CN216355953U

CN216355953U - 矿用Boost电源和矿用数据交换系统

Info

Publication number: CN216355953U
Application number: CN202123142419.5U
Authority: CN
Inventors: 张占军; 李斌; 张建国; 吴晓彤; 樊红杰; 方坤; 程涛; 郝治朝; 钟丹平
Original assignee: Liaoning Ruihua Industrial Group High And New Technology Co ltd
Current assignee: Liaoning Ruihua Industrial Group High And New Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2031-12-14

Abstract

本实用新型涉及一种矿用Boost电源和矿用数据交换系统，用于为负载模块供电，所述矿用Boost电源包括：直流电源模块，向Boost电路模块输出待升压的直流电压；Boost电路模块，将输入的直流电压升压至目标电压；保护开关模块；电路保护模块，采样电路网中的电压信号并与参考电压比较，和/或，采样电路网中的电流信号并与参考电流比较，根据比较结果控制保护开关模块开路或闭合；冷启动控制模块在监测到直流电源模块供电时，控制保护开关模块开路，直至Boost电路模块的输出端达到目标电压后，Boost电路模块控制保护开关模块闭合。本实用新型能够以较低成本，解决矿用Boost电源冷启动时的冲击电流问题。

Description

矿用Boost电源和矿用数据交换系统

技术领域

本实用新型涉及电路系统领域，尤其涉及一种具有冷启动保护功能的矿用Boost电源和矿用数据交换系统。

背景技术

随着信息技术的不断发展，越来越多的数据交换设备应用于矿区井下。近年来，由于通信数据量的急剧增加，各矿区陆续采用高带宽交换机更换老旧的数据交换设备构建其矿区内部数据环网。

矿用设备出于对安全性的考虑，往往被要求是隔爆本安型的。隔爆本安型设备，指具有隔爆外壳的本质安全型设备。从电路角度来说，隔爆本安型设备本质上是一类额定功耗极低的设备。关于隔爆与本安的定义，可参见相关国家标准GB3836.2和GB3836.4。

当电路负载端接入容性隔爆本安型设备时，若其内含电容较大，则可产生高于该设备满载电流数十倍的冲击电流，存在极大的安全隐患。所以针对此类设备的冷启动技术方案而言，必须考虑潜在冲击电流的影响。

目前，现有的应对冲击电流的技术方案有两种：

1.大功率、低缓启AC/DC方案，该方案采用大功率AC/DC模块实现电源输出电压的快速稳定，但低缓启时间的冲击电流依然较大，对于矿用隔爆本安型设备并不适用。

2.冲击电流高抗性定制组件方案，该方案从AC/DC模块至电源输出模块均采用适用于高冲击电流的组件以及快速响应组件，其缺点在于很难将相对标准化的现有模块与其技术方案适配，对于特定的应用而言，往往需要定制相关组件、模块或设备，从而导致该技术方案的边际成本高，交付周期长，性价比大幅降低。

实用新型内容

本实用新型提出一种具有冷启动保护功能的矿用Boost电源和矿用数据交换系统，以较低成本，解决矿用Boost电源冷启动时的冲击电流问题。

本实用新型一方面，提出了一种具有冷启动保护功能的矿用Boost电源，用于为负载模块供电，所述矿用Boost电源包括：直流电源模块、Boost电路模块、电路保护模块、保护开关模块、和冷启动控制模块。

其中，直流电源模块与Boost电路模块和冷启动控制模块连接，向Boost电路模块输出待升压的直流电压；

Boost电路模块与直流电源模块、电路保护模块、保护开关模块以及冷启动控制模块连接，将输入的直流电压升压至目标电压；

保护开关模块与Boost电路模块、电路保护模块、冷启动控制模块以及负载模块连接；

电路保护模块与Boost电路模块和保护开关模块连接，采样电路网中的电压信号并与参考电压比较，和/或，采样电路网中的电流信号并与参考电流比较，根据比较结果控制保护开关模块开路或闭合，其中所述电路网包括所述矿用Boost电源中的各模块以及负载模块；

冷启动控制模块与直流电源模块、Boost电路模块和保护开关模块连接，在监测到直流电源模块供电时，控制保护开关模块开路，直至Boost电路模块的输出端达到目标电压后，Boost电路模块控制保护开关模块闭合。

