电，这就需要将地面上220V。的交流电先转换成直流电，通过电缆传到井下，再通过DC—DC电源转变成系统需要的各个电压。大量的试验结果表明，此种方式工作稳定，在传输距离为6000m时，也能可靠地实现数据的传输。

1 电源系统结构

    套管井测井仪的电源系统结构如图1所示，该系统由地面变压器、直流稳压电路、DC—DC变压器、系列电压转换电路等四部分组成。其中地面变压器的作用是将220V的交流电变为90V的交流电，然后再经过直流稳压电路将90V的交流变为直流，再经过DC—DC变压器得到系列电压。

2 主要功能模块设计

    1)直流稳压电路

    本电源系统中的直流稳压电路如图2所示，图中90V的交流电压经过KC403单向桥式整流后，再由二阶II型网络滤波，输出90V的直流电压。值得一提的是，由于井下数据是通过90V直流电缆上传的，为了防止后续电路对前端电路产生干扰，在90V整流桥的每个二极管上都并联一个0．1μF的电容，这些电容能够很好吸收二极管的开关噪声。在电源滤波电路中，电容的耐压值一般为输入电压的2倍，且电容比较大，这样交流成分比较容易被滤掉，输出电压比较平滑。

    2)DC—DC电源

    图3为DC—DC电源的实现电路，图中VD1、L1、C1和C2起隔离电路的作用，挡住传输信号。电源的主芯片UCC3842为单电源供电、带电流正向补偿、单路调制输出的集成芯片。其管脚①是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2．5V基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度；③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1．8／(RT×CT)；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns，驱动能力为±lA；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。图中R7和C5组成振荡网络，12V的输出电压通过R2、R3返回到U1的反馈电压输入端。电阻R11检测线圈中的电流，通过R6和R9分压后接入U1的电流检测输入端。UCC3842的⑥脚为PWM输出，通过对管VT2和VT3驱动开关管VT1的导通与截止。通过后端二级管的整流和电容滤波就产生了系统需要的±15V和5V。

    3)系列电压的产生

    图4电路产生系统需要的3V、1．5V、1．25V和1．75V电压，图4(a)中，+15V电压通过稳压管VD1稳到6．2V，再通过R5、R6分压后经过运放产生3V电压，最后通过R4、R7分压后通过跟随器后产生1．5V电压。

    图4(b)将产生的3V电压通过R12、R13和R14电阻分压后产生1．75V和1．25V电压，再分别经过一个跟随器后得到1．75V和1．25V便可以使用。

3 结束语

    这套电源系统在现役很多套管井测井仪器中都有应用，其出色的性能保证井下仪器在高温高温的井况中能稳定的工作，且其测井成本低等一(系统优点使其在石油测井领域中得到越来越广泛的应用。