CN103138349B - 矿用本安型电源箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用本安型电源箱，包括外壳、密封固定安装在外壳上的开关、充电接口、级联接口、输出接口以及设置于外壳内的充电电池和电路板；电路板上设置有放电控制电路、欠压检测电路、第一和第二隔离变换电路、第一和第二自动切换电路、第一和第二本安保护电路以及LED指示灯；电池与充电接口和放电控制电路分别电连接；放电控制电路、欠压检测电路、2路隔离变换电路、2路自动切换电路、2路本安保护电路分别依次电连接，开关与放电控制电路电连接；自动切换电路还与级联接口电连接；本安保护电路还与输出接口电连接。本发明使用时操作、级联方便，工作可靠，安全性好，能自动切换并较长时间地不间断为通信基站提供应急电源。

Description

矿用本安型电源箱

技术领域

本发明涉及直流电源，具体涉及一种煤矿应急救援用的本质安全型的自动切换不间断双路电源箱。

背景技术

当煤矿井下发生紧急情况或灾难时，为实现应急救援目的，通常需要快速部署一套通信系统，该通信系统需要一种能为通信基站等设备供电的符合国家安全规定的矿用电源。当前的矿用电源一般采用矿井交流输入并转换为本安直流输出方式，然而在应急救援情况下，交流输入一般已经断电，所以这种电源并不适用于应急救援通信系统。因而应急救援通信系统基站供电只能采用电池箱供电的方式。目前矿用电池箱一般为大容量的隔爆兼本安型设备，该类设备因体积较大且笨重，不易携带，不符合应急救援设备便携的要求。而将电池箱设计成纯本安型设备时，其电池容量受到国家安全规定限制，不能满足行业标准《MT/T1129-2011矿井救灾通信系统通用技术条件》中通信基站11个小时或更长工作时间的要求，因而必须采用多个电源箱分时给一个通信基站供电，其不足之处在于当不同的电源箱之间进行供电切换时，会造成通信基站的断电重启，从而导致通信系统的中断，对应急救援工作造成重大的影响。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，针对煤矿井下应急救援系统的需要，提供一种具有自动切换、本安保护和欠压保护功能、通过开关控制输出且两路独立输出5.5V电源的矿用电源箱，实现为通信基站等矿用设备提供不间断长时间的应急供电。

本发明的技术方案是：本发明的矿用本安型电源箱，包括外壳，其结构特点是：还包括开关、充电接口、级联接口、输出接口、电池和电路板；

上述的开关、充电接口、级联接口和输出接口均密封固定安装在外壳上；电池和电路板固定安装在外壳内；

上述的电路板上设置有放电控制电路、欠压检测电路、第一隔离变换电路、第一自动切换电路、第一本安保护电路、第二隔离变换电路、第二自动切换电路和第二本安保护电路；

电池设有充电端和电源输出端；放电控制电路设有电源输入端、电源输出端和控制端；欠压检测电路设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；第一隔离变换电路和第二隔离变换电路均设有电源输入端和电源输出端；第一自动切换电路和第二自动切换电路均设有第一电源输入端、第二电源输入端和电源输出端；第一本安保护电路和第二本安保护电路均设有电源输入端和电源输出端；

电池的充电端与充电接口电连接；放电控制电路的电源输入端与电池的电源输出端电连接；放电控制电路的控制端与开关电连接；欠压检测电路的电源输入端与放电控制电路的电源输出端电连接；第一隔离变换电路的电源输入端与欠压检测电路的第一电源输出端电连接；第一自动切换电路的第一电源输入端与第一隔离变换电路的电源输出端电连接；第一自动切换电路的第二电源输入端与级联接口电连接；第一本安保护电路的电源输入端与第一自动切换电路的电源输出端电连接；第一本安保护电路的电源输出端与输出接口电连接；

第二隔离变换电路的电源输入端与欠压检测电路的第二电源输出端电连接；第二自动切换电路的第一电源输入端与第二隔离变换电路的电源输出端电连接；第二自动切换电路的第二电源输入端与级联接口电连接；第二本安保护电路的电源输入端与第二自动切换电路的电源输出端电连接；第二本安保护电路的电源输出端与输出接口电连接。