在一种可能的实现方式中，Boost电路模块控制保护开关模块闭合后，Boost电路模块开始向负载模块供电，并通过自身的补偿电容释放补偿电流以抑制其自身供电时产生的冲击电流对电路网的影响。

在一种可能的实现方式中，电路保护模块包括二级过压保护模块、欠压保护模块、过流保护模块和一级过压保护模块；保护开关模块包括二级保护开关模块和一级保护开关模块，其中，二级保护开关模块根据所述Boost电路模块、二级过压保护模块、欠压保护模块和冷启动控制模块的输出信号闭合或开路，所述一级保护开关模块在所述二级保护开关模块闭合的情况下，根据过流保护模块和一级过压保护模块的输出信号闭合或开路。

在一种可能的实现方式中，Boost电路模块与直流电源模块、二级过压保护模块、欠压保护模块、二级保护开关模块以及冷启动控制模块连接；二级过压保护模块与Boost电路模块、二级保护开关模块连接；欠压保护模块与Boost电路模块和二级保护开关模块连接；过流保护模块与二级保护开关模块、一级过压保护模块和一级保护开关模块连接；冷启动控制模块与直流电源模块、Boost电路模块以及二级保护开关模块连接。

在一种可能的实现方式中，冷启动控制模块在监测到直流电源模块供电时，控制二级保护开关模块开路，当Boost电路模块的输出电压达到目标电压后，Boost电路模块控制二级保护开关模块闭合。

在一种可能的实现方式中，Boost电路模块的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压不高于二级过压参考电压、且欠压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压不低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块闭合。

在一种可能的实现方式中，Boost电路模块的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压高于二级过压参考电压，或者欠压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块开路。

在一种可能的实现方式中，Boost电路模块供电且二级保护开关模块闭合的情况下，在过流保护模块采样到的流经过流保护模块的电流信号高于过流参考电流、且电流信号高于过流参考电流的持续时间大于过流参考时值后，一级保护开关模块开路。

在一种可能的实现方式中，直流电源模块包括AC/DC电源模块和/或电池组模块。

本实用新型另一方面，提出一种矿用数据交换系统，包括上述矿用Boost电源。

通过上述的技术方案，本实用新型能够有效抑制容性负载接入瞬间产生的冲击电流，使得冲击电流被钳拉至电路网可承受的范围，所以电路网中的模块可以采用低成本的通用模块而无需加入针对冷启动的冲击电流抗性设计，从而以较低成本，解决矿用Boost电源冷启动时的冲击电流问题。

根据下述参考附图及示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源的结构图。

图2为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源的结构图。

图3为Boost电路模块补偿原理的简化电路图。

图4为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源的结构图。

图中主要元件和/或功能模块符号说明见下表：

具有冷启动保护功能的Boost电源	001
		直流电源模块	010
AC/DC电源模块	011
		电池组模块	012
Boost电路模块	020
		电路保护模块	030
二级过压保护模块	031
		欠压保护模块	032
过流保护模块	033
		一级过压保护模块	034
保护开关模块	040
		二级保护开关模块	041
一级保护开关模块	042
		冷启动控制模块	050
负载模块	060

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件或模块。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但除非特别指出，否则不必按电路比例、具体元器件参数、集成芯片封装及其引脚逻辑功能等绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

在本实施例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路可能未作详细描述，此举为便于凸显本实用新型的主旨。

图1为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源的结构图。如图1所示，根据本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001，用于为负载模块060供电，包括：直流电源模块010、Boost电路模块020、电路保护模块030、保护开关模块040、冷启动控制模块050。其中，直流电源模块010与Boost电路模块020和冷启动控制模块050连接；Boost电路模块020与直流电源模块010、电路保护模块030、保护开关模块040以及冷启动控制模块050连接；电路保护模块030与Boost电路模块020和保护开关模块040连接；保护开关模块040与Boost电路模块020、电路保护模块030、冷启动控制模块050以及负载模块060连接；冷启动控制模块050与直流电源模块010、Boost电路模块020和保护开关模块040连接。负载模块060可由外部负载设备、组件等构成，由上述模块组成的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001供电，但不构成具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001的功能模块。

