專利名稱：基于雙冗余保護(hù)電路的新型18v礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，屬于本安防爆領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦的特殊環(huán)境，要求電氣設(shè)備在有瓦斯、煤塵等爆炸性氣體的危險環(huán)境中使用，且無論設(shè)備出現(xiàn)任何故障，設(shè)備產(chǎn)生的任何火花或任何熱效應(yīng)均不能引起周圍氣體的爆炸。電源的關(guān)鍵部分即本質(zhì)安全型參數(shù)主要是利用過壓保護(hù)、過流保護(hù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)的。本質(zhì)安全型電源的評定有多方面的規(guī)則，最重要的是在火花試驗(yàn)中，不得發(fā)生火花點(diǎn)燃，這樣的話就能以火花點(diǎn)燃的觀點(diǎn)將電源電路評定為本質(zhì)安全型?；鸹c(diǎn)燃試驗(yàn)要求以電路的最危險段為基礎(chǔ)，在被測試電路可能出現(xiàn)開路、短路或者接地故障的情況下進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)。對電源來說，最不利條件通常發(fā)生在電阻串聯(lián)在電源的輸出電路中，當(dāng)電壓不降低并將電·流調(diào)到最大(即功率最大)的情況下。電源急劇短路瞬間允許通過的能量不應(yīng)超過20uJ，這樣就點(diǎn)燃不起火花。對電源的設(shè)計而言，電源在輸出最高電壓、最大電流(即功率最大)時，如果發(fā)生短路，能量的瀉放速度快慢就成為本質(zhì)安全型電源設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。根據(jù)煤礦用直流穩(wěn)壓電源的標(biāo)準(zhǔn)，井下除車場、主運(yùn)輸巷外，電源輸入電壓為交流127V標(biāo)稱值的75% 110% (即95V 140V)。輸出電壓的紋波電壓不應(yīng)超過直流輸出電壓18V的5%。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，它可有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)動作，并防止火花的產(chǎn)生，從而滿足安全要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，它包括開關(guān)電源模塊，它將127V交流電轉(zhuǎn)換為23V直流電后分別與輸出過壓保護(hù)模塊、輸出過流保護(hù)模塊以及輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，輸出鉗位穩(wěn)壓模塊則輸出18V直流電，輸出過壓保護(hù)模塊和輸出過流保護(hù)模塊的輸出端則分別與輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，所述輸出過壓保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用快速可控硅，在過壓時切斷后級輸出，保證最大開路電壓不超過18. 6V；輸出鉗位穩(wěn)壓模塊，利用穩(wěn)壓管，將電壓鉗位在18V ;輸出過流保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)過流時的快速保護(hù)，保證最大短路電流不超過100mA。所述開關(guān)電源模塊開關(guān)電源芯片T0P249Y，它的輸入端與整流電路連接，整流電路經(jīng)扼流線圈和電容C2組成的EMI濾波器與交流電連接；只要合理地選擇安全電容Cl和EMI濾波器(L1、C2)的元件值，就能使開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射符合CISPR22 (FCCB)/EN55022B國際標(biāo)準(zhǔn)。欠壓檢測電阻R3能給線路提供電壓前饋，以減少開關(guān)頻率的波動。D2、D3構(gòu)成漏極鉗位電路，可吸收T0P249Y內(nèi)部MOSFET關(guān)斷時由高頻變壓器Tl初級漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)MOSFET不受損。電阻R5用來從外部設(shè)定功率開關(guān)管的漏極極限電流，使之略高于滿載或輸入欠壓時的漏極峰值電流，這就允許在電源起動過程中或輸出負(fù)載不穩(wěn)定但未出現(xiàn)飽和的情況下采用較小尺寸的高頻變壓器。