CN219107043U - 一种宽输入电压脉动信号安全栅电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种宽输入电压脉动信号安全栅电路，包括依次相串联的线性稳压电源、快速熔丝、限压电路以及限流电路；线性稳压电源包括有基准电压电路，基准电压电路和三极管的引脚相互连接，基准电压电路根据输入电压和设定电压值高低来调节输出电压；限压电路包括并联的齐纳二极管进行限压；限流电路包括MOS管限流电路，MOS管控制电路根据电阻的输出电流控制MOS管U1、U2的打开和关掉实现了输出电流的限流，本实用新型电路中通过快速熔丝F1为第一级限流、限压电路、限流电路的双重化设计满足防爆标准中本安ib等级要求。保证在一组保护失效时，另一组保护还能起到原有的保护作用，从而防止危险能量传输到本安电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及消防领域的本安防爆系统，尤其是安全栅的组成结构。
背景技术
安全栅应用在本安防爆系统的设计中，它是安装于安全场所并含有本安电路和非本安电路的装置，通过限流和限压电路限制了送往现场本安电路的能量，从而防止非本安电路的危险能量串入本安电路，是本安系统的重要组成部分。
一般安全栅通过快速熔丝进行第一级保护，通过齐纳二极管进行限压。当输入电压高于齐纳管电压时，快速熔丝极易损坏。为了提高输入电压范围而不损坏安全栅，一般会增加电源变换电路降低输入电压。但是增加了电源变换电路后，只能通过直流信号，使用脉动信号传输的场所又无法使用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是一种既能提高输入电压范围不损坏安全栅，又能传输脉动信号的安全栅。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种宽输入电压脉动信号安全栅电路，包括依次相串联的线性稳压电源、快速熔丝、限压电路以及限流电路；
所述线性稳压电源包括有基准电压电路，基准电压电路和三极管的引脚相互连接，基准电压电路根据输入电压和设定电压值高低来调节输出电压；
所述限压电路包括多个并联的齐纳二极管进行限压；
所述限流电路包括MOS管限流电路，MOS管限流电路为相互连接的检测电流电阻、MOS管控制电路和MOS管，MOS管控制电路根据检测电流电阻的输出电压控制MOS管U1、U2的打开和关掉限制输出的电流。
进一步，所述基准电压电路包括：与输入电压IN+、IN-相连接的电阻R3和二极管D3，二极管的负极连接到三极管Q1的第一引脚。
进一步，在所述二极管的负极连接到三极管Q1的第一引脚的连接线和输出电压V1之间还连接有二极管D8。
进一步，所述MOS管控制电路为负载电阻。
进一步，所述MOS管限流电路为两个且串联连接结构如下：串联的电阻R1、MOS管U1、电阻R2和MOS管U2，MOS管U1、U2的第一引脚分别连接负载电阻R4、R5，在电阻R1和电阻R2的两端分别连接有二极管Q2和二极管Q3的第三引脚和第一引脚，二极管Q2和二极管Q3的第二引脚和MOS管U1和MOS管U2之间还分别连接有二极管D2和二极管D1。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型电路中通过快速熔丝为第一级限流、限压电路的二极管双重化设计，以及限流电路的双重化设计是为了满足防爆标准中ib等级本安要求而设计的。保证在一组保护失效时，另一组保护还能起到原有的保护作用，从而防止危险能量传输到本安电路。本实用新型电路电路整体静态电流小于1mA，成本低，节约能源，符合环保要求。
附图说明
图1是本实用新型宽输入电压脉动信号安全栅电路的电路原理图；
图2是本实用新型宽输入电压脉动信号安全栅电路的电路图；
图3是本实用新型线性稳压电源原理图；
图4是本实用新型线性稳压电源结构图
图5是本实用新型快速熔丝和限压电路图；
图6是本实用新型限流电路原理图；
图7是本实用新型限流电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实用新型的工作原理是：在传统安全栅的基础上增加线性稳压电路。该线性稳压电源1在电压输入较高时，可将输出电压稳压在一个固定值。当输入电压低于安全栅最大输出电压时，输出电压跟随输入电压调整输出。安全栅限流电路通过采样电阻检测后控制MOS管开关实现，限压电路通过齐纳二极管实现。
如图2中方框所示的线性稳压电源1，其基准电压电路11的特点为：当输入电压IN+电压高于设计电压值时，基准电压电路11将电压限制在设定电压上。当输入电压IN+电压比设计电压值低时，基准电压电路11的电压值跟随IN+电压值，且跟随延时时间小于50us。从而线性电源电路1实现了脉动信号的传输，同时将安全栅的输入电压范围提高。
如图3-图4所示，线性稳压电源1通过基准电压电路11调节电压，三极管Q1第3脚电压为输出电压，其电压值为：基准电压-VBE-Q1，只要基准电压值小于安全栅输出电压即可保证后级电路不被过压损坏。