下文所称“电路网”，包括上述矿用Boost电源001的各模块，以及负载模块060。

其中，直流电源模块010向Boost电路模块020输出待升压的直流电压；Boost电路模块020将输入的直流电压升压至目标电压后向电路网后续模块供电；电路保护模块030采样电路网中的电压信号并与参考电压比较，和/或，采样电路网中的电流信号并与参考电流比较，根据比较结果控制保护开关模块040开路或闭合。例如，电路保护模块030可根据比较结果，向保护开关模块040输出控制信号以控制保护开关模块040的开路与闭合(开路即断开，闭合即导通)；保护开关模块040根据输入的控制信号转换自身的开路与闭合状态以实现对电路网的基本保护；冷启动控制模块050在监测到直流电源模块010供电时，控制保护开关模块040开路，直至Boost电路模块020的输出电压达到目标电压后，Boost电路模块020控制保护开关模块040闭合，即冷启动控制模块050用于监测当前电路网是否处于冷启动状态(监测到直流电源模块010供电时，视为监测到冷启动状态)，若当前电路网处于冷启动状态，则冷启动控制模块050可向保护开关模块040输出开路信号，断开负载模块060与电路网的连接，直至Boost电路模块020的输出电压达到目标电压，此时，也意味着Boost电路模块020内部补偿电容的电量蓄满(可通过电路设计实现，在此不赘述)。之后，在一个示例中，Boost电路模块020向保护开关模块040输出冷启动控制信号，使保护开关模块040闭合，Boost电路模块020开始向负载模块060供电，并通过自身的补偿电容释放补偿电流以抑制Boost电路模块020供电时产生的冲击电流对电路网的影响。

图3示出了Boost电路模块020补偿原理的简化电路图，根据前述可知，当Boost电路模块020的输出电压未达到目标电压时，负载模块060与电路网呈断开状态，直至Boost电路模块020的输出电压达到目标电压。之后，负载模块060接通至电路网，由于负载模块060大电容容性组件的存在，负载模块060的输入电流急速增大，Boost电路模块020中的电感组件的磁通也随之增大，若电感组件的磁通尚未饱和，则产生无功的感生电流抑制负载模块060的输入电流；若电感磁通饱和则感生电流消失，负载模块060的输入电流出现阶跃峰值，即冲击电流。因此，需要Boost电路模块020自身具有的补偿电容在电感磁通未饱和时，针对处于初始化供电状态容性负载的输入电流输出其补偿电流，以减小感生电流消失后产生的冲击电流的峰值高度，从而抑制冲击电流，实现冷启动保护的功能。

图2为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源的结构图。在一种可能的实现方式中，如图2所示，上述具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001的直流电源模块010可包括AC/DC电源模块011和/或电池组模块012；电路保护模块030可包括二级过压保护模块031、欠压保护模块032、过流保护模块033和一级过压保护模块034；保护开关模块040可包括二级保护开关模块041和一级保护开关模块042。

在一个示例中，Boost电路模块020与直流电源模块010(例如与AC/DC电源模块011和/或电池组模块012)、二级过压保护模块031、欠压保护模块032、二级保护开关模块041以及冷启动控制模块050连接；二级过压保护模块031与Boost电路模块020、二级保护开关模块041连接；欠压保护模块032与Boost电路模块020和二级保护开关模块041连接；过流保护模块033与二级保护开关模块041、一级过压保护模块034和一级保护开关模块042连接；冷启动控制模块050与直流电源模块010(例如与AC/DC电源模块011和/或电池组模块012)、Boost电路模块020以及二级保护开关模块041连接。

如图2所示，二级保护开关模块041根据所述Boost电路模块020、二级过压保护模块031、欠压保护模块032和冷启动控制模块050的输出信号闭合或开路，所述一级保护开关模块042在所述二级保护开关模块041闭合的情况下，根据过流保护模块033和一级过压保护模块034的输出信号闭合或开路。

在一个示例中，冷启动控制模块050在监测到直流电源模块010供电时，控制二级保护开关模块041开路，当Boost电路模块020的输出电压达到目标电压后，Boost电路模块020控制二级保护开关模块041闭合。