當(dāng)輸入直流電壓過壓時，R5還能自動降低最大占空比Dmax，對最大負(fù)載功率加以限制。開關(guān)電源芯片T0P249Y還與高頻變壓器連接，高頻變壓器的輸出電壓Uo經(jīng)過光耦去改變T0P249Y的I引腳電流1C，使占空比發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)Uo保持不變。反饋繞組的輸出電壓經(jīng)D3、C8整流濾波后，給光耦中的接收管提供偏壓。ClO還與R14—起構(gòu)成尖峰電壓濾波器，使偏置電壓在負(fù)載較重時能保持恒定。Tl的次級線圈接肖特基二極管Q1，用于整流；R4、C7組成整流二極管的緩沖吸收電路，吸收二極管Ql換流關(guān)斷過程中的反向尖峰電壓；C4、C5為相同的電解電容并聯(lián)，可減小濾波電容的等效電感，減小次級線圈輸出端的紋波電壓；L2、C6可濾除開關(guān)噪聲。Tl次級線圈電路可將次級線圈輸出端方波電壓整流成單向脈動直流并將其平滑成低紋波的直流 電壓。所述輸出過壓保護(hù)模塊輸出過壓保護(hù)電路分為兩部分，一路是開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路，另一路是18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路；其中，開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路包括結(jié)構(gòu)相同的兩個支路，它們分別與開關(guān)電源模塊輸出端連接，每個支路都是由一個二極管、一個穩(wěn)壓管串聯(lián)而成，穩(wěn)壓管通過以電阻與可控硅觸發(fā)端連接；兩可控硅的一端接地，另一端均與三極管T7的基極連接，三極管T7、T6組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)；18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路也包括結(jié)構(gòu)相同的兩個支路，每個支路均包括一對反接的穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與可控硅的觸發(fā)端連接，可控硅的一端接地，另一端與光耦合器連接。所述輸出過流保護(hù)模塊包括兩個結(jié)構(gòu)相同的支路，每個支路均包括一個穩(wěn)壓芯片、運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。當(dāng)電流通過取樣電阻時，在取樣電阻上產(chǎn)生壓降，這個電壓經(jīng)過和預(yù)先設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較取樣電壓輸入到運(yùn)放U5的4腳反相輸入端，閾值電壓接運(yùn)放U5的5腳同相輸入端,若取樣電壓高于設(shè)置好的閾值電壓，U5的2腳輸出低電平，產(chǎn)生下降沿脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸出控制電平，關(guān)斷輸出，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。所述輸出鉗位穩(wěn)壓模塊包含一個取樣電阻R35，它經(jīng)二極管D18接18V輸出，所有電流灌入R35，二極管D18兩端并聯(lián)有串聯(lián)的D19、D28穩(wěn)壓管，三極管Q14的發(fā)射極與D19 —端連接，將電壓鉗位到10V，基極電壓為10. 7V，與調(diào)節(jié)電位器連接，使輸出電壓穩(wěn)定在18V，輸出電壓中的紋波電壓不應(yīng)超過輸出電壓直流18V的5%。本實(shí)用新型針對隔爆兼本質(zhì)安全型電源的要求，采用T0P249開關(guān)電源芯片，在高頻開關(guān)電源的基礎(chǔ)上，外加雙冗余過壓保護(hù)電路、雙冗余過流保護(hù)電路，設(shè)計了新型18V隔爆兼本質(zhì)安全型電源(最聞開路電壓18. 6V、最大短路電流100mA)。它以聞頻變壓器和開關(guān)電源芯片T0P249Y為核心，輔以整流、濾波電路，將交流電轉(zhuǎn)換為23V直流電；輸出過壓保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用快速可控硅，在過壓時切斷后級輸出，保證最大開路電壓不超過18. 