其中，三极管Q1为NPN型三极管，VBE为基级与发射级间电压；VCE为发射级与集电极间电压。当输入电压IN+电压大于稳压二极管D3稳压值是：IN+通过电阻R3为稳压二极管D3提供稳压所需的电流，此时输出电压V1＝VD3-VBE-Q1；当IN+电压小于等于稳压二极管D3稳压值时，输入电压IN+通过R3为三极管Q1第一引脚1提供参考电压，此时输出电压V1＝IN+-VCE-Q1。
二极管D8为后级电路寄生电容提供了快速泄放的通路，保证脉动信号时能正常切换。
如图2中方框所示的快速熔丝限压电路2的连接关系，参照图5，线性稳压电源1的输出信号通过快速熔丝F1进行第一级限流。限压电路通过齐纳二极管D4和齐纳二极管D5双重化设计进行限压，且二极管D4、二极管D5参数完全相同。当线性稳压电源1的电源输出电压高于二极管D4、D5的齐纳电压时，通过快速熔丝F1的电流迅速增大而断开，从而切断向后级输出能量。
如图2中方框所示的限流电路3所示连接关系，具体参见图6-图7，限流电路包括MOS管限流电路，MOS管限流电路为相互连接的检测电流电阻、MOS管控制电路和MOS管，MOS管控制电路根据检测电流电阻的输出电压控制MOS管U1、U2的打开和关掉实现了输出电流的限流。本实施例两个且串联MOS管限流电路的双重化设计为例进行说明，当然根据消防安全等级高，可以选择更多个串联的方式来，且MOS管控制电路为负载电阻R4和电阻R5。
限流电路3是通过电阻R1、R2进行输出电流检测，将电流信号转换为电压信号，输入到MOS管控制电路31、MOS管控制电路32后，由MOS管控制电路31、MOS管控制电路32控制MOS管U1、U2的打开和关掉。该限流电路的特点为：当流过电阻R1、R2的电流小于设定的输出电流时，MOS管正常打开，电流正常输出；当流过电阻R1、R2的电流大于设定的输出电流时，MOS管控制电路31、MOS管控制电路32实时调节MOS管U1、U2的第1引脚电压，保证输出到负载的电流为设定电流值，从而限制了向后级输出的能量。
电阻R1和电阻R2用于电流检测，将输出电流转换为电压信号。当电阻R1两端电压小于三极管Q2的UEB电压时，电压V2通过稳压管D2和电阻R4导通，使得MOS管U1导通，电压V2顺利的通过电阻R1、MOS管U1、电阻R2、MOS管U2到达OUT+；当电阻R1两端电压大于三极管Q2的UEB-Q2电压时，三极管Q2工作于放大区，通过电阻R1的电流越大，通过三极管Q2的B、E级的电流越大，电阻R4的电压越高，MOS管U1的引脚1、引脚3的电压越小，通过MOS管U1的第三引脚3、第二引脚2的电流越小，最终达到一个平衡点，此时电流基本保持在UEB-Q2/R1，而OUT+电压随着负载的加重逐渐降低，从而实现了输出电流限流的功能。
本实用新型电路中F1为第一级限流，限压电路双重化设计、限流电路双重化设计是为了满足防爆标准中ib等级本安要求而设计的。保证在一组保护失效时，另一组保护还能起到原有的保护作用，从而防止危险能量传输到本安电路。该电路结构简单，功耗低，成本低，整体静态电流小于1mA。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种宽输入电压脉动信号安全栅电路，其特征在于，包括依次相串联的线性稳压电源、快速熔丝、限压电路以及限流电路；
所述线性稳压电源包括有基准电压电路，基准电压电路和三极管的引脚相互连接，基准电压电路根据输入电压和设定电压值高低来调节输出电压；
所述限压电路包括多个并联的齐纳二极管进行限压；
所述限流电路包括MOS管限流电路，MOS管限流电路为相互连接的检测电流电阻、MOS管控制电路和MOS管，MOS管控制电路根据检测电流电阻的输出电压控制MOS管U1、U2的打开和关掉限制输出的电流。
2.根据权利要求1所述的宽输入电压脉动信号安全栅电路，其特征在于，所述基准电压电路包括：与输入电压IN+、IN-相连接的电阻R3和二极管D3，二极管的负极连接到三极管Q1的第一引脚。
3.根据权利要求2所述的宽输入电压脉动信号安全栅电路，其特征在于，在所述二极管的负极连接到三极管Q1的第一引脚的连接线和输出电压V1之间还连接有二极管D8。
4.根据权利要求1所述的宽输入电压脉动信号安全栅电路，其特征在于，所述MOS管控制电路为负载电阻。
5.根据权利要求4所述的宽输入电压脉动信号安全栅电路，其特征在于，所述MOS管限流电路为两个且串联连接结构如下：串联的电阻R1、MOS管U1、电阻R2和MOS管U2，MOS管U1和MOS管U2的第一引脚分别连接负载电阻R4和负载电阻R5，在电阻R1和电阻R2的两端分别连接有二极管Q2和二极管Q3的第三引脚和第一引脚，二极管Q2和二极管Q3的第二引脚和MOS管U1和MOS管U2之间还分别连接有二极管D2和二极管D1。
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