專利名稱：具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應用爆炸危險性氣體環(huán)境中的交直流電源變換領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于安裝在危險場所(如礦山、化工、冶金、石油、環(huán)保等場)，向本質(zhì)安全型電氣供電設(shè)備供電的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源。
背景技術(shù)：
在礦山、化工、冶金、石油、環(huán)保等領(lǐng)域中，為確保工作人員的生命安全和生產(chǎn)裝置的財產(chǎn)安全，已經(jīng)將防爆技術(shù)應用于各個行業(yè)及相關(guān)專業(yè)，形成一系列的行業(yè)、國家和國際標準，并隨著工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。對于自動化儀表、控制裝置等，最常用的防爆形式是本安型、隔爆型和增安型。由于本安型防爆形式與其他防爆形式相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、容易操作、維護方便等特點，因此這種本安防爆技術(shù)得到了更為廣泛的應用。煤炭工業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國煤炭資源豐富，在未來相當長的時期內(nèi)，以煤為主的能源供應格局不會改變。我國煤炭工業(yè)“十五”和“十一五”時期的重要發(fā)展目標是煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實施大集團戰(zhàn)略，淘汰落后生產(chǎn)線，提高煤礦生產(chǎn)技術(shù)裝備水平和采煤機械化程度。按照這一目標要求，各煤礦企業(yè)集團必須積極推進采煤工藝改革和技術(shù)改造，做到壁式正規(guī)化開采。加快提升煤炭生產(chǎn)和設(shè)備制造技術(shù)水平，采用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)，加快高產(chǎn)高效礦井建設(shè)。提高煤礦裝備現(xiàn)代化、系統(tǒng)自動化、管理信息化水平，淘汰落后的技術(shù)裝備與工藝，推動煤炭工業(yè)科技進步和生產(chǎn)發(fā)展。提高煤炭重大技術(shù)裝備研發(fā)和制造能力，促進重大裝備制造國產(chǎn)化，盡快達到世界先進水平。隔爆兼本質(zhì)安全型防爆電源是一個非常關(guān)鍵的設(shè)備，利用隔爆兼本質(zhì)安全型防爆電源可組成煤礦井下先進的控制系統(tǒng)。隨著我國煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)升級步伐的加快，國家關(guān)于煤炭工業(yè)的宏觀調(diào)控及重大設(shè)備國產(chǎn)化政策的進一步推進，“十二五”期間國內(nèi)將重點研制程控自動化的煤機設(shè)備，這就需要配套研制關(guān)聯(lián)的、先進的隔爆兼本質(zhì)安全型防爆電源。在煤礦自動化控制設(shè)備領(lǐng)域，經(jīng)常需要直流供電電源，特別是能適應寬范圍輸入及ia等級的防爆電源需求量最多。煤礦井下給自動控制設(shè)備的供電電壓一般為AC127V， 而井上的供電電壓多為AC220V，同時井下各種采煤機械設(shè)備的功率一般較大，很多未采用中壓軟啟動設(shè)備，且地面到地下配電線路長，在電機啟動和工作過程中，電網(wǎng)大幅度跌落， 極限情況時可跌落到只有正常供電電壓的50 %，這將導致井下供電電壓不穩(wěn)定而使設(shè)備工作不正常，因此需要研制寬范圍的直流防爆供電電源，特別是供電電壓范圍為AC60V AC240V的防爆電源，能提高終端產(chǎn)品對供電電壓大幅度變化的抵御和適應能力，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行，在井下最受歡迎。再者，煤礦井下環(huán)境惡劣，存在瓦斯、煤塵等多種危險性、爆炸性物質(zhì)，特別是高瓦斯礦井，對防爆電源的防爆要求很高，目前絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的防爆電源，其本安防爆等級為ib，因此研制ia等級的防爆電源，提高產(chǎn)品在高瓦斯礦井中運行的防爆等級，在煤礦井下顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容[0006]本實用新型的目的是提供具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，本實用新型防爆電源的目的是提高防爆電源的輸入電壓變化適應范圍，使其能充分適應波動范圍比常規(guī)更大的供電輸入。