本發(fā)明涉及防爆電氣安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種本質(zhì)安全Buck電路的火花放電恒功率滅弧方法。

背景技術(shù)：
應(yīng)用于爆炸性氣體環(huán)境的本質(zhì)安全電路，按GB3836.4-2000標(biāo)準(zhǔn)定義為：在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件(包括正常工作和規(guī)定的故障條件)下產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路，其具體表現(xiàn)為：在IEC(InternationalElectrotechnicalCommission，國(guó)際電工委員會(huì))火花試驗(yàn)裝置上進(jìn)行規(guī)定條件的檢測(cè)試驗(yàn)，電路的任何一處出現(xiàn)短路、開(kāi)路和接地三種情況下均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體。對(duì)于本質(zhì)安全Buck電路，最危險(xiǎn)的放電形式之一是電感開(kāi)路處的火花放電(也稱為電弧放電)。電感開(kāi)路處的火花放電能量來(lái)源于兩處：一是電源、二是儲(chǔ)能元件電感和電容。目前常采用電火花動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與關(guān)斷、短路保護(hù)電路等滅弧方法來(lái)減小電火花能量。但是，上述方法的原理均以減小電火花能量為目標(biāo)，并未涉及電火花功率。眾所周知，能量是功率與時(shí)間的積分，同樣大小的放電能量既可能對(duì)應(yīng)較大的放電功率與較短的放電時(shí)間，也可能對(duì)應(yīng)較小的放電功率與較長(zhǎng)的放電時(shí)間。在實(shí)際檢測(cè)中，曾出現(xiàn)過(guò)“小”火花能夠引爆瓦斯，而“大”火花卻不能引爆瓦斯的“矛盾”現(xiàn)象，這說(shuō)明防止火花引爆需要首先滿足功率限制條件，然后再滿足能量限制條件。因此，需要一種首先限制電火花功率，然后再限制電火花能量的滅弧方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有本質(zhì)安全Buck電路未采用減小電火花功率來(lái)滅弧的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種本質(zhì)安全Buck電路的火花放電恒功率滅弧方法，所述本質(zhì)安全Buck電路包括控制電路和Buck電路，還包括火花放電恒功率電路、起弧觸發(fā)電路和封鎖電路，所述封鎖電路包括輸出封鎖電路和控制封鎖電路；所述輸出封鎖電路與所述Buck電路電連接，所述控制封鎖電路分別與所述控制電路和所述Buck電路電連接；所述起弧觸發(fā)電路分別與所述火花放電恒功率電路、輸出封鎖電路、控制封鎖電路電連接；所述火花放電恒功率電路與所述Buck電路電連接；所述火花放電恒功率電路，通過(guò)采集電感開(kāi)路處的電火花的電壓和電流，經(jīng)過(guò)信號(hào)整形和計(jì)算得到電火花的功率，與給定功率進(jìn)行比較，比較結(jié)果通過(guò)PWM調(diào)制方式控制開(kāi)關(guān)晶體管的占空比，實(shí)現(xiàn)開(kāi)路火花放電的恒功率控制；當(dāng)所述火花放電恒功率電路檢測(cè)到火花電壓達(dá)到最小建弧電壓的一半時(shí)，通過(guò)所述起弧觸發(fā)電路，同步觸發(fā)所述輸出封鎖電路和控制封鎖電路，保證所述火花放電恒功率電路去控制開(kāi)關(guān)晶體管。所述Buck電路包括電源、開(kāi)關(guān)晶體管、二極管、電感、電容和電阻；所述電源的正向端與所述開(kāi)關(guān)晶體管的漏極電連接，所述開(kāi)關(guān)晶體管的源極與所述二極管的陰極電連接，所述電感的一端與所述二極管的陰極電連接，所述電感的另一端通過(guò)分流器與所述電容的一端電連接，所述電容的另一端與所述二極管的陽(yáng)極電連接，所述二極管的陽(yáng)極與所述電源的負(fù)向端電連接，所述電阻與所述電容并聯(lián)。所述控制封鎖電路包括第二晶閘管、第三晶閘管和反向器；所述反向器的輸出端分別與所述第二晶閘管的門極和所述第三晶閘管的門極電連接；所述第二晶閘管的陽(yáng)極與所述電阻的一端電連接；所述第三晶閘管的陰極與所述開(kāi)關(guān)晶體管的柵極電連接。所述控制電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第二電容、第三電容、第一運(yùn)算放大器、第一限幅器、第一三角載波和第一比較器；所述第一電阻的一端與所述第二晶閘管的陰極電連接，所述第一電阻的另一端與所述第二電阻的一端電連接；所述第二電阻的另一端與所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接；所述第三電阻的一端與所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第三電阻的另一端接地；所述第一運(yùn)算放大器的同向輸入端接給定電壓，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與所述第四電阻的一端電連接，所述第四電阻的另一端與所述第三電容的一端電連接；所述第三電容的另一端與所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接；所述第二電容與所述第二電阻并聯(lián)；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與所述第一限幅器的輸入端電連接，所述第一限幅器的輸出端與所述第一比較器的一輸入端電連接；所述第一三角載波的輸出端與所述第一比較器的另一輸入端電連接；所述第一比較器的輸出端與所述第三晶閘管的陽(yáng)極電連接。