CN201230273Y - 输出本质型安全电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种输出本质型安全电源装置。其具有外壳体及安装在其内的保护电路，所述保护电路由低通滤波电路、全桥整流电路、尖峰吸收电路、高频变压及整流降压电路、高速关断电路、双重电压、电流保护电路、限压反馈电路、软启动电路、稳压反馈电路、隔离调节电路、脉宽调制电路所组成。由于采用了本实用新型提出的输出本质安全电源装置，85～265VAC电压输入本实用新型后，可输出电压为：5VDC(12VDC、15VDC、18VDC、24VDC)本质安全型电源。本实用新型保护电路集各类保护电路为一体，完全符合煤矿井下配套电源的特殊要求，提供双重过流、过压及短路保护，保护各参数的稳定性、一致性，提高电源的安全、可靠性，为各类本质安全型设备提供了本质安全电源。

Description

输出本质型安全电源装置

技术领域：

本实用新型涉及一种电路安全保护装置，更具体地说涉及一种以抑制和减弱点火源能量为防爆手段的输出本质型安全电源装置。

背景技术：

在煤矿井下等有爆炸性可燃物的场合中，电火花、电弧是导致爆炸性可燃物爆炸燃烧的主要点火源。因此电气设备的防爆问题一直是人们在观注、认真解决的问题。一类问题是以隔离点火源为防爆手段的隔爆型电器设备，另一类是以抑制和减弱点火源能量为防爆手段的本质安全型电气设备。随着电子技术、自动控制、计算机技术的发展，用于井下监控测量的各类传感器、变送器、保护报警等新产品的不断推出，对煤矿井下的安全生产起到了积极的作用，但这些设备的配套电源装置安全、可靠性存在一定问题，使得这些新产品由于防爆技术要求而难以大量推广应用。因此向各类本质安全型设备提供合格的本质安全电源是急待解决的一个问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对现有技术不足之处而提供一种在煤矿井下等有爆炸性可燃物的场合中适合各类本质安全型设备专用的输出本质安全型电源装置。

本实用新型的目的是通过以下措施来实现：一种输出本质安全型电源装置，其具有外壳体及安装在其内的保护电路，其特殊之处是：所述保护电路由低通滤波电路、全桥整流电路、尖峰吸收电路、高频变压及整流降压电路、高速关断电路、双重电压、电流保护电路、限压反馈电路、软启动电路、稳压反馈电路、隔离调节电路、脉宽调制电路所组成；交流电源经低通滤波电路接入全桥整流电路，全桥整流电路输出端接有高频变压及整流降压电路，在全桥整流电路输出端同时并接有接尖峰吸收电路，高频变压电路输出端接高速关断电路，其包含双重电压、电流保护电路，限压反馈电路接在整流输出电路输出端及隔离调节电路输入端之间，软起动电路、稳压反馈电路接在高速关断电路输出端与隔离调节电路输入端之间，脉宽调制电路接在隔离调节电路输出端与高频变压输入端之间，高速关断电路输出端接负载。

与现有技术相比，由于采用了本实用新型提出的输出本质安全电源装置，85～265VAC电压输入本实用新型后，可输出电压为：5VDC(12VDC、15VDC、18VDC、24VDC)本质安全型电源。本实用新型保护电路集各类保护电路为一体，完全符合煤矿井下配套电源的特殊要求，提供双重过流、过压及短路保护，保护各参数的稳定性、一致性，提高电源的安全、可靠性。本实用新型结构简单、易推广，为各类本质安全型设备提供了本质安全电源。

附图说明：

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为滤波、整流电路。

图3为高频变压及整流降压电路。

图4为脉宽调制电路。

具体实施方式：

下面结合附图对具体实施方式作详细说明：

图1给出了本实用新型实施例的结构示意图。一种输出本质安全型电源装置，其具有外壳体及安装在其内的保护电路，所述保护电路有：低通滤波电路1，全桥整流电路2，尖峰吸收电路3，高频变压电路及整流降压电路4，高速关断电路5，双重电压及电流保护电路6，限压反馈电路7，软启动电路8，稳压反馈电路9，隔离调节电路10，脉宽调制电路11。

图2为滤波、整流电路。交流电压输入后，通过低通滤波电路，因其具有双向滤波功能，可抑制来自电网系统的高频干扰和电源本身产生的高频干扰对电网的“污染”，采用有负温度系数的限流热敏电阻RT1在一定程度上降低了浪涌电流，并减小了稳态功耗。因TOP管是电压驱动，在驱动时，变压器的漏电感会在DC总线上产生电压尖峰，由R2、C3、ZD1组成的尖峰吸收电流，直接跨接在DC总线上，可有效地扼制尖峰脉冲。当输入为220VAC时，经整流后输出电压为300VDC左右。

