CN1082213A

CN1082213A - 本质安全防爆直流电源

Info

Publication number: CN1082213A
Application number: CN 92109151
Authority: CN
Inventors: 孙继平; 朱建铭; 朱孝平
Original assignee: Beijing Graduate School Of China University Of Mining And Technology
Current assignee: Beijing Graduate School Of China University Of Mining And Technology
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-02-16

Abstract

本发明公开了一种本质安全防爆直流电源，是一种爆炸性环境用防爆电气设备，其特点是：无半导体分立元件，由集成稳压器、电阻和电容组成。通过集成稳压器和电阻限制电源最高开路电压和最大短路电流，以保证电源输出本质安全防爆性能，电路简单。用作爆炸性环境使用的防爆直流电源。

Description

本发明提出了一种本质安全防爆直流电源。

本质安全防爆直流电源是一种爆炸性环境用防爆电气设备。该种防爆电气设备通过合理选择电路和电路参数，使电路在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围爆炸性混合物。

目前使用的本安防爆直流电源除具有电阻和电容分立元件外，还有二极管、三极管和可控硅等半导体分立元件，例如：山东无线电厂生产的DY1型本安防爆直流稳压电源，由二极管、三极管、可控硅、电阻和电容组成，如图1所示，按功能可划分为稳压单元和保护单元二大单元电路，如图1所示，稳压单元完成稳压功能，保护单元完成限压和限流功能。

这些本安防爆直流稳压电源的缺点是：电路复杂，使用元件多，生产调试困难，成本高，体积大。重量重，故障率高，不便于使用维护。

本发明的目的是设计一种无半导体分立元件，电路简单，可靠性高的由集成稳压器构成的本质安全防爆直流电源。

本发明提出的本质安全防爆直流电源。由2个可调过流保护的集成稳压器、2个限流电阻、2个调压电阻、2个电压基准电阻和3个消振滤波电容组成，如图2所示。可调过流保护的集成稳压器N1的输入端（引脚1）与公共端（引脚3）之间并接消振滤波电容C1、检测端（引脚2）与公共端之间并接消振滤波电容C2，检测端与输出端（引脚5）之间并接限流电阻R1，检测端与基准端（引脚4）之间并接调压电阻R2，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R3。可调过流保护的集成稳压器N2的检测端与公共端之间并接消振滤波电容C3，检测端与输出端之间并接限流电阻R4，检测端与基准端之间并接调压电阻R5，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R6。可调过流保护的集成稳压器N1的输入端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输入端子，接非本质安全防爆的直流电源输出（如整流和滤波电路输出的非稳压直流），可调过流保护的集成稳压器N2的输入端与可调过流保护的集成稳压器N1的检测端相连接，可调过流保护的集成稳压器N1的公共端与可调过流保护的集成稳压器N2的公共端相连接，可调过流保护的集成稳压器N2的检测端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输出端子，接本质安全防爆直流电源的负载。限流电阻R1和R4的阻值根据GB3836·4-83规定的本质安全防爆最大短路电流选取，调压电阻R2和R5根据GB3836·4-83规定的本质安全防爆最高开路电压选取。

本发明提出的本质安全防爆直流电源，其工作原理是：利用可调过流保护的集成稳压器的可调最大输出电流和电压的性能，限制电源的最高开路电压和最大短路电流。并由两级级联实现双重化。可调过流保护的集成稳压器N1、限流电阻R1、调压电阻R2、电压基准电阻R3、消振滤波电容C1和C2组成第1级稳压限流电路。由可调过流保护的集成稳压器N2。限流电阻R4、调压电阻R5、电压基准电阻R6和消振滤波电容C3组成第2级稳压限流电路。每级的最高开路电压和最大的短路电流均根据GB3836·4-83规定的本质安全防爆最高开路电压和最大短路电流整定，每一级稳压限流电路均具有稳压（限压）和限流作用。当两级中任意一级发生短路、开路等各种故障时，均能保证电源输出的本质安全防爆性能。

可调过流保护的集成稳压器最好是CW200型集成稳压器，电压基准电阻R3和R6的电阻值最好为820Ω，当然也可以选其它电阻值。消振滤波电容C1、C2和C3的电容值最好为0.1μf，当然也可以选其它电容值。限流电阻R1和R4的电阻值最好是1.5Ω，第1级和第2级稳压限流电路最大短路电流为300mA，当然也可以选其它电阻值和最大短路电流〔若最大短路电流为I（单位：A）、限流电阻为R（单位：Ω）、限流电阻R与最大输出电流近似满足（1）式：R＝ 0.45/(I) ……（1）〕。调压电阻R2最好选5.6KΩ，第1级稳压限流电路的最高开路电压为21.7V，当然也可以选其它电阻值和最高开路电压〔若最高开路电压为U（单位：V），电压基准电阻为R′（单位：Ω），调压电阻为R″（单位：Ω），调压电阻与最高开路电压近似满足（2）式：R″＝（ (U)/2.77 -1）×R′……（2）〕。调压电阻R5最好选4.7KΩ，第2级稳压限流电路的最高开路电压为18.6V，当然也可以选其它电阻值和最高开路电压〔调压电阻与最高开路电压近似满足（2）式〕。

本发明由可调过流保护的集成稳压器、电阻和电容构成，没有半导体分立元件。可调过流保护的集成稳压器既具有稳压功能，又具有限流和限压功能，克服了现有本安防爆直流电源限流、限压功能由多个器件分别完成的缺点，与现有本安防爆电源相比，具有电路简单，体积小，重量轻，便于生产调试，便于使用维护的优点。