提高防爆電源的本安防爆級別，使其能在比常規(guī)更危險的地方使用。提高防爆電源的帶載啟動能力，使其能在額定負載下帶載啟動。提高防爆電源的供電恢復能力，使其在過載保護后當故障消除時能自動恢復供電。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，包括AC/DC電源變換模塊，該AC/DC電源變換模塊將具有寬范圍的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓輸出；以及本安輸出保護模塊，本安輸出保護模塊將取樣的輸出電流處理成與輸出電流成線性關(guān)系的電壓值后，將該電壓值與AC/DC電源變換模塊輸出的電壓一起加到本安輸出保護模塊的保護電路輸入端，經(jīng)過保護電路的處理以實現(xiàn)過流、過壓、短路及輕載保護。采用了上述方案，本實用新型防爆電源能提高防爆電源的輸入電壓變化適應范圍，使其能充分適應60-240V波動范圍的供電輸入。本實用新型防爆電源由外部輸入 DC12. 6V直流電壓，經(jīng)過取樣電阻獲得一個與輸出電流成線性的微電壓值，經(jīng)過電流檢測電路處理后獲得一個0-10V的電壓值，該電壓值與輸出電流成線性關(guān)系。該電壓值與直流本安輸出電壓一起加到保護電路的輸入端，每級保護電路根據(jù)這兩個電壓值與基準電壓值的比較，實現(xiàn)過流、過壓、短路及輕載保護，控制對應的電子開關(guān)產(chǎn)生保護動作，實現(xiàn)本安輸出電壓的保護。

圖1表示實用新型防爆電源外觀及內(nèi)部布置圖；圖2表示本實用新型防爆電源電路框圖；圖3表示本實用新型防爆電源AC/DC電壓變換模塊的原理圖；圖4表示本實用新型的本安輸出保護模塊三級保護電路的框圖；圖5表示本實用新型本安輸出保護模塊單級保護電路框圖；圖6表示本實用新型本安輸出保護模塊的原理圖。
具體實施方式
參照圖1，表示寬范圍ia等級的防爆電源裝配在隔爆箱內(nèi)中的機械結(jié)構(gòu)剖面圖， 防爆電源交流電壓的引入采用大喇叭嘴1和交流接線端子3，防爆電源本安輸出保護模塊采用直流本安接線端子4和小喇叭嘴2，隔爆箱體內(nèi)裝有二個獨立的AC/DC灌封電源模塊 5，構(gòu)成獨立的兩路電源輸出。防爆電源的具體電路結(jié)構(gòu)如下參照圖2，防爆電源由AC/DC電源變換模塊10和本安輸出保護模塊20。其中，AC/ DC電源變換模塊將具有寬范圍的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓輸出，AC/DC電源變換模塊可接收60 MOV的輸入電壓，在本實施例中，輸入AC127V交流電壓，輸出為12. 6V 直流電壓。本安輸出保護模塊，本安輸出保護模塊20將取樣的輸出電流處理成與輸出電流成線性關(guān)系的電壓值后，將該電壓值與AC/DC電源變換模塊輸出的電壓一起加到本安輸出保護模塊的保護電路輸入端，經(jīng)過保護電路的處理以實現(xiàn)過流、過壓、短路及輕載保護。本安輸出保護模塊20輸入12. 6V直流電壓，輸出12. 4V直流電壓。AC/DC電源變換模塊10和本安輸出保護模塊之間采用2根導線連接。參照圖3，AC/DC電源變換模塊包括EMC抗干擾濾波電路、輸入整流濾波電路、開關(guān)電源芯片、高頻開關(guān)變壓器、電壓反饋電路、輸出整流濾波電路以及反饋整流濾波電路。參照圖3，EMC抗干擾濾波電路主要由電阻、共模扼流圈、差模抑制電容、共模抑制電容組成，電阻用于消除可能在濾波器中出現(xiàn)的靜電積累，共模扼流圈的兩個線圈匝數(shù)相等，對差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是方向相反、互相抵消的，但對共模干擾信號，能夠得到一個大的電感量呈現(xiàn)高阻抗，以獲得最大的濾波效果，因此對其有良好的抑制作用，差模抑制電容被用來衰減差模干擾，共模抑制電容用來衰減共模干擾。參照圖3，輸入整流濾波電路將寬范圍的交流輸入電壓進行整流及濾波形成直流電壓。輸入整流濾波電路主要由橋式直流橋堆BDl和濾波電容C5組成，輸入整流濾波電路把50Hz的交流工頻電壓變成直流。參照圖3，開關(guān)電源芯片Ul將輸入整流濾波電路輸出的直流電壓進行開通和關(guān)斷，輸出高頻脈沖電壓，開關(guān)電源芯片為TOPXXX系列芯片。參照圖3，高頻開關(guān)變壓器Tl將開關(guān)電源芯片輸入的高頻脈沖電壓變換為低壓的脈沖電壓輸出。參照圖3，電壓反饋電路檢測高頻開關(guān)變壓器輸出的脈沖電壓誤差信號，經(jīng)反饋整流濾波后反饋到開關(guān)電源芯片，通過開關(guān)電源芯片對輸出電壓進行精確的調(diào)整，使輸出電壓保持恒定。