专利名称：石油测井仪器井下缆头电压稳压电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田测井仪器用井下稳压电路，尤其涉及一种单芯供电的油田测井仪器用井下稳压电路。
背景技术：
在单芯供电的石油勘探仪器中，特别是在使用井下中子发生器的仪器中，井下仪器的功率受环境和使用条件的影响，可能在较大范围变化。此时如果不采取稳压措施，由于该缆头电压为直流电压，加上长长的测井电缆有较大电阻，井下仪器的缆头电压就可能在大范围内变化，严重影响井下仪器的测量精度和工作状态。
发明内容
本实用新型目的是提供一种合理而有效地实现缆头稳压的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其解决了现有技术的测井仪器井下缆头电压不稳定的缺点。
本发明的技术解决其方案是一种石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，包括井上电源E，测井电缆分布电阻Rc，特殊之处是，所述稳压电路还包括直流电源U1，脉宽控制单元U2，采样电阻R1和R2、开关单元U3、功率电阻R3；所述井上电源E的一端与测井电缆分布电阻Rc的一端连接，所述井上电源E的另一端接地，所述直流电源U1的输入端与测井电缆分布电阻Rc的另一端连接，其输出端与脉宽控制单元U2的电源端连接，采样电阻R1的一端与测井电缆分布电阻Rc的另一端连接，采样电阻R1的另一端与采样电阻R2的一端相连后与脉宽控制单元U2的输入端相连，采样电阻R2的另一端接地，脉宽控制单元U2的输出端与开关单元U3的控制端相连，开关单元U3的输入端与功率电阻R3的一端相连，功率电阻R3的另一端与测井电缆分布电阻Rc的另一端相连。
上述稳压电路包括测量单元U4，其输入端同时与功率电阻R3的一端和开关单元U3的输入端相连，其输出端与控制单片机相连。
上述测量单元U4包括电容C、电阻R4、R5、R6和三极管VT3，所述电容C的一端和电阻R5的一端同时与测井电缆分布电阻Rc的另一端相连，所述电容C的另一端与电阻R4的一端相连后再与三极管VT3的基极相连，所述电阻R4的另一端与功率电阻R3的一端相连，所述电阻R5的另一端与三极管VT3的发射极相连，所述三极管VT3的集电极与控制单片机的输入端和电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地。
上述脉宽控制单元U2与开关单元U3之间设置有放电单元U5，所述放电单元U5包括二极管VD、三极管YT1和接地电阻Re，所述二极管VD的正极与脉宽控制单元U2的输出端相连，其负极与开关单元U3的控制端相连，所述三极管YT1的基极与脉宽控制单元U2的输出端相连，其发射极与开关单元U3的控制端相连，其集电极接地，所述接地电阻Re的一端与脉宽控制单元U2的输出端相连，另一端接地。
上述脉宽控制单元U2为集成电路LM1524或LM1525或采用时基电路搭建的脉宽调制电路。
上述开关单元U3为大功率MOS场效应管VT2。
本发明的优点是1、利用并联稳压，实现了井下缆头电压稳压，稳压电路中的限流电阻正是电缆的分布电阻Rc。
2、功耗小。当利用LM1524时，可以做到功耗较小。为了克服LM1524没有放电能力的缺点，在本设计中，于MOS开关管栅极前插入了二极管和一个小功率三极管，实现了对栅区电荷的泄放。
3、开关单元U3为大功率MOS场效应管工作于开关方式，调整功率大，而场效应管很少发热。
4、通过测量单元U4对Iw的测量，实现了地面对井下Iw的监测。
附图图面说明
图1是本实用新型电路原理框图；图2是本实用新型具体电路示意图；
其中U1-直流电源，U2-脉宽控制单元，U3-开关单元，U4-测量单元，U5-放电单元，R1、R2-采样电阻，R3-功率电阻，Rc-测井电缆分布电阻，E-井上电源，Re-接地电阻，VD-二极管，VT1-三极管，VT2-大功率MOS场效应管，VT3-三极管，C-电容，R4、R5、R6-电阻。
具体实施方式
本实用新型电路包括井上电源E、测井电缆分布电阻Rc、稳压电路，稳压电路包括直流电源U1、脉宽控制单元U2、采样电阻R1和R2、开关单元U3、功率电阻R3、测量单元U4；脉宽控制单元U2与开关单元U3之间可设置放电单元U5，放电单元U5包括二极管VD、三极管VT1和接地电阻Re；井上电源E的一端与测井电缆分布电阻Rc的一端连接，井上电源E的另一端接地；直流电源U1的输入端与测井电缆分布电阻Rc的另一端连接，其输出端与脉宽控制单元U2的电源端连接；采样电阻R1的一端与测井电缆分布电阻Rc的另一端连接，采样电阻R2的一端接地，采样电阻R1的一端与R2的另一端相连后与脉宽控制单元U2的输入端相连；脉宽控制单元U2的输出端与开关单元U3的控制端相连，开关单元U3的输入端与功率电阻R3的一端相连，功率电阻R3的另一端与测井电缆分布电阻Rc的另一端相连，测量单元U4输入端同时与功率电阻R3的一端和开关单元U3的输入端相连，其输出端与控制单片机的输入端相连；放电单元U5中的二极管VD的正极与脉宽控制单元U2的输出端相连，其负极与开关单元U3的控制端相连，三极管VT1的基极与脉宽控制单元U2的输出端相连，其发射极与开关单元U3的控制端相连，其集电极接地，接地电阻Re的一端与脉宽控制单元U2的输出端相连，另一端接地；开关单元U3为一个大功率MOS场效应管，其栅极或者与脉宽控制单元U2的输出端相连，或者与二极管VD的负极相连，其源极接地，其栅极与功率电阻R3的一端相连；测量单元U4包括电容C、电阻R4、R5、R6和三极管VT3，电容C的一端和电阻R5的一端同时与测井电缆分布电阻Rc的另一端相连，电容C的另一端与电阻R4的一端相连后再与三极管VT3的基极相连，电阻R4的另一端与功率电阻R3的一端相连，电阻R5的另一端与三极管VT3的发射极相连，三极管VT3的集电极与控制单片机的输入端和电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地。
