CN104038035A - 一种大功率防爆型本安电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大功率防爆型本安电源，由开关电源和控制保护单元组成，所述开关电源是一种由输入共模滤波单元、整流单元、TPO223功率PWM器件、RC单元、辅助电源、光耦合器件、稳压管和二极管连接成的电路，所述控制保护单元由控制模块和场效应管组成，所述控制保护单元输出端串联有电感，其特点是电源经导线联到负载之间，若装有开关通断操作或导线意外有短断路发生，皆看不到电火花发生，即使能看到也极其微弱。

Description

一种大功率防爆型本安电源

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其是一种本安电源。

背景技术

早期的本安电源体积大、效率低、自身功耗大、发热多。现代开关电源技术使得电源自身体积、重量大大下降，效率却很高。但开关电源本身不是本安，于是人们在其后面增加了二级本安措施。有的用很好的双重限流电路，有的用很好的双重过流保护，甚至是切止式保护。但这几种方式，当外线路因故突然短路时，就会有额定电流输出。即使是切止式保护方式，也是先有了输出电流，并达到额定值后才关断切止。这样在短路瞬间因为有额定电流，就会产生火花。额定电流越大，电火花越强。这样使得现在的本安电源额定电流做不大，输出功率受限，不能满足许多用电器的需求。

发明内容

本发明的目的是在保证不产生或产生较小的电火花前提小，提供一种大功率的本安电源。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明一种大功率防爆型本安电源，由开关电源和控制保护单元组成，所述开关电源是一种由输入共模滤波单元、整流单元、TPO223功率PWM器件、RC网络、辅助电源、光耦合器件、稳压管和二极管连接成的电路，所述控制保护单元由控制模块和场效应管组成，所述控制保护单元输出端串联有电感。

进一步的，所述稳压管是一种由2个串联在一起的稳压管。

进一步的，所述场效应管具有2个，且串连在一起分别于控制模块连接。

本发明涉及的技术方案经过检测，电源经导线联到负载之间若装有开关通断操作或导线意外有短断路发生，皆看不到电火花发生，即使能看到也极其微弱。

附图说明

图1：本发明电路结构图。

本附图是本发明涉及方案一种常见结构，但不仅限于该结构。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明一种大功率防爆型本安电源，由开关电源和控制保护单元组成，所述开关电源是一种由输入共模滤波单元、整流单元、TPO223功率PWM器件、RC网络、辅助电源、光耦合器件、稳压管和二极管连接成的电路，所述控制保护单元由控制模块和场效应管组成，所述控制保护单元输出端串联有电感。

总的来看，该本安电源由两大部分构成。前面是由TOP223功率PWM器件（TOP223）、高频变压器为主构成的经典开关电源，具有输入电压宽范围，转换效率高等特点，后面是由特别研制的控制模块驱动的两支串联场效应管（Q2，Q3）构成的具本安、防爆、稳压、恒流等功能。开关电源的输出电压（即E4上的电压）是由光耦合器件（IC2）输出端控制的，而光耦的输入端接到两只串联稳压管Z1，Z2上，同时接控制模块上，又经D5联到输出电压上。这样使得无论什么情况下开关电源最高只能输出约12.7V。其次，开关电源只能输出比+OUT高约0.7~1V的电压，使开关电源最后输出一个预稳压器值，可大幅度随输出而变，可在约0.7V~12.7V稳压工作。这点由我们在初、次级各一套不一般的辅助电源设计安排，使本电源，即是宽输入也是宽输出的。以使在前述的各状态下（稳压、恒流、减流、短路）皆能合理配合，使两只场效应管（Q2，Q3）及电源总功耗很小，发热小。最后，在极端情况，两场效应管皆穿通时，仍能经控制模块，使负载在正常稳压、恒流、减流、短路状态下工作，不损失负载，不会使开关电源损坏。本安部分的两场效应管及其控制模块，除完成前述防爆重要功能外，也在开关电源的预稳条件下，使负载处于良好准确的稳压或恒流状态，而两只管场效应管一共才消耗0.7V电压，因此管上功耗小，发热低，几乎无损坏的可能。即使有一只穿通了，另一只也能照样完成各项工作，可满足双重安保的要求。