電壓反饋電路由誤差放大器、光電隔離耦合器U2組成。誤差放大器由三端穩(wěn)壓器TL431和電阻R15、電阻R16組成。高頻開關(guān)變壓器的輸出電壓經(jīng)R15，R16分壓后得到取樣電壓，與三端穩(wěn)壓器TL431內(nèi)部2. 50V基準電壓源進行比較之后，輸出誤差電流信號 (三端穩(wěn)壓器TL431內(nèi)部包含2. 50V基準電壓源、誤差放大器和開關(guān)式晶體管驅(qū)動器，用來作為開關(guān)電源芯片的外部誤差放大器)。再通過PC817型光電隔離耦合器U2流入開關(guān)電源芯片的控制端，直接控制輸出占空比，獲得穩(wěn)定電壓輸出。改變電阻R15與電阻R16的分壓比，可以調(diào)整輸出電壓的標稱值?？刂骗h(huán)路的頻率響應由與光電隔離耦合器U2發(fā)射極連接的電阻Rll和電容C15的大小所決定，Rll的阻值范圍是6. 2 Ω 15 Ω。通過電壓反饋電路，當交流輸入電壓在AC60 MOV范圍內(nèi)變化、負載或環(huán)境條件改變時能及時反饋，檢測出輸出電壓的變化量并輸送至開關(guān)電源芯片，以對輸出電壓進行精確的調(diào)整，使輸出電壓保持恒定。參照圖3，反饋整流濾波電路與高頻開關(guān)變壓器Tl的偏置繞組連接，反饋整流濾波電路由二極管D5、電阻R10、電容C13組成，其中二極管D5、電容C13用來對變壓器偏置繞組耦合到的脈沖電壓進行整流和平滑濾波以減少其直流輸出電壓的紋波，同時防止空載到滿載的瞬態(tài)期間偏置電壓的下降。電阻RlO與電容C13—起構(gòu)成尖峰電壓濾波器，用來實現(xiàn)漏感尖峰濾波，使偏置電壓在負載較重或變化很大時仍能保持恒定。參照圖3，輸出整流濾波電路將高頻開關(guān)變壓器Tl輸出的電壓進行整流和平滑濾波以減少其直流輸出電壓的紋波。輸出整流濾波電路由二極管D4、電容C9、電容C10、電容 C11、電容C12、共模扼流圈L2組成。參照圖3，AC/DC電源變換模塊10的工作過程如下當外部127V交流輸入電壓從防爆電源的大喇叭嘴引入至AC/DC電源變換模塊時，首先由EMC抗干擾濾波電路對其進行抗干擾濾波處理，然后進行整流濾波，輸出DC180左右的直流電壓，通過開關(guān)電源芯片Ul的開通和關(guān)斷，在高頻開關(guān)變壓器Tl的初級繞組得到頻率為132KHZ的高頻高壓脈沖電壓，通過高頻開關(guān)變壓器Tl的磁場耦合，在高頻開關(guān)變壓器Tl次級繞組和補償級繞組分別得到頻率為132KHZ的高頻低壓脈沖電壓，次級繞組的感應電壓經(jīng)輸出整流濾波電路進行整流和濾波處理后輸出12. 6V的直流電壓，補償級繞組感應電壓經(jīng)二極管整流濾波電路后輸出 4. 8-5. 8V的直流控制電壓。當出現(xiàn)輸入電壓大幅度變化、負載變化、溫度變化等因數(shù)時，通過電壓反饋電路檢測到輸出電壓的改變，控制電壓改變，電壓反饋電路檢測的變化量輸送至開關(guān)電源芯片觸發(fā)脈沖寬度改變，以保證輸出電壓的穩(wěn)定。通過以上的分析可以得出，由于AC/DC電源變換模塊10的作用，能使本實用新型防爆電源的交流輸入電壓在AC60 MOV范圍內(nèi)變化、負載或環(huán)境條件改變時能及時反饋、 檢測并進行閉環(huán)調(diào)整，使輸出電壓保持恒定。參照圖4，本實用新型的本安輸出保護模塊由三級結(jié)構(gòu)相同的保護電路組成，為了便于說明，取其中的一級保護電路進行說明。參照圖5，為第一級保護電路的電路方框圖，其包括基準電壓輸出電路21，短路保護檢測電路22，過壓保護檢測電路27、電流檢測裝置，過流保護檢測電路M，輕載保護檢測電路25，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20，電子開關(guān)。下面對各部分電路進行詳細說明參照圖6，(本安輸出保護模塊的三級結(jié)構(gòu)相同的保護電路的原理圖，為了便于說明，取其中的一級保護電路進行說明)，基準電壓輸出電路21提供基準比較電壓值?；鶞孰妷狠敵鲭娐酚扇朔€(wěn)壓器PWl及第一電阻R17、第二電阻R18和第四電阻R20組成，第一電阻R17、第二電阻R18和第四電阻R20依次串聯(lián)，三端穩(wěn)壓器PWl的調(diào)整端連接在第一電阻17與第二電阻18之間。基準電壓輸出電路21為各后級的各保護檢測電路提供精密基準比較電壓。圖6示意出了第一級過壓保護檢測電路27的結(jié)構(gòu)，該過壓保護檢測電路27接收來自于本安輸出保護模塊輸出端的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電壓是否過壓。 