图3为高频变压及整流降压电路。尖峰吸收电路输出端并接在高频变压及整流降压电路的输入端，由于开关电源要求宽带设计，不仅要满足基本开关频率，还要为高效的功率转换提供快速波形。若开关频率太高，泄漏电感会在尖峰消除电路上产生无效损耗；相反如果开关频率过低，磁性元件必然要加大，本实例中频率选用100KHz，桥式整流为200VDC时的初匝数，其对应86VAC输入，因PQ磁芯泄漏电感低、绕线方便而被采用。电路中TOP管产生100KHz的开关振荡电压，其占空比由控制端决定，通过T₁变压后转为低压，D₇、D₈、C₉整流滤波后输出直流电压。

高频变压及整流降压输出电路的输出端接入高速关断电路输入端，高速关断电路采用MOSFET器件，其为电压型驱动器件，具有高输入阻抗，开关速度快，电路简单等到优点。

双重电压、电流保护电路接在高速关断电路输出端与控制端之间，限压反馈电路接在高频变压及整流输出电路输出端及隔离调节电路输入端之间，软启动电路、稳压反馈电路接在高速关断电路输出端与隔离调节电路输入端之间，脉宽调制电路接在隔离调节电路输出端与高频变压电路调节端之间，高速关断电路输出端接负载。双重电压、电流保护电路的作用是当输出电压或电流高于规定电压或整定电流时高速关断电路将迅速关断，当一路发生故障时另一路仍能起到过压保护或过流保护。软启动电路、稳压电路一端并接在高速关断电路输出端，其另一端接在隔离调节电路输入端，脉宽调制电路输入端接隔离调节电路，其输出端接高频变压及整流输出电路调节端。

软启动电路所起的作用是当电流变化率di/dt较大时，如不加限制会造成较大的火花，软启动电路会迅速关小脉冲宽调制器的输出占空比，使得输出电压变小，起到抑制火花的作用。

稳压反馈电路所起的作用是当负载比较平稳变化时，由脉冲反馈信号调制器的输出占空比，达到高精度的稳压输出值。

限压反馈电路所起的作用是当外部电压短路时，限压反馈信号使脉宽调制器输出规定的占空比，控制负载短路后的输出电压。

上述软启动电路、稳压反馈电路、限压反馈电路的信号经隔离调节输入脉宽调制电路。图4为脉宽调制电路，该电路采用集成化较高的TOP SWITCH元件，电路具有芯片内置过流保护、过热保护及关断/自动重启电路。除了通常的模拟/脉冲调宽功能外，外围电路能方便地对TOP管实现各种反馈功能，该电路中其控制电压由主变压器抽头通过D₅、C₄获得，TOP管输出脉冲到频率为100KHz。

本实用新型工作时，交流电压输入后，通过低通滤波器抑制电网高频干扰及电源本身产生高频信号对电网的干扰，经整流并经驱动管产生高频电压，该电压经高频变压及整流降压产生直流电压经高速关断电路输出。本实用新型中的本质安全电路：双重电压、电流保护电路，软启动、稳压反馈、限压反馈保护电路有效地限制电路中的电气参数，达到抑制电流所产生的热效应及火花、电弧的放电能量的目的，使电路产生的火花和热效应不能点燃可燃性气体混合物。为保护电路的安全性这些电路采用胶封为一体。

本实用新型经国家安全检测中心检测，主要性能指标如下：

 

检验项目	技术要求	检验结果	结论
				输出电压偏离值	≤2％	1％	合格
源效应	≤5％	0.2％	合格
				负载效应	≤5％	1.8％	合格
周期与随机偏移峰峰值	≤250mV	160mV	合格
				过压保护值	≤5.5V	5.42V	合格
过流保护值	≤1.8A	1.75A	合格

上述实施例并不构成对本实用新型的限制，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种输出本质安全型电源装置，其具有外壳体及安装在其内的保护电路，其特征是：所述保护电路由低通滤波电路、全桥整流电路、尖峰吸收电路、高频变压及整流降压电路、高速关断电路、双重电压、电流保护电路、限压反馈电路、软启动电路、稳压反馈电路、隔离调节电路、脉宽调制电路所组成；交流电源经低通滤波电路接入全桥整流电路，全桥整流电路输出端接有高频变压及整流降压电路，在全桥整流电路输出端同时并接有接尖峰吸收电路，高频变压电路输出端接高速关断电路，其包含双重电压、电流保护电路，限压反馈电路接在整流输出电路输出端及隔离调节电路输入端之间，软起动电路、稳压反馈电路接在高速关断电路输出端与隔离调节电路输入端之间，脉宽调制电路接在隔离调节电路输出端与高频变压输入端之间，高速关断电路输出端接负载。

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