6V ;輸出鉗位穩(wěn)壓模塊，利用穩(wěn)壓管，將電壓鉗位在18V ;輸出過流保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)過流時的快速保護(hù)，保證最大短路電流不超過IOOmA0本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為①過壓保護(hù)動作時，切斷輸出，并可以延時恢復(fù)，若依然過壓則再次切斷輸出；②過流保護(hù)動作時，切斷輸出，并可以自恢復(fù)，自恢復(fù)周期由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器決定，若依然過流則再次切斷輸出；③過流、過壓保護(hù)電路均為雙冗余結(jié)構(gòu)，當(dāng)一路保護(hù)電路出現(xiàn)故障時，不會影響電源的保護(hù)功能，提高了電源的可靠性；④短路保護(hù)動作時，電壓下降時間為50ns，此時電路釋放能量小于20uJ，完全符合本質(zhì)安全型要求。本裝置電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計采用多種保護(hù)措施，適合在煤礦井下具有煤塵、甲烷等爆炸性氣體及潮濕惡劣環(huán)境下工作，是保證井下設(shè)備安全生產(chǎn)，高效運(yùn)行的理想技術(shù)裝備，也適用于化工、冶金、軋鋼、港口、電廠等環(huán)境惡劣的其他領(lǐng)域。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路圖。圖4為18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路圖。圖5為輸出鉗位穩(wěn)壓電路圖。圖6為單路輸出過流保護(hù)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖I所示。系統(tǒng)包括以下4個部分開關(guān)電源模塊、輸出過壓保護(hù)模塊、輸出鉗位穩(wěn)壓模塊、輸出過流保護(hù)模塊。I.開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊將交流電127V轉(zhuǎn)變成直流23V。電路原理圖如圖2所示。交流電經(jīng)過整流、濾波，成為紋波較大的直流電，通過高頻變壓器、開關(guān)電源芯片T0P249Y得到23V的直流電。交流電通過壓敏電阻R1、EMI濾波器(L1、C2)，經(jīng)D1、C3整流、濾波后，得到紋波較大的直流電，送入高頻變壓器Tl。只要合理地選擇安全電容Cl和EMI濾波器(L1、C2)的元件值，就能使開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁輻射符合CISPR22 (FCCB)/EN55022B國際標(biāo)準(zhǔn)。Tl的次級線圈接肖特基二極管Q1，用于整流；R4、C7組成整流二極管的緩沖吸收電路，吸收二極管Ql換流關(guān)斷過程中的反向尖峰電壓；C4、C5為相同的電解電容并聯(lián)，可減小濾波電容的等效電感，減小次級線圈輸出端的紋波電壓；L2、C6可濾除開關(guān)噪聲。Tl次級線圈電路可將次級線圈輸出端方波電壓整流成單向脈動直流并將其平滑成低紋波的直流電壓。T0P249Y是Power Integration公司的TopSwitchll系列產(chǎn)品，它便于實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計的交流輸入電壓范圍是85V 265V。它能同時實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、從外部設(shè)定極限電流、降低最大占空比等功能。T0P249Y具有頻率抖動特性，這對降低電磁干擾很有幫助。T0P249Y的I引腳用于占空比控制，根據(jù)反饋電壓改變占空比，調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定輸出；2引腳提供線電壓的過壓、欠壓等自動監(jiān)測和調(diào)整；3引腳通常與三極管相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)控制，當(dāng)三極管導(dǎo)通，3引腳接地，T0P249Y正常工作，當(dāng)三極管斷開，3引腳類于懸空，T0P249Y失能；4引腳為T0P249Y內(nèi)部MOSFET的源極，6引腳為內(nèi)部MOSFET的漏極， 作為開關(guān)使用，提供給高頻變壓器；5引腳為頻率引腳，接地時T0P249Y的工作開關(guān)頻率為 132KHZ。