下面将结合实施例及其附图对本发明提出的本质安全防爆直流电源作进一步描述。

图1是山东无线电厂生产的DY1型本安防爆直流稳压电源电路图。

图2是本发明提出的本质安全防爆直流电源。

图3是本发明提出的由CW200型可调过流保护的集成稳压器构成的本质安全防爆直流电源（R1＝R4＝1.5Ω、R2＝5.6KΩ、R5＝4.7KΩ、C1＝C2＝C3＝0.1μf）。

图4是本发明提出的由CW200型可调过流保护的集成稳压器构成的本质安全防爆直流电源（R1＝R4＝3Ω、R2＝7.5KΩ、R5＝6.2KΩ、C1＝C2＝C3＝0.22μf）。

图5是接有负载和非本安直流电源的，本发明提出的本质安全防爆直流电源。

实施例1：

由CW200型可调过流保护的集成稳压器构成的本质安全防爆直流电源如图3所示，由2个CW200型可调过流保护的集成稳压器N1和N2，2个限流电阻R1（R1＝1.5Ω）和R4（R4＝1.5），2个调压电阻R2（R2＝5.6KΩ）和R5（R5＝4.7KΩ），2个电压基准电阻R3（R3＝820Ω）和R6（R6＝820Ω）和3个消振滤波电容C1、C2和C3（C1＝C2＝C3＝0.1μf）组成。

可调过流保护的集成稳压器N1的输入端（引脚1）与公共端（引脚3）之间并接消振滤波电容C1、检波端（引脚2）与公共端之间并接消振滤波电容C2，检测端与输出端（引脚5）之间并接限流电阻R1，检测端与基准端（引脚4）之间并接调压电阻R2，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R3。可调过流保护的集成稳压器N2的检测端与公共端之间并接消振滤波电容C3，检测端与输出端之间并接限流电阻R4，检测端与基准端之间并接调压电阻R5，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R6，可调过流保护的集成稳压器N1的输入端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输入端子，接非本质安全防爆的直流电源输出（如整流和滤波电路输出的非稳压直流），可调过流保护的集成稳压器N2的输入端与可调过流保护的集成稳压器N1的检测端连接，可调过流保护的集成稳压器N1的公共端与可调过流保护的集成稳压器N2的公共端相连接，可调过流保护的集成稳压器N2的检测端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输出端子，接本质安全防爆直流电源的负载。根据GB3836.4-83最高开路电压取21.7V，最大短路电流取300mA，为了保证第2级稳压限流电路的正常工作，第2级稳压限流电路的压降应大于3V，因此，第2级稳压限流电路的输出为18.6V。根据上述每级最高开路电压和最大短路电流以及（1）式和（2）式选取R1＝1.5Ω、R2＝5.6KΩ、R4＝1.5Ω、R5＝4.7KΩ。当非本安直流电源接至可调过流保护的集成稳压器N1的输入端和公共端以后，第1级稳压限流电路的最高开路电压为21.7V，最大短路电流为300mA，第2级稳压限流电路的最高开路电压为18.6V，最大短路电流为300mA，无论两级稳压限流电路中的任一级（但不是两级同时）发生短路，开路等各种故障，均能保证整个电源的最高开路电压不大于21.7V，最大短路电流不大于300mA，实现了双重化，满足了本质安全防爆的要求。

实施例2：

如图4所示，其工作原理完全同实施例1。不同之处是，限流电阻R1和R4、调压电阻R2和R5的电阻值和C1、C2、C3的电容值改变为：R1＝R4＝3Ω、R2＝7.5KΩ、R5＝6.2KΩ、C1＝C2＝C3＝0.22μf。第1级稳压限流电路的最大开路电压为28.1V，最大短路电流为150mA，第2级稳压限流电路的最大开路电压为23.7V，最大短路电流为150mA。

图5是本发明提出的本质安全防爆直流电源与负载和非本安直流电源的连接方法。

Claims

1、一种本质安全防爆直流电源，其特征在于：

(1)由2个可调过流保护的集成稳压器、2个限流电阻、2个调压电阻、2个电压基准电阻和3个消振滤波电容组成；

(2)可调过流保护的集成稳压器N1的输入端(引脚1)与公共端(引脚3)之间并接消振滤波电容C1，检测端(引脚2)与公共端之间并接消振滤波电容C2，检测端与输出端(引脚5)之间并接限流电阻R1，检测端与基准端(引脚4)之间并接调压电阻R2，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R3；

(3)可调过流保护的集成稳压器N2的检测端与公共端之间并接消振滤波电容C3，检测端与输出端之间并接限流电阻R4，检测端与基准端之间并接调压电阻R5，基准端与公共端之间并接电压基准电阻R6；

(4)可调过流保护的集成稳压器N1的输入端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输入端子(接非本质安全防爆的直流电源的输出)。可调过流保护的集成稳压器N2的输入端与可调过流保护的集成稳压器N1的检测端相连接，可调过流保护的集成稳压器N1的公共端与可调过流保护的集成稳压器N2的公共端相连接，可调过流保护的集成稳压器N2的检测端和公共端是本质安全防爆直流电源的2个输出端子(接本质安全防爆直流电源的负载)。

(5)限流电阻R1和R4的电阻值根据GB3836·4-83规定的本质安全防爆最大短路电流选取；

(6)调压电阻R2和R5电阻值根据GB3836·4-83规定的本质安全防爆最高开路电压选取。

2、一种如权利要求1所述的本质安全防爆直流电源，其特征在于：

（1）所述的可调过流保护的集成稳压器N1和N2为CW200型集成稳压器;

（2）所述的限流电阻R1和R4的电阻值为1.5Ω;

（3）所述的调压电阻R2的电阻值为5.6KΩ，调压电阻R5的电阻值为4.7KΩ;

（4）所述的电压基准电阻R3和R6的电阻值为820Ω;

（5）所述的消振滤波电容C1、C2和C3的电容值为0.1μf。