CN203800634U

CN203800634U - 矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源

Info

Publication number: CN203800634U
Application number: CN201320894819.8U
Authority: CN
Inventors: 刘文龙; 杨振东; 徐炜君
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2023-12-27

Abstract

一种矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源。由主直流稳压电源电路、阀控铅酸蓄电池充电电路、后备电源控制电路和本质安全两级过流过压保护输出电路组成。主直流稳压电源输出DC36V1A。阀控铅酸蓄电池充电器可以对12V7Ah两组串联蓄电池进行充电管理。后备电源控制电路监测供电网络供电情况，供电网络停电后自动启动阀控铅酸蓄电池供电，2小时后自动切断供电。输出电路实现本质安全两级过流过压保护并输出DC12V500mA。

Description

矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源

一、技术领域

本实用新型涉及一种提供不间断供电的矿用隔爆兼本质安全型电源装置，尤其是本质安全型两级过流过压保护的智能控制后备直流稳压电源。

二、背景技术

随着煤矿生产的机械化、自动化和通信能力程度的不断提高及各类监测监控系统的推广应用，使这些危险性环境的用电设备越来越多、越来越复杂，用电设备发生的漏电、短路、过负荷、电火花等电气事故，成为这些危险性环境可燃性气体或物质燃烧和爆炸潜在的隐患。因此，应用在这类易燃、易爆环境的监控系统或其它用电设备，必须满足本质安全的要求，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花均不能点燃规定的爆炸混合物，否则就要采取限制火花的相应措施或被封装在笨重的防爆外壳内方能使用。

目前，矿用直流稳压电源多采用隔爆型设计，内部电路没有本质安全设计，容易造成失爆。供电网络停电后不能提供直流电压，致使矿用监控设备不能正常工作，给安全生产带来极大的隐患。

三、发明内容

为了克服现有矿用直流稳压电源电路没有达到本质安全设计和供电网络停电后不能供电的缺陷，本实用新型提供不间断本质安全直流稳压电源。该直流稳压电源达到了本质安全型电路设计要求，并能在供电网络停电后持续提供直流电压2个小时。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：此不间断电源由主直流稳压电源电路，阀控铅酸蓄电池充电电路，后备电源控制电路和本质安全两级过流过压保护输出电路组成。主直流稳压电源电路是将输入电压AC(95～140)V经过流过压保护、变压器降压(变压器按照GB3836.4-2000采用R型隔离变压器，漏磁小、温升低、体积小、重量轻、无噪音、可靠性高、绝缘性能强)、全桥整流、电容滤波，稳压输出DC36V1A。阀控铅酸蓄电池充电电路以主直流稳压电源电路输出的DC36V1A作为输入，采用智能芯片控制阀控铅酸蓄电池涓流充电、大电流恒流快速充电、高电压恒压过充电和低电压恒压浮充充电，大大提高阀控铅酸蓄电池使用寿命，最终提供电压24V7Ah。后备电源控制电路采用智能可编程处理芯片监测供电网络供电情况，并在供电网络停电后启动阀控铅酸蓄电池供电给本质安全两级过流过压保护输出电路，以及2小时后自动切断阀控铅酸蓄电池供电，防止阀控铅酸蓄电池过放电，影响阀控铅酸蓄电池使用寿命。本质安全两级过流过压保护输出电路在供电网络正常供电情况下，将主直流稳压电源电路送来的DC36V1A转化为直流电压12V500mA输出；当供电网络停止供电时，将阀控铅酸蓄电池提供的24V7Ah转化为直流电压12V500mA输出。

本实用新型的有益效果是，采用本质安全型两级过流过压保护，可以防止电源电路异常引起的输出电压过高或因负载短路引起的过流等现象，避免引起火花、烧坏电源和负载等危害。此外，实现了阀控铅酸蓄电池充电和供电的智能控制，使本电源在供电网络停电后继续对外提供2小时直流电压(12V500mA)。电路结构简单，输出电压纹波小，瞬态响应速度快。所用元器件数量少，可靠性高，制造与维护容易，成本较低。

