應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列的製作方法

2023-09-22 07:00:20

本發明屬於石油鑽井技術領域，具體涉及一種應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列。

背景技術：

石油鑽井領域中，隨鑽開關電源需要在井下高溫狹窄密閉空間裡長時間保持高負載工作，對於隨鑽開關電源前級輸入端需要較高品質的直流輸入源，才能確保開關電源能夠安全穩定的工作。

開關電源前級通常採用濾波電容對其輸入源進行儲能和濾波，但現有普通工業級濾波電容不能夠滿足井下複雜環境的需求，原因在於：首先，普通工業級濾波電容無法在井下高溫環境中工作。其次，普通工業級濾波電容無法在狹窄空間內具備大容量儲能並且兼得高頻濾波和去耦的能力。因此，本發明針對上述情況設計了一種應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列，通過液態膽電容和疊層瓷片電容串並聯組合的形式，集成在2A14鋁合金材料製成的特殊結構外殼中，並採用環氧樹脂灌封工藝，使得電容陣列滿足大容量儲能、高頻濾波和去耦能力的能力，並具備抗衝擊、耐高溫、小型化等特點。

技術實現要素：

本發明的目的，針對現有技術不足，提供一種解決在井下高溫狹小環境中對井下隨鑽開關電源的前端輸入級進行大容量儲能、高頻濾波和去耦，確保開關電源能夠安全穩定的工作的井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列。

本發明的技術方案是：

應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列，包括電容陣列和 電容陣列密封外殼，其中，電容陣列由電路前級和電路後級並聯構成；所述電容陣列密封外殼四周設有四個定位孔2，電容陣列密封外殼2內部設有臺階1，臺階1用於支撐固定安裝電容陣列的PCB板，PCB板與密封殼之間形成中空槽。

所述電路前級採用2顆容值430uF/耐壓100V的高溫液態膽電容C1和C2串聯構成，2顆阻值20K/耐壓200V/功率5W的高溫功率電阻R1和R2並聯在液態膽電容的兩端。

所述電路後級採用24顆電介質為X7R/容值2.2uF/耐壓250V的疊層式瓷片電容並聯構成。

所述外殼採用2A14鋁合金材料；殼體與PCB板底部的空槽內灌注熱矽酮彈性體電子灌封膠。

本發明的有益效果是：

1、能夠在高溫狹小環境下滿足隨鑽開關電源大容量儲能、高頻濾波和去耦能力的要求。

2、採用特殊結構外殼和灌封工藝，使得電容陣列體積更小並具備減震、保護、散熱等性能。

3、能夠為井下隨鑽開關電源提供高品質純淨的電流源，確保開關電源長時間安全可靠的工作。

附圖說明

圖1是電容陣列的排列組合圖；

圖2是抗衝擊密封外殼結構圖；

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明提出的應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列進行進一步的介紹：

應用於井下開關電源前級輸入端的小型高溫電容陣列，包括電容陣列和 電容陣列密封外殼，其中，電容陣列由電路前級和電路後級並聯構成；所述電容陣列密封外殼四周設有四個定位孔2，電容陣列密封外殼2內部設有臺階1，臺階1用於支撐固定安裝電容陣列的PCB板，PCB板與密封殼之間形成中空槽。

所述電路前級採用2顆容值430uF/耐壓100V的高溫液態膽電容C1和C2串聯構成，2顆阻值20K/耐壓200V/功率5W的高溫功率電阻R1和R2並聯在液態膽電容的兩端。

所述電路後級採用24顆電介質為X7R/容值2.2uF/耐壓250V的疊層式瓷片電容並聯構成。

所述外殼採用2A14鋁合金材料；殼體與PCB板底部的空槽內灌注熱矽酮彈性體電子灌封膠。

如圖1所示，電容陣列電路分為前級和後級並聯構成，前級包含2顆高溫液態膽電容和2顆功率電阻，後級包含24顆高溫疊層瓷片電容。前級對開關電源輸入端的電流進行第一波過濾，後級進行第二波過濾，最大程度上保持電流的純淨，進而保障電源系統的穩定。

電路前級採用2顆容值430uF/耐壓100V的高溫液態膽電容C1和C2串聯構成，2顆阻值20K/耐壓200V/功率5W的高溫功率電阻R1和R2並聯在液態膽電容的兩端保證其分壓平衡。電路後級採用24顆電介質為X7R/容值2.2uF/耐壓250V的疊層式瓷片電容並聯構成。

圖2為電容陣列的密封外殼結構圖。外殼採用2A14鋁合金材料，通過四周的四個2定位孔可與外部固定，內部兩邊的1臺階可將電容陣列電路PCB板固定在其底部槽子，向底部槽子內灌入耐高溫、高導熱矽酮彈性體電子灌封膠(Silicone RTV)，以保證電容陣列的抗震性能，同時也進一步增強散熱能力。