例如，冷启动控制模块050初始为休眠或掉电状态，当AC/DC电源模块011和/或电池组模块012开始工作后，向冷启动控制模块050供电，使冷启动控制模块050处于激活或上电状态。处于激活或上电状态的冷启动控制模块050向二级保护开关模块041输出一个冷启动控制信号，使二级保护开关模块041执行一次开路动作，此时Boost电路模块020尚在执行升压动作未能输出Boost控制信号，因此二级保护开关模块041在该阶段处于开路状态，避免对负载模块060进行异常供电而损坏负载。由前述Boost电路模块020的控制动作可知，当Boost电路模块020的输出电压达到目标电压后，Boost电路模块020向二级保护开关模块041输出Boost控制信号使二级保护开关模块041闭合，此时Boost电路模块020内部补偿电容的电量已蓄满并开始为负载模块060供电，且利用自身的补偿电容释放补偿电流从而抑制冷启动时冲击电流对电路网的影响。

在一个示例中，在Boost电路模块020的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块031采集到的Boost电路模块020的输出电压不高于二级过压参考电压、且欠压保护模块032采集到的Boost电路模块020的输出电压不低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块041闭合。即允许Boost电路模块正常工作后其输出电压在[欠压参考电压，二级过压参考电压]的闭区间内出现波动。

在一个示例中，在Boost电路模块020的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块031采集到的Boost电路模块020的输出电压高于二级过压参考电压，或者欠压保护模块032采集到的Boost电路模块020的输出电压低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块041开路。

例如，二级过压保护模块031采样Boost电路模块020输出至电路网的电压信号，将该电压信号与二级过压参考电压进行比较，根据比较结果输出第一控制信号至二级保护开关模块041；当电压信号高于二级过压参考电压时，第一控制信号使二级保护开关模块041开路；当该电压不高于二级过压参考电压时，第一控制信号使二级保护开关模块041闭合。欠压保护模块032采样Boost电路模块020输出至电路网的电压信号，并将该电压信号与欠压参考电压进行比较，根据比较结果向二级保护开关模块041输出第二控制信号，当电压信号低于欠压参考电压时，第二控制信号使二级保护开关模块041开路，当电压信号不低于欠压参考电压时，第二控制信号使二级保护开关模块041闭合。若仅考虑二级过压保护模块031和欠压保护模块032可知，当Boost电路模块020向电路网输出的输出电压处于[欠压参考电压，二级过压参考电压]的闭区间时，二级保护开关模块041闭合；否则开路。其中，欠压参考电压，二级过压参考电压的具体数值可根据需要进行设置。

在一个示例中，在Boost电路模块020供电且二级保护开关模块041闭合的情况下，在过流保护模块033采样到的流经过流保护模块033的电流信号高于过流参考电流、且电流信号高于过流参考电流的持续时间大于过流参考时值后，一级保护开关模块042开路。

例如，在Boost电路模块020供电且二级保护开关模块041闭合的情况下，过流保护模块033采样流经本模块的电流信号，将该电流信号与过流参考电流进行比较，输出第三控制信号至一级保护开关模块042，当电流信号高于过流参考电流且电流信号高于过流参考电流的持续时间大于过流参考时值后，第三控制信号使一级保护开关模块042开路；否则，第三控制信号使一级保护开关模块042闭合；一级过压保护模块034采样电路网中的电压信号，将电压信号与一级过压参考电压进行比较，输出第四控制信号至一级保护开关模块042。若电压信号高于一级过压参考电压，第四控制信号使一级保护开关模块042开路，若电压信号不高于一级过压参考电压，第四控制信号使一级保护开关模块042闭合。即，一级保护开关模块042在电路网中的电流信号不高于过流参考电流时闭合和/或电压信号不高于一级过压参考电压时闭合；否则开路。一般地，一级过压参考电压高于二级过压参考电压。过流参考电流和一级过压参考电压的具体数值可根据需要进行设置。

在一个示例中，直流电源模块010包括AC/DC电源模块011和/或电池组模块012。例如，AC/DC电源模块011与电池组模块012可不必同时存在，若同时存在则二者连接；AC/DC电源模块011和/或电池组模块012与Boost电路模块020以及冷启动控制模块050连接。AC/DC电源模块011和/或电池组模块012用于向Boost电路模块020输出待升压的直流电压并负责向冷启动控制模块050供电。