R3為為欠壓或過壓檢測電阻，并能給線路提供電壓前饋，以減少開關(guān)頻率的波動。 D2、D3構(gòu)成漏極鉗位電路，可吸收內(nèi)部MOSFET關(guān)斷時由高頻變壓器Tl初級漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)MOSFET不受損。電阻R5用來從外部設(shè)定功率開關(guān)管的漏極極限電流，使之略高于滿載或輸入欠壓時的漏極峰值電流，這就允許在電源起動過程中或輸出負(fù)載不穩(wěn)定但未出現(xiàn)飽和的情況下采用較小尺寸的高頻變壓器。當(dāng)輸入直流電壓過壓時，R5還能自動降低最大占空比Dmax，對最大負(fù)載功率加以限制。[0032]精密光耦反饋電路由線性光電耦合器PC817A、穩(wěn)壓管D7、電阻R6、R8組成。輸出電壓Uo經(jīng)過光耦去改變T0P249Y的I引腳電流1C，使占空比發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)Uo保持不變。反饋繞組的輸出電壓經(jīng)D3、C8整流濾波后，給光耦中的接收管提供偏壓。ClO還與R14 一起構(gòu)成尖峰電壓濾波器，使偏置電壓在負(fù)載較重時能保持恒定。[0033]圖2中，開關(guān)電源的輸出電壓VCC輸入到后級保護(hù)電路以及鉗位穩(wěn)壓電路；A、B點(diǎn)通過電阻、穩(wěn)壓管連接三極管Q2、Q3，與18V輸出過壓保護(hù)電路一起實(shí)現(xiàn)對T0P249Y的開關(guān)控制。[0034]2.輸出過壓保護(hù)模塊[0035]輸出過壓保護(hù)電路分為兩部分，一路是開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路，如圖3 所示；另一路是18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路，如圖4所示。[0036]當(dāng)開關(guān)電源模塊輸出VCC因某種原因增加時(假設(shè)為VCC為30V時)，D22、D23 穩(wěn)壓管導(dǎo)通，分別觸發(fā)快速可控硅Q12、Q13使之導(dǎo)通，三端可調(diào)恒流源NI的輸出電流通過 Q12、Q13流入地，則關(guān)斷T6、T7，使輸出電壓為零，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源輸出的雙重過壓保護(hù)。 其中，T6、T7組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，可通過大電流；快速可控硅使用MCR100-6，R30、R31的作用是減小快速可控硅輸入端的偏置電流。圖3中，C點(diǎn)連接輸出鉗位穩(wěn)壓電路，D點(diǎn)連接過流保護(hù)電路的MOS管。[0037]開關(guān)電源輸出過壓保護(hù)電路使用了雙冗余電路，兩個電路結(jié)構(gòu)完全一致，提高過壓保護(hù)的可靠性。[0038]當(dāng)最終輸出電壓18V因某種原因增加時(假設(shè)增加到21V)，D1UD13穩(wěn)壓管導(dǎo)通， 分別觸發(fā)快速可控硅Q4、Q6，導(dǎo)通光電耦合器U2、U4，通過A、B點(diǎn)連接的三極管Q2、Q3基極電平被拉成低電平，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)電源芯片T0P249Y的遠(yuǎn)程失能控制，T0P249Y停止工作，VCC 電壓為零，最終輸出電壓為零，實(shí)現(xiàn)輸出過壓保護(hù)。圖中R11、R15的作用是減小快速可控硅輸入端的偏置電流。[0039]18V輸出過壓保護(hù)電路使用了雙冗余電路，兩個電路結(jié)構(gòu)完全一致，提高過壓保護(hù)的可靠性。[0040]3.輸出鉗位穩(wěn)壓模塊[0041]圖5為輸出端鉗位穩(wěn)壓電路。R35為小阻值大功率的取樣電阻，阻值為7. 5Ω。利用D19、D28穩(wěn)壓管，使Q14的發(fā)射極電壓鉗位到10V，基極電壓為10. 7V，通過調(diào)節(jié)電位器Wl 和選擇恰當(dāng)?shù)碾娮鑂21、R32，使輸出電壓穩(wěn)定在18V。[0042]由于R35的存在，輸出電壓18V存在一定的紋波。紋波電壓不應(yīng)超過輸出直流電Oο壓18V的5%，即紋波最大絕對值為0.9V，則電源的電流最大容限為# = 0.121圖中，E/ V-!) D點(diǎn)是取樣電壓點(diǎn)，連接輸出過流保護(hù)電路中運(yùn)放的反相輸入端。[0043]4.輸出過流保護(hù)模塊[0044]圖6為單路輸出過流保護(hù)電路。