以下讲述本发明的具体工作原理：

输入：标称AC127V,在85V~250V可正常工作；

输出：标称DC12V,恒流有两档，1.5A和0.95A（只能联结一档使用）；

隔离性能：输入、出之间耐压不小于AC2500V/60秒（漏电流小于5mA）；

输出特性描述：①接通输入AC，若输出无负载呈开路，则输出为AC12V稳压。②若接上负载（或开机前即接上负载）但负载电流小于选定的恒流值，则输出为稳压的12V，负载变化、电流变化只要不到恒流值，输出为稳压状态。③若负载阻抗变低，电流达到恒流值，则输出不在稳压，电压下降使电流精确保持在恒流值。若负载阻抗本身就较小，则输入一接通就直接进入恒流状态。④若负载阻抗进一步变低，使输出电压降到只约6V及以下，则不再恒流。而进入减流区，负载电流下降，直至短路，则电流下降到约1/3恒流值。⑤在上述开路、稳压、恒流、减流、短路各状态，本电源皆可长期稳定在该状态，不会损坏，发热皆很少。但只要负载一回到正常，则电源即自动回到相应的稳压或恒流态。总之，随着负载等效阻抗的不同，即会自动处于相应状态。⑥若原在开路或稳压或恒流状态，因故（负载突然穿通短路或输出导线短路）突然短路，则输出电流并不会经恒流值，再经减流区，然后下降至约1/3恒流值，而是立即关断，仅约有0.1A左右电流，数毫秒后，电流软增长到约1/3恒流值。若短路又突然去掉，也将关断数毫秒，然后电流软增长到与负载相应的电流值，火花极其微弱，使之具有良好的防爆性能。

其关键的防爆情况就是在因突然短路或开关导通时。在两导体接触瞬间数毫秒内理论上没有电流输出（实际因其他原因会有很小的电流输出，但我们可将其控制在100毫安以内），然后电源开始有输出，而此时的电流是一种缓增加方式，增加到由负载决定的电流值后稳住。若是短路，则增加到约1/3恒流值即恒住。此时有电流输出这个时间内，短路点（或开关触点已经接触良好）不可能有电火花产生。当然在接通后，有可能再度通断几次（一般开关、继电器触点接通时都有可能因机械振动出现通断几次），而我们设计的控制电路，在通或断时，都将使本安场效应管迅速关断数毫秒。再度接通时，也是在零电流下进行。这样用零电流接通，彻底解决接通打火问题。

另一方面在断开情况下的防打火措施。我们设计的电源在输出端串联有一只100微亨电感（U4），在其上并联了一只二极管（D8），这样不论是外电路突然断开或本身场效应管迅速关断，皆因二极管的续流作用，仅有不足1V的反电势产生，不会产生火花，而续流过程仅在1毫秒左右就完成。另一种情况，电源的负载供电导线短路，其上流过约1/3额定电流，而短路点又突然断开。这时电源内串联的电感（U4）因并联有二极管（D8），所产生的反电势仅约1V，导线的电感都很小，也不会产生火花。即使产生一些电压上升，在吸收电路（D、RC）作用下，也不足为患。再一种情况，导线上原存在额定电流对负载供电，导线一根突然断了，或者原导线上装有开关。开关置关动作。此时，若负载本身有较重的感性，则电感的反电势将在断开点或开关触点上将产生火花。这是本安电源所无能为力的，应在负载本身并适当电容，或开关触点间并吸收电容器。

Claims (3)

1.一种大功率防爆型本安电源，其特征是：由开关电源和控制保护单元组成，所述开关电源是一种由输入共模滤波单元、整流单元、TPO223功率PWM器件（TPO223）、RC网络、辅助电源、光耦合器件（IC2）、稳压管和二极管连接成的电路，所述控制保护单元由控制模块和场效应管组成，所述控制保护单元输出端串联有电感。

2.根据权利要求1所述的大功率防爆型本安电源，其特征是：所述稳压管是一种2个串联在一起的稳压管组成。

3.根据权利要求2所述的大功率防爆型本安电源，其特征是：所述场效应管具有2个，且串连在一起分别于控制模块连接。