进一步的方案是：还包括LED指示灯，上述的LED指示灯固定安装在电路板上，LED指示灯7设有控制端；上述的第一本安保护电路和第二本安保护电路还分别设有LED灯点亮控制端；第一本安保护电路的LED灯点亮控制端和第二本安保护电路的LED灯点亮控制端均与LED指示灯的控制端电连接。

进一步的方案是：上述的外壳包括前盖、盒体、连接件和提手；外壳的前盖为长方形的板体件，前盖的下部设有透光孔，透光孔上密封设置有透光盖；外壳的盒体为前端开口的长方体一体件，盒体包括一体连接的后板、底板、左侧板、右侧板和上板；后板的左右向的中轴线上分上、下设有2个挂孔；底板上设有4个作为接口及开关安装孔的圆形上下向的通孔；前盖通过螺钉固定连接在盒体的开口端的前端面上；

外壳的连接件包括一体连接的主板和耳板；主板为长方形板体，主板由其下端与盒体的后板固定连接；主板的上部向上突出；且主板的上部区分左、中、右设有3个悬挂孔；耳板分左右设有2块，该2块耳板分左右分别由其后端与主板的上部左右两侧的前端面一体连接，耳板的中间设有作为提手安装孔的左右向的通孔；

提手由其下部两端可活动地安装在连接件的耳板的两个提手安装孔内；上述的LED指示灯固定安装在电路板上的方式为其发光头端朝向外壳的前盖上的透光盖且位于透光盖的后方。

进一步的方案是：上述的开关为按钮式开关；充电接口、级联接口和输出接口均为航空接头；上述的开关、充电接口、级联接口和输出接口通过外壳的盒体的底板上的4个安装孔密封固定安装在外壳的盒体的底板上。

进一步的方案还有：上述的电池为12V8AH的充电电池。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的矿用本安型电源箱，通过设置手动控制开关对内置的供电电池的输出进行控制，当需要为其它设备供电时，只需要按动开关即可开始输出供电，操作十分方便。（2）本发明的矿用本安型电源箱，通过设置欠压检测电路实现电池的欠压检测功能，仅当电池电压高于输出门限电压时才输出供电，有效地避免电池出现过放情况，有利于提高电池的使用寿命。（3）本发明的矿用本安型电源箱，可以实现电池电压到输出电压的变换，两路输出电压相互之间及其与电池电压之间隔离，两路输出电压之间独立工作互不影响，因而工作可靠性大为提高。（4）本发明的矿用本安型电源箱，具有级联功能，可方便地实现相互间的级联，当后级电源接入前级电源后，前级电源自动停止输出，由后级电源向基站提供工作电源；当后级电源断开或电池耗光电以后，前级电源自动投入使用，因而在应急使用时可长时间、不间断、可靠地为通信基站提供电源。（5）本发明的矿用本安型电源箱，具有5.5V电压、2.5A电流本质安全电源输出功能，当输出短路或者电流大于2.5A以后，电源箱具有通过其本安保护电路立即停止输出的自保护功能，安全性好。（6）本发明的矿用本安型电源箱，通过设置LED指示灯，使用时可方便知道其工作状态，且通过设置提手和多个悬挂孔，使其用于应急救援时携带和悬挂、安装十分方便。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为图1的左视图，图中还对图1中的下侧的前部进行了局部剖视；

图4为图1的仰视图；

图5为本发明的电路结构框图。

上述附图中的附图标记如下：

外壳1，前盖11，透光盖11-1，盒体12，后板12-1，挂孔12-1-1，底板12-2，左侧板12-3，连接件13，主板13-1，悬挂孔13-1-1，耳板13-2，提手14，

开关2，

充电接口3，

级联接口4，

输出接口5，

电池6，

LED指示灯7，

电路板8，放电控制电路81，欠压检测电路82，第一隔离变换电路83，第一自动切换电路84，第一本安保护电路85，第二隔离变换电路86，第二自动切换电路87，第二本安保护电路88。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1至图5，本实施例的矿用本安型电源箱，主要由外壳1、开关2、充电接口3、级联接口4、输出接口5、电池6、LED指示灯7和电路板8组成。电路板8上设置有放电控制电路81、欠压检测电路82、第一隔离变换电路83、第一自动切换电路84、第一本安保护电路85、第二隔离变换电路86、第二自动切换电路87和第二本安保护电路88。