图4为本实用新型一实施例的具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001的结构图，该图示出了一种可能的实现方式中的具体电路图。其中，电阻R1的第一端与肖特基二极管D1的第二端连接，Boost电路模块020的正极连接电阻R1的第二端，负极连接肖特基二极管D1的第一端；电容C1与肖特基二极管D1并联；肖特基二极管D1、电容C1及Boost电路模块020的连接端接地；电阻R3、R4、R5串联连接在Boost电路模块020正极与地之间；Q1为一个N沟道MOSFET开关，MOSFET开关Q1的栅极通过电容C2接地，同时栅极连接至电阻R6，源极串联一PTC电阻R11，并通过PTC电阻R11连接至负载模块060，负载模块060另一端接地，MOSFET开关Q1的漏极连接至Boost电路模块020正极。

主控组件L1，其VCC引脚连接于电阻R1与肖特基二极管D1之间；SHDN引脚通过电阻R2接地，并外接一监测电路(未示出)，监测电路可以但不限于是可编程逻辑控制器(PLC)或微控制单元(MCU)等，该监测电路由AC/DC电源模块011和/或电池组模块012直连；UV引脚连接至电阻R3与R4的连接端；OV引脚连接至电阻R4与R5的连接端；GND引脚接地；TMR引脚通过电容C3接地；FLT引脚通过电阻R10外接3.3V直流电压；ENOUT引脚通过电阻R9外接3.3V直流电压；FB引脚通过电阻R7与PTC电阻R11的串联电路连接至负载模块060，同时该引脚通过电阻R8接地；OUT引脚、SNS引脚连接至MOSFET开关Q1的源极与PTC电阻R11之间；GATE引脚连接至电阻R6远离MOSFET开关Q1栅极的一端。

当电路开始工作时，Boost电路模块020将AC/DC模块011和/或电池组模块012输入该模块的直流电压升压，并向Boost电路模块020外部输出目标电压。GND引脚接地，Boost电路模块020输出的目标电压经过电阻R1限流接入VCC引脚为主控组件L1供电。主控组件L1的SHDN引脚外接的监测电路藉由AC/DC电源模块011或电池组模块012上电，该监测电路上电等效于进入冷启动状态(即，电路网被初始化供电)，之后监测电路向主控组件L1的SHDN引脚输出一低电平信号，使主控组件L1进入低功耗监测的Shutdown状态并由GATE引脚输出一低电平信号将MOSFET开关Q1开路以保护负载模块060，待Boost电路模块020的输出电压达到目标电压后将SHDN引脚置为高电平，结束主控组件L1的Shutdown状态，使其进入正常工作状态并通过GATE引脚输出一高电平信号，使MOSFET开关Q1闭合。之后Boost电路模块020通过闭合的MOSFET开关Q1为负载模块060供电，并通过Boost电路模块020内部蓄电的补偿电容向电路网输出补偿电流，实现冷启动保护；UV引脚采样电阻R3、R4之间的电压，当该处电压低于欠压参考电压时，GATE引脚输出低电平，MOSFET开关Q1开路，电路网与负载模块060断开连接，实现欠压保护；OV引脚采样电阻R4、R5之间的电压，当该处电压高于一级过压参考电压时，GATE引脚输出一低电平信号，MOSFET开关Q1开路，电路网与负载模块060断开连接，实现一级过压保护；FB引脚采样电阻R7、R8之间的电压，若该处电压高于二级过压参考电压，则GATE引脚输出一低电平信号使MOSFET开关Q1开路，以实现二级过压保护；当电路网工作时，若PTC电阻R11的温度因通过电流的热效应而超过居里温度，则该PTC电阻R11的阻值陡增从而实现过流保护。具体地，可按照公式：过流参考时值＝常数/冲击电流，根据冲击电流实测值、过流参考时值和电流热效应等电路原理确定公式中的常数以便设计PTC电阻R11的硬件规格，使得PTC电阻R11在电流信号高于过流参考电流的持续时间大于过流参考时值后，电阻陡增起到限流作用，从而实现反时限的保护方案。

所述主控组件L1用于实现上文中的冷启动控制模块050，MOSFET开关Q1用于实现上文中的二级保护开关模块041，以及一级保护开关模块042的部分功能。R3、R4、R5和主控组件L1用于共同实现上文中的一级过压保护模块034和欠压保护模块032，PTC电阻R11用于实现上文中的过流保护模块033，以及一级保护开关模块042的另一部分功能。