所述火花放電恒功率電路包括第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第二比較器、第二三角載波、第二限幅器、乘法器和第四晶閘管；所述第五電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接，所述第五電阻的另一端與所述電感電連接；所述第六電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接，所述第六電阻的另一端接地；所述第七電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第七電阻的另一端分別與所述電容和所述電阻電連接；所述第八電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第八電阻的另一端與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端電連接；所述第九電阻的一端與所述第三運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接，所述第九電阻的另一端通過(guò)所述分流器的一端與所述電感電連接；所述第十電阻的一端與所述第三運(yùn)算放大器的同向輸入端電連接，所述第十電阻的另一端接地；所述第十一電阻的一端與所述第三運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第十一電阻的另一端通過(guò)所述分流器的另一端與所述電感電連接；所述第十二電阻的一端與所述第三運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第十二電阻的另一端與所述第三運(yùn)算放大器的輸出端電連接；所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述乘法器的一輸入端電連接，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與所述乘法器的另一輸入端電連接；所述乘法器的輸出端與所述第四運(yùn)算放大器的反向輸入端電連接，所述第四運(yùn)算放大器的同向輸入端接給定功率；所述第四運(yùn)算放大器的輸出端與所述第二限幅器的輸入端電連接，所述第二限幅器的輸出端與所述第二比較器的一輸入端電連接；所述第二三角載波的輸出端與所述第二比較器的另一輸入端電連接；所述第二比較器的輸出端與所述第四晶閘管的陽(yáng)極電連接，所述第四晶閘管的陰極與所述開(kāi)關(guān)晶體管的柵極電連接。所述輸出封鎖電路包括第十三電阻、第十四電阻、第一晶閘管和第一電容；所述第十四電阻與所述第一晶閘管串聯(lián)后，再與所述電阻并聯(lián)；所述第一電容的一端與所述第一晶閘管的門極電連接，所述第一電容的另一端與所述第一晶閘管的陰極電連接；所述第十三電阻的一端與所述第一晶閘管的門極電連接。所述起弧觸發(fā)電路為基本RS觸發(fā)器；所述基本RS觸發(fā)器的輸入端S與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端電連接，所述基本RS觸發(fā)器的輸入端R接高電平；所述基本RS觸發(fā)器的輸出端Q分別與所述第四晶閘管的門極、所述第十三電阻的另一端和所述反向器的輸入端電連接。所述第二晶閘管、第三晶閘管和第四晶閘管均為雙向晶閘管。所述開(kāi)關(guān)晶體管為NMOS晶體管或PMOS晶體管。本發(fā)明提供的本質(zhì)安全Buck電路的火花放電恒功率滅弧方法，通過(guò)增加火花放電恒功率電路、起弧觸發(fā)電路和封鎖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電感開(kāi)路處的火花放電恒功率控制，使得電火花放電功率小于最小點(diǎn)燃功率、電火花放電能量小于最小點(diǎn)燃能量，從而實(shí)現(xiàn)了電弧功率和電弧能量均小于最小點(diǎn)燃值的要求，以及電路結(jié)構(gòu)完備，同時(shí)兼顧正常運(yùn)行與開(kāi)路故障，保證了電感電路的本質(zhì)安全性能。附圖說(shuō)明圖1是現(xiàn)有具有控制電路的本質(zhì)安全Buck電路原理示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例本質(zhì)安全Buck電路的火花放電恒功率滅弧原理框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例本質(zhì)安全Buck電路的火花放電恒功率滅弧電路原理示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。圖1為現(xiàn)有具有控制電路的本質(zhì)安全Buck電路原理示意圖。Buck電路包括電源E、開(kāi)關(guān)晶體管M1、二極管D、電感L、電容C和電阻R；電源E的正向端與開(kāi)關(guān)晶體管M1的漏極電連接，開(kāi)關(guān)晶體管M1的源極與二極管D的陰極電連接，電感L的一端與二極管D的陰極電連接，電感L的另一端與電容C的一端電連接，電容C的另一端與二極管D的陽(yáng)極電連接，二極管D的陽(yáng)極與電源E的負(fù)向端電連接，電阻R與電容C并聯(lián)。控制電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C2、電容C3、運(yùn)算放大器A1、限幅器U3、三角載波U2和比較器U1；電阻R1的一端與電阻R的一端電連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端電連接；電阻R2的另一端與運(yùn)算放大器A1的反向輸入端電連接；電阻R3的一端與運(yùn)算放大器A1的反向輸入端電連接，電阻R3的另一端接地；運(yùn)算放大器A1的同向輸入端接給定電壓，運(yùn)算放大器A1的輸出端與電阻R4的一端電連接，電...