四、附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是矿用隔爆兼本质安全不间断直流稳压电源组成框图。

图2是矿用隔爆兼本质安全不间断直流稳压电源主电路原理图。

图3是本质安全两级过流过压保护输出电路原理图。

五、具体实施方式

图2.a为主直流稳压电源电路：输入电压Vin-1范围为AC(95～140)V；保险管F1为1A；热敏电阻PTC起到过流保护作用；压敏电阻VDR起到过压保护作用；变压器T2初级输入AC(95～140)V，次级输出AC(40～59)V，工作频率为50Hz，功率容量为45W，输入与输出绕组之间耐压2500V，全部绕组与铁芯和屏蔽层之间耐压1500V；D2为整流桥；C3为滤波电容；MK1和MK2组成恒流源，使DW1和DW2稳定工作；调整管Q1随着输入电压变化进行调整压降；稳压二极管DW1和DW2分别稳压输出24V和18V；滤波电容C5和C7用于防止高次谐波和脉冲干扰；稳压集成芯片U1稳压输出18V1A；二极管D3用于保护U1；VOUT-0输出DC36V1A。

图2.b为阀控铅酸蓄电池充电电路：采用智能芯片UC3906控制阀控铅酸蓄电池涓流充电、大电流恒流快速充电、高电压恒压过充电和低电压恒压浮充充电；当蓄电池电压或温度过低时，充电器进入涓流充电状态；蓄电池充电过程从大电流恒流快速充电开始，此时充电器输出恒定充电大电流，同时充电器连续监控蓄电池组两端电压；当蓄电池的电量恢复到放出容量的70％～90％，充电器转入高电压恒压过充电状态，当充电器输出电压升高时，保持输出恒定高电压，充电电流连续下降；当蓄电池的容量达到额定容量的100％时，充电器转入低电压恒压浮充充电。其中，充电器输出电压和电流，均由外接电阻R1、R3、R4、R5、R6、R7和R8决定；调整管Q2用于控制充电电压和电流；补偿电阻R2和补偿电容C10使电压和电流控制回路保持稳定；电容C8起到抗干扰作用；二极管D1防止蓄电池电流倒流至UC3906，起到保护作用；BT1由12V7Ah两组蓄电池串联组成；VOUT-1输出DC24V1A。

图2.c为后备电源控制电路：直流稳压器由U3、U4、C11、C12、C13、C15和C17组成，VOUT-2输出3.3V1A；P89LPC901用于监测供电网络供电情况，在供电网络停电后启动阀控铅酸蓄电池进行供电，并于2小时后自动切断供电；R9、R10、R11，R13起到限流作用；R14为取样电阻；光耦隔离U7采集主电源输出电压，起到抗干扰作用；电容C18用于抗干扰；按钮S1用于手动启动／关闭后备电源；R12是场效应管Q4源极到栅极的电压取样电阻；三极管Q3控制Q4工作，Q4控制蓄电池供电；D6为保护二极管，VOUT-3输出DC24V1A。

图3为本质安全两级过流过压保护输出电路：储能电容C1、C3和C5用于提高带载能力；C2和C4为抗干扰电容。U1、U2、R1和R2组成两级恒流600mA，起到过流保护作用；二极管D2用于保护U1和U2；U3稳压输出12V500mA；R3、R4、R5、R6、R7、R8、D3、D4、Q1和Q2组成两级过压保护并限定为14V；R9为限流电阻；D5为电源指示；VOUT输出DC12V500mA。

Claims

1.一种矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源，由主直流稳压电源电路、阀控铅酸蓄电池充电电路、后备电源控制电路和本质安全两级过流过压保护输出电路组成，其特征是：主直流稳压电源电路的输入电压为AC(95～140)V，其输出连接本质安全两级过流过压保护电路、阀控铅酸蓄电池充电电路和后备电源控制电路，阀控铅酸蓄电池充电电路的输出连接后备电源控制电路，后备电源控制电路连接本质安全两级过流过压保护电路，最终由本质安全两级过流过压保护电路输出DC12V500mA。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源，其特征是：在供电网络正常情况下，由具备交流过流过压保护功能的主直流稳压电源电路，直接驱动本质安全两级过流过压保护电路输出DC12V500mA。

3.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型不间断直流稳压电源，其特征是：在供电网络停电后，其断电状态由后备电源控制电路监测到，同时控制阀控铅酸蓄电池输出电压直接送给本质安全两级过流过压保护电路，最终输出DC12V500mA实现继续供电，并于2小时后自动切断供电。