由圖5知，18V輸出接負(fù)載時，所有電流灌入R35。 當(dāng)電流通過取樣電阻R35時，在取樣電阻上產(chǎn)生壓降，將電流轉(zhuǎn)換成取樣電壓。U7為三端集成穩(wěn)壓器78L08，通過R37、R39得到一個設(shè)定好的電壓閾值。將取樣電壓和預(yù)先設(shè)定好的電壓閾值進(jìn)行比較取樣電壓輸入到U5的4腳反相輸入端，閾值電壓接U5的5腳同相輸入端，若取樣電壓高于設(shè)置好的閾值電壓，U5的2腳輸出低電平,產(chǎn)生下降沿脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U9，產(chǎn)生暫穩(wěn)態(tài)，輸出高電平，導(dǎo)通MOS管Q8，圖2中的電流源NI產(chǎn)生的控制電流灌入地，則T6、T7關(guān)斷，斷開輸出，實(shí)現(xiàn)過流保 護(hù)。R43、R41、R45、C27、C29、C31組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U9的配置電路，決定了 U9的暫穩(wěn)態(tài)時間。[0045]電源輸出過流保護(hù)電路使用了雙冗余電路，兩個電路結(jié)構(gòu)完全一致，提高過流保護(hù)的可靠性。
權(quán)利要求1.一種基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，它包括開關(guān)電源模塊，它將127V交流電轉(zhuǎn)換為23V直流電后分別與輸出過壓保護(hù)模塊、輸出過流保護(hù)模塊以及輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，輸出鉗位穩(wěn)壓模塊則輸出18V直流電，輸出過壓保護(hù)模塊和輸出過流保護(hù)模塊的輸出端則分別與輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，其特征是，所述輸出過壓保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用快速可控硅，在過壓時切斷后級輸出，保證最大開路電壓不超過18. 6V ;輸出鉗位穩(wěn)壓模塊，利用穩(wěn)壓管，將電壓鉗位在18V ;輸出過流保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)過流時的快速保護(hù)，保證最大短路電流不超過IOOmA0
2.如權(quán)利要求I所述的基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，其特征是，所述開關(guān)電源模塊開關(guān)電源芯片TOP249Y，它的輸入端與整流電路連接，整流電路經(jīng)扼流線圈和電容C2組成的EMI濾波器與交流電連接；欠壓檢測電阻R3給線路提供電壓前饋，以減少開關(guān)頻率的波動；D2、D3構(gòu)成漏極鉗位電路，吸收TOP249Y內(nèi)部MOSFET關(guān)斷時由高頻變壓器Tl初級漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)MOSFET不受損；電阻R5用來從外部設(shè)定功率開關(guān)管的漏極極限電流，使之略高于滿載或輸入欠壓時的漏極峰值電流；當(dāng)輸入直流電壓過壓時，R5自動降低最大占空比Dmax,對最大負(fù)載功率加以限制；開關(guān)電源芯片T0P249Y還與高頻變壓器連接，高頻變壓器的輸出電壓Uo經(jīng)過光耦去改變T0P249Y的I引腳電流1C，使占空比發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)Uo保持不變；反饋繞組的輸出電壓經(jīng)D3、C8整流濾波后，給光耦中的接收管提供偏壓；C10還與R14 —起構(gòu)成尖峰電壓濾波器，使偏置電壓在負(fù)載較重時保持恒定；Tl的次級線圈接肖特基二極管Q1，用于整流；R4、C7組成整流二極管的緩沖吸收電路，吸收二極管Ql換流關(guān)斷過程中的反向尖峰電壓；C4、C5為相同的電解電容并聯(lián)，減小濾波電容的等效電感，減小次級線圈輸出端的紋波電壓；L2、C6濾除開關(guān)噪聲；T1次級線圈電路將次級線圈輸出端方波電壓整流成單向脈動直流并將其平滑成低紋波的直流電壓。