见图1至图4，外壳1由前盖11、盒体12、连接件13和提手14组成。外壳1的材质为不锈钢。

外壳1的前盖11为长方形的板体件，前盖11的下部设有透光孔，透光孔上密封设置有透光盖11-1，透光盖11-1的材质为透明塑料。

外壳1的盒体12为前端开口的长方体一体件，盒体12由一体连接的后板12-1、底板12-2、左侧板12-3、右侧板和上板组成。后板12-1的左右向的中轴线上分上、下设有2个挂孔12-1-1。盒体12的底板12-2上设有4个圆形的上下向的通孔，作为接口及开关安装孔。前盖11通过螺钉固定连接在盒体12的开口端的前端面上。

外壳1的连接件13由一体连接的主板13-1和耳板13-2组成，主板13-1为长方形板体，主板13-1由其下端两侧通过2只螺钉与盒体12的后板12-1固定连接；主板13-1的上部向上突出，高于盒体12的上板，且主板13-1的上部分左、中、右设有3个前后向的圆形的通孔，作为悬挂孔13-1-1。该3个悬挂孔13-1-1、盒体12的后板12-1的2个挂孔12-1-1均为了本实施例的电源箱在使用时悬挂之用。耳板13-2分左右设有2块，该2块耳板13-2分左右分别由其后端与主板13-1的上部左右两端的前端面一体连接，耳板13-2的中间设有左右向的通孔，作为提手安装孔。

提手14由不锈钢丝制成，提手14由其下部两端可活动地安装在连接件13的耳板13-2的两个提手安装孔内。

开关2本实施例中优选采用按钮式开关，充电接口3、级联接口4和输出接口5本实施例中均优选采用航空接头。开关2、充电接口3、级联接口4和输出接口5通过外壳1的盒体12的底板12-2上的4个安装孔密封固定安装在底板12-2上。

电池6为本安型充电电池。本实施例中优选采用12V8AH(伏/安/小时)的充电电池。电池6固定安装在外壳1的盒体12内。电池6设有充电端和电源输出端。

LED指示灯7固定安装在电路板8上，且其发光头的一端朝向外壳1的前盖11上的透光盖11-1。LED指示灯7设有用于控制其点亮或熄灭的控制端。LED指示灯7用于指示电源箱的电源输出状态，若LED指示灯点亮，则电源箱有电源输出，反之，若熄灭则无电源输出。电路板8固定安装在外壳1的盒体12内。放电控制电路81、欠压检测电路82、第一隔离变换电路83、第一自动切换电路84、第一本安保护电路85、第二隔离变换电路86、第二自动切换电路87和第二本安保护电路88集成安装电路板8上。

见图5，放电控制电路81设有电源输入端、电源输出端和控制端；欠压检测电路82设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86均设有电源输入端和电源输出端；第一自动切换电路84和第二自动切换电路87均设有第一电源输入端、第二电源输入端和电源输出端；第一本安保护电路85和第二本安保护电路88均设有电源输入端、电源输出端和LED灯点亮控制端。

电池6的充电端与充电接口3电连接；放电控制电路81的电源输入端与电池6的电源输出端电连接；放电控制电路81的控制端与开关2电连接；欠压检测电路82的电源输入端与放电控制电路81的电源输出端电连接；第一隔离变换电路83的电源输入端与欠压检测电路82的第一电源输出端电连接；第一自动切换电路84的第一电源输入端与第一隔离变换电路83的电源输出端电连接；第一自动切换电路84的第二电源输入端与级联接口4电连接；第一本安保护电路85的电源输入端与第一自动切换电路84的电源输出端电连接；第一本安保护电路85的电源输出端与输出接口5电连接；