本稳压电路属并联稳压。Rc为测井电缆(单芯或多芯测井电缆)用于供电的一芯的分布电阻，对于7500米单芯测井电缆，Rc常约80～100欧姆。
直流电源U1为低压直流电源，由缆头电压(常取+90V)经简单变换获得+15V电压，向脉宽控制单元U2供电；脉宽控制单元U2为集成脉宽控制器，可以是LM1524，也可以是LM1525，或者是采用时基电路搭建成的脉宽调制电路。采样电阻R1、R2组成采样电路，所采样电压加到脉宽控制单元U2的一个输入端，经脉宽控制单元U2作比较、放大、输出以宽度可变的正极性触发脉冲，其周期已选定，因此，宽度的变化就意味着其后开关单元U3导通比(即工作比)的变化，从而影响着功率电阻R3中平均电流的大小，达到稳压的目的。开关单元U3主要由一个大功率MOS场效应管构成，它工作于开关方式，因此，功率电阻R3中的平均电流，将允许在几毫安到500毫安间变化，而场效应管很少发热；直流电源U1、脉宽控制单元U2、开关单元U3等效着一个大功率90V稳压管。测量单元U4把功率电阻R3中的平均电流Iw转化成直流电压Viw，Viw∝Iw，Viw经单片机作A/D转换，实现地面对Iw的监测。
权利要求1.一种石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，包括井上电源(E)，测井电缆分布电阻(Rc)，其特征在于所述稳压电路还包括直流电源(U1)，脉宽控制单元(U2)，采样电阻(R1、R2)、开关单元(U3)、功率电阻(R3)；所述井上电源(E)的一端与测井电缆分布电阻(Rc)的一端连接，所述井上电源(E)的另一端接地，所述直流电源(U1)的输入端与测井电缆分布电阻(Rc)的另一端连接，其输出端与脉宽控制单元(U2)的电源端连接，采样电阻(R1)的一端与测井电缆分布电阻(Rc)的另一端连接，采样电阻(R1)的另一端与采样电阻(R2)的一端相连后与脉宽控制单元(U2)的输入端相连，采样电阻(R2)的另一端接地，脉宽控制单元(U2)的输出端与开关单元(U3)的控制端相连，开关单元(U3)的输入端与功率电阻(R3)的一端相连，功率电阻(R3)的另一端与测井电缆分布电阻(Rc)的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其特征在于所述稳压电路包括测量单元(U4)，其输入端同时与功率电阻(R3)的一端和开关单元(U3)的输入端相连，其输出端与控制单片机相连。
3.根据权利要求2所述的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其特征在于所述测量单元(U4)包括电容(C)、电阻(R4、R5、R6)和三极管(VT3)，所述电容(C)的一端和电阻(R5)的一端同时与测井电缆分布电阻(Rc)的另一端相连，所述电容(C)的另一端与电阻(R4)的一端相连后再与三极管(VT3)的基极相连，所述电阻(R4)的另一端与功率电阻(R3)的一端相连，所述电阻(R5)的另一端与三极管(VT3)的发射极相连，所述三极管(VT3)的集电极与控制单片机的输入端和电阻(R6)的一端相连，电阻(R6)的另一端接地。
4.根据权利要求1或2或3所述的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其特征在于所述脉宽控制单元(U2)与开关单元(U3)之间设置有放电单元(U5)，所述放电单元(U5)包括二极管(VD)、三极管(YT1)和接地电阻(Re)，所述二极管(VD)的正极与脉宽控制单元(U2)的输出端相连，其负极与开关单元(U3)的控制端相连，所述三极管(YT1)的基极与脉宽控制单元(U2)的输出端相连，其发射极与开关单元(U3)的控制端相连，其集电极接地，所述接地电阻(Re)的一端与脉宽控制单元(U2)的输出端相连，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其特征在于所述脉宽控制单元(U2)为集成电路LM1524或LM1525或采用时基电路搭建的脉宽调制电路。
6.根据权利要求4所述的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，其特征在于所述开关单元(U3)为大功率MOS场效应管(VT2)。
专利摘要本实用新型涉及一种合理而有效地实现缆头稳压的石油测井仪器井下缆头电压稳压电路，包括井上电源，测井电缆分布电阻，直流电源单元，脉宽控制单元，采样电阻、开关单元、功率电阻，本实用新型利用并联稳压，实现了井下缆头电压稳压，稳压电路中的限流电阻正是电缆的分布电阻Rc，直流电源单元的输入端与测井电缆分布电阻连接，其解决了现有技术的测井仪器井下缆头电压不稳定的缺点，具有功耗小，发热少，可实现对井下的监测的优点。
文档编号G05F1/56GK2881754SQ20052007964
公开日2007年3月21日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者汪永安, 张德民, 董谦, 杨连会, 肖江涛, 石丽云 申请人:西安奥华电子仪器有限责任公司