3.如權(quán)利要求I所述的基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，其特征是，所述輸出過壓保護(hù)模塊輸出過壓保護(hù)電路分為兩部分，一路是開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路，另一路是18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路；其中，開關(guān)電源輸出過壓雙冗余保護(hù)電路包括結(jié)構(gòu)相同的兩個支路，它們分別與開關(guān)電源模塊輸出端連接，每個支路都是由一個二極管、一個穩(wěn)壓管串聯(lián)而成，穩(wěn)壓管通過以電阻與可控硅觸發(fā)端連接；兩可控硅的一端接地，另一端均與三極管T7的基極連接，三極管T7、T6組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)；18V輸出過壓雙冗余保護(hù)電路也包括結(jié)構(gòu)相同的兩個支路，每個支路均包括一對反接的穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與可控硅的觸發(fā)端連接，可控硅的一端接地，另一端與光耦合器連接。
4.如權(quán)利要求I所述的基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，其特征是，所述輸出過流保護(hù)模塊包括兩個結(jié)構(gòu)相同的支路，每個支路均包括一個穩(wěn)壓芯片、運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。當(dāng)電流通過取樣電阻時，在取樣電阻上產(chǎn)生壓降，這個電壓經(jīng)過和預(yù)先設(shè)定好的閾值進(jìn)行比較取樣電壓輸入到運(yùn)放U5的4腳反相輸入端，閾值電壓接運(yùn)放U5的5腳同相輸入端,若取樣電壓高于設(shè)置好的閾值電壓，U5的2腳輸出低電平,產(chǎn)生下降沿脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，輸出控制電平，關(guān)斷輸出，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
5.如權(quán)利要求I所述的基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，其特征是，所述輸出鉗位穩(wěn)壓模塊包含一個取樣電阻R35，它經(jīng)二極管D18接18V輸出，所有電流灌入R35，二極管D18兩端并聯(lián)有串聯(lián)的D19、D28穩(wěn)壓管，三極管Q14的發(fā)射極與D19 —端連接，將 電壓鉗位到10V，基極電壓為10. 7V，與調(diào)節(jié)電位器連接，使輸出電壓穩(wěn)定在18V，輸出電壓中的紋波電壓不應(yīng)超過輸出電壓直流18V的5%。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于雙冗余保護(hù)電路的18V礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源，它可有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)動作，并防止火花的產(chǎn)生，從而滿足安全要求。它包括開關(guān)電源模塊，它將127V交流電轉(zhuǎn)換為23V直流電后分別與輸出過壓保護(hù)模塊、輸出過流保護(hù)模塊以及輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，輸出鉗位穩(wěn)壓模塊則輸出18V直流電，輸出過壓保護(hù)模塊和輸出過流保護(hù)模塊的輸出端則分別與輸出鉗位穩(wěn)壓模塊連接，所述輸出過壓保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用快速可控硅，在過壓時切斷后級輸出，保證最大開路電壓不超過18.6V；輸出鉗位穩(wěn)壓模塊，利用穩(wěn)壓管，將電壓鉗位在18V；輸出過流保護(hù)模塊，采用雙冗余結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)放和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)過流時的快速保護(hù)，保證最大短路電流不超過100mA。
文檔編號H02M7/02GK202634297SQ20122027569
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者周風(fēng)余, 王虎升, 臺述鵬, 袁憲鋒, 郭丹, 王小龍, 王然 申請人:山東大學(xué)