第二隔离变换电路86的电源输入端与欠压检测电路82的第二电源输出端电连接；第二自动切换电路87的第一电源输入端与第二隔离变换电路86的电源输出端电连接；第二自动切换电路87的第二电源输入端与级联接口4电连接；第二本安保护电路88的电源输入端与第二自动切换电路87的电源输出端电连接；第二本安保护电路88的电源输出端与输出接口5电连接；第一本安保护电路85的LED灯点亮控制端和第二本安保护电路88的LED灯点亮控制端均分别与LED指示灯7的控制端电连接。

本实施例的矿用本安型电源箱的工作原理简述如下：

本实施例的矿用本安型电源箱在使用前，若电池6需要充电时，通过充电接口3与充电器的输出端连接，对电池6进行充电。使用时，输出接口5通过2路导线连接至通信基站，为通信基站提供所需要的2路供电；级联接口4用于与本实施例相同的矿用本安型电源箱之间的级联，级联时本电源箱的级联接口4与另一个电源箱的输出接口5电连接；开关2通过闭合/断开以控制电源箱是/否输出供电。

当开关2按钮闭合后，电池6的电压接通，电池电压通过放电控制电路81送入欠压检测电路82。欠压检测电路82通过采样电池6的输出电压并与设定的门限电压相比较：若采样电压低于门限电压，则本电源箱的电池6停止供电；若采样电压高于门限电压，则欠压检测电路82将电池6的电压分2路送入第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86，第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86均为DC/DC变换电路，第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86将电源信号隔离变换为5.5V电压信号，分别对应送入第一自动切换电路84和第二自动切换电路87；第一自动切换电路84和第二自动切换电路87判定无外部输入5.5V电压时，则将第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86传输的5.5V电压分别对应输出至第一本安保护电路85和第二本安保护电路88；当有外部输入5.5V电压时，内部第一隔离变换电路83和第二隔离变换电路86传输的电压被截止，外部输入的5.5V电压输出至第一本安保护电路85和第二本安保护电路88；第一本安保护电路85和第二本安保护电路88将输出电流限制在安全标准规定的2.5A范围内，当负载出现短路导致输出电流大于规定电流时，第一本安保护电路85和/或第二本安保护电路88输出截止，短路故障消除后，第一本安保护电路85和/或第二本安保护电路88自动恢复电源输出。

综上，本实施例的矿用本安型电源箱，通过设置手动控制开关对内置的供电电池的输出进行控制，当需要为其它设备供电时，只需要按动开关即可开始输出供电，操作十分方便；通过设置欠压检测电路实现电池的欠压检测功能，仅当电池电压高于输出门限电压时才输出供电，避免电池出现过放情况，保障设备使用寿命；通过设置隔离变换电路，可以实现电池电压到输出电压的变换，且两路输出电压相互之间及其与电池电压之间隔离，两路输出之间独立工作互不影响，工作可靠性大力提高；具有级联功能，可方便地实现相互间的级联，当后级电源接入前级电源后，前级电源自动停止输出，由后级电源向基站提供工作电源；当后级电源断开或电池耗光电以后，前级电源自动投入使用，因而在应急使用时可长时间地无间断地可靠地为通信基站提供电源；具有5.5V电压、2.5A电流本质安全输出功能，当输出短路或者电流大于2.5A以后，电源箱具有立即停止输出的自保护功能，安全性好。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种矿用本安型电源箱，包括外壳（1），其特征在于：还包括开关（2）、充电接口（3）、级联接口（4）、输出接口（5）、电池（6）、LED指示灯（7）和电路板（8）；

所述的开关（2）、充电接口（3）、级联接口（4）和输出接口（5）均密封固定安装在外壳（1）上；电池（6）和电路板（8）固定安装在外壳（1）内；

所述的电路板（8）上设置有放电控制电路（81）、欠压检测电路（82）、第一隔离变换电路（83）、第一自动切换电路（84）、第一本安保护电路（85）、第二隔离变换电路（86）、第二自动切换电路（87）和第二本安保护电路（88）；