本实用新型一实施例还提出一种矿用数据交换系统，包括上文所述的矿用Boost电源。

需要说明的是，虽然本实施例作为示例介绍了上述具有冷启动保护功能的矿用Boost电源001的一可实施的产品技术方案，但是本领域技术人员应理解，本实用新型具体实施方式不限于此。实际上，本领域技术人员完全可根据实际应用场景的需求而设计相关元件、集成电路芯片等组件或模块，只要能实现本实用新型冷启动保护的效果即可。如，主控组件L1可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用处理硬件(例如CPU、单片机、现场可编程逻辑器件FPGA等)结合可执行逻辑指令实现，以执行主控组件L1的工作过程。其中，可执行逻辑指令可以基于现有技术手段实现。例如，可采用LT4363芯片实现上述主控组件L1。本实用新型对主控组件L1的具体实现方式不做限定。

根据以上各实施例的描述，可知本实用新型能够实现的技术效果如下：

1.冷启动控制模块050结合Boost电路模块020实现针对容性负载冷启动时冲击电流的补偿。

2.由于冷启动控制模块050与Boost电路模块020实现的冲击电流抑制效果，使负载模块060及电路网中其它的功能模块无需针对性的冲击电流抗性设计，使用低价通用的相关电路模块即可实施本实用新型，大大简化了产品技术方案的设计，降低了方案的整体成本和交付时间。

Claims

1.一种具有冷启动保护功能的矿用Boost电源，用于为负载模块供电，其特征在于，所述矿用Boost电源包括：直流电源模块、Boost电路模块、电路保护模块、保护开关模块、和冷启动控制模块；

直流电源模块与Boost电路模块和冷启动控制模块连接，向Boost电路模块输出待升压的直流电压；

电路保护模块与Boost电路模块和保护开关模块连接，采样电路网中的电压信号并与参考电压比较，和/或，采样电路网中的电流信号并与参考电流比较，根据比较结果控制保护开关模块开路或闭合，其中所述电路网包括矿用Boost电源中的各模块以及负载模块；

2.根据权利要求1所述的矿用Boost电源，其特征在于，Boost电路模块控制保护开关模块闭合后，Boost电路模块开始向负载模块供电，并通过自身的补偿电容释放补偿电流以抑制Boost电路模块供电时产生的冲击电流对电路网的影响。

3.根据权利要求1所述的矿用Boost电源，其特征在于，电路保护模块包括二级过压保护模块、欠压保护模块、过流保护模块和一级过压保护模块；保护开关模块包括二级保护开关模块和一级保护开关模块，

其中，二级保护开关模块根据所述Boost电路模块、二级过压保护模块、欠压保护模块和冷启动控制模块的输出信号闭合或开路，所述一级保护开关模块在所述二级保护开关模块闭合的情况下，根据过流保护模块和一级过压保护模块的输出信号闭合或开路。

4.根据权利要求3所述的矿用Boost电源，其特征在于，

所述Boost电路模块与直流电源模块、二级过压保护模块、欠压保护模块、二级保护开关模块以及冷启动控制模块连接；

二级过压保护模块与Boost电路模块、二级保护开关模块连接；

欠压保护模块与Boost电路模块和二级保护开关模块连接；

过流保护模块与二级保护开关模块、一级过压保护模块和一级保护开关模块连接；

冷启动控制模块与直流电源模块、Boost电路模块以及二级保护开关模块连接。

5.根据权利要求3所述的矿用Boost电源，其特征在于，

所述冷启动控制模块在监测到直流电源模块供电时，控制二级保护开关模块开路，当Boost电路模块的输出电压达到目标电压后，Boost电路模块控制二级保护开关模块闭合。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的矿用Boost电源，其特征在于，

在Boost电路模块的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压不高于二级过压参考电压、且欠压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压不低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块闭合。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的矿用Boost电源，其特征在于，

在Boost电路模块的输出电压达到所述目标电压的情况下，当二级过压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压高于二级过压参考电压，或者欠压保护模块采集到的Boost电路模块的输出电压低于欠压参考电压时，所述二级保护开关模块开路。

8.根据权利要求3所述的矿用Boost电源，其特征在于，在Boost电路模块供电且二级保护开关模块闭合的情况下，在过流保护模块采样到的流经过流保护模块的电流信号高于过流参考电流、且电流信号高于过流参考电流的持续时间大于过流参考时值后，一级保护开关模块开路。

9.根据权利要求1所述的矿用Boost电源，其特征在于，所述直流电源模块包括AC/DC电源模块和/或电池组模块。

10.一种矿用数据交换系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的矿用Boost电源。