电池（6）设有充电端和电源输出端；放电控制电路（81）设有电源输入端、电源输出端和控制端；欠压检测电路（82）设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；第一隔离变换电路（83）和第二隔离变换电路（86）均设有电源输入端和电源输出端；第一自动切换电路（84）和第二自动切换电路（87）均设有第一电源输入端、第二电源输入端和电源输出端；第一本安保护电路（85）和第二本安保护电路（88）均设有电源输入端和电源输出端；

电池（6）的充电端与充电接口（3）电连接；放电控制电路（81）的电源输入端与电池（6）的电源输出端电连接；放电控制电路（81）的控制端与开关（2）电连接；欠压检测电路（82）的电源输入端与放电控制电路（81）的电源输出端电连接；第一隔离变换电路（83）的电源输入端与欠压检测电路（82）的第一电源输出端电连接；第一自动切换电路（84）的第一电源输入端与第一隔离变换电路（83）的电源输出端电连接；第一自动切换电路（84）的第二电源输入端与级联接口（4）电连接；第一本安保护电路（85）的电源输入端与第一自动切换电路（84）的电源输出端电连接；第一本安保护电路（85）的电源输出端与输出接口（5）电连接；

第二隔离变换电路（86）的电源输入端与欠压检测电路（82）的第二电源输出端电连接；第二自动切换电路（87）的第一电源输入端与第二隔离变换电路（86）的电源输出端电连接；第二自动切换电路（87）的第二电源输入端与级联接口（4）电连接；第二本安保护电路（88）的电源输入端与第二自动切换电路（87）的电源输出端电连接；第二本安保护电路（88）的电源输出端与输出接口（5）电连接；

所述的第一本安保护电路（85）的电源输出端和第二本安保护电路（88）的电源输出端通过输出接口（5）分别各输出一路5.5V电压、2.5A电流的工作电源；

所述的LED指示灯（7）固定安装在电路板（8）上，LED指示灯7设有控制端；所述的

第一本安保护电路（85）和第二本安保护电路（88）还分别设有LED灯点亮控制端；第一本安保护电路（85）的LED灯点亮控制端和第二本安保护电路（88）的LED灯点亮控制端均与LED指示灯（7）的控制端电连接；

所述的外壳（1）包括前盖（11）、盒体（12）、连接件（13）和提手（14）；

外壳（1）的前盖（11）为长方形的板体件，前盖（11）的下部设有透光孔，透光孔上密封设置有透光盖（11-1）；外壳（1）的盒体（12）为前端开口的长方体一体件，盒体（12）包括一体连接的后板（12-1）、底板（12-2）、左侧板（12-3）、右侧板和上板；后板（12-1）的左右向的中轴线上分上、下设有2个挂孔（12-1-1）；底板（12-2）上设有4个作为接口及开关安装孔的圆形上下向的通孔；前盖（11）通过螺钉固定连接在盒体（12）的开口端的前端面上；

外壳（1）的连接件（13）包括一体连接的主板（13-1）和耳板（13-2）；主板（13-1）为长方形板体，主板（13-1）由其下端与盒体（12）的后板（12-1）固定连接；主板（13-1）的上部向上突出；且主板（13-1）的上部区分左、中、右设有3个悬挂孔（13-1-1）；耳板（13-2）分左右设有2块，该2块耳板（13-2）分左右分别由其后端与主板（13-1）的上部左右两侧的前端面一体连接，耳板（13-2）的中间设有作为提手安装孔的左右向的通孔；

提手（14）由其下部两端可活动地安装在连接件（13）的耳板（13-2）的两个提手安装孔内；所述的LED指示灯（7）固定安装在电路板（8）上的方式为其发光头端朝向外壳（1）的前盖（11）上的透光盖（11-1）且位于透光盖（11-1）的后方。

2.根据权利要求1所述的矿用本安型电源箱，其特征在于：所述的开关（2）为按钮式开关；充电接口（3）、级联接口（4）和输出接口（5）均为航空接头；所述的开关（2）、充电接口（3）、级联接口（4）和输出接口（5）通过外壳（1）的盒体（12）的底板（12-2）上的4个安装孔密封固定安装在外壳（1）的盒体（12）的底板（12-2）上。

3.根据权利要求2所述的矿用本安型电源箱，其特征在于：所述的电池（6）为12V、8AH的充电电池。