過壓保護檢測電路由電阻R19、R21、比較器U1A、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20、電子開關(guān)Ql組成， 其過壓保護工作過程是一旦本安輸出保護模塊的輸出端V0、V-出現(xiàn)高壓，由采樣電阻R19、 R21采得電壓，經(jīng)比較器UlA比較后輸出低電平，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20輸出高電平控制 Ql截止，實現(xiàn)第一級輸出過壓保護。第二級過壓保護檢測電路和第三級過壓保護檢測電路的結(jié)構(gòu)與第一級過壓保護檢測電路相同，通過三級過壓保護檢測電路的作用，實現(xiàn)多級過壓保護。圖6示意出了第一級短路保護檢測電路22的結(jié)構(gòu)。該短路保護檢測電路22接收來自于本安輸出保護模塊輸出端的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端是否短路。該短路保護檢測電路由電阻R22、電阻R23、電阻R25、比較器U1C、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20、電子開關(guān) Ql組成，電阻R22、電阻R23、電阻R25構(gòu)成分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和路基準電壓輸出電路21組成短路保護基準比較電壓，其短路保護工作過程是一旦本安輸出保護模塊的輸出端W、V-出現(xiàn)短路，比較器UlC比較后輸出低電平，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20輸出高電平控制電子開關(guān)Ql 截止，實現(xiàn)第一級短路保護。第二級短路保護檢測電路和第三級短路保護檢測電路的結(jié)構(gòu)與第一級短路保護檢測電路相同，通過三級短路保護檢測電路的作用，實現(xiàn)多級短路保護。圖6示意出了第一級電流檢測裝置的結(jié)構(gòu)。電流檢測裝置將來自于本安輸出保護模塊輸出端的電流處理后獲得一個0-10V的電壓值，該電壓值與輸出電流成線性關(guān)系。電流檢測裝置由電流取樣器和電流檢測電路23組成。電流取樣器為取樣電阻R31，經(jīng)過取樣電阻R31獲得一個與輸出電流成線性的微電壓值。電流檢測電路由電阻R30、電阻R40、高端電流檢測芯片U30組成，電流檢測電路將取樣電阻輸出的微電壓值處理后獲得一個0-10V 的電壓值，該電壓值與輸出電流成線性關(guān)系。圖6示意出了第一級過流保護檢測電路M的結(jié)構(gòu)。過流保護檢測電路M接收來自于電流檢測裝置輸出的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電流是否過流。該過流保護電路由電阻R30、電阻R40、高端電流檢測芯片U30、比較器U1B、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20、電子開關(guān)Ql組成，其過流保護工作過程是一旦本安輸出保護模塊的輸出端W、V-出現(xiàn)過流， 由采樣電阻R31采得電壓，通過電阻R30、電阻R40、高端電流檢測芯片U30放大，再經(jīng)過比較器UlB比較后輸出低電平，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20輸出高電平控制Ql截止，實現(xiàn)第一級過流保護。過流保護期間由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2定時發(fā)脈沖進行檢測，嘗試恢復供電， 一旦過流故障消除時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2就自動輸出低電平控制電子開關(guān)Ql開通，恢復圖6示意出了第一級輕載保護檢測電路25的結(jié)構(gòu)。輕載保護檢測電路25接收來自于電流檢測裝置輸出的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電流是否輕載。輕載保護檢測電路25電路由電阻R22、電阻R23、電阻R25、比較器U1D、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20、電子開關(guān)Ql組成，電阻R22、電阻R23、電阻R25組成的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和基準電壓輸出電路21 組成輕載保護基準比較電壓，其輕載保護工作過程是一旦本安輸出保護模塊的輸出端V0、 V-出現(xiàn)輕載，經(jīng)比較器UlD比較后輸出低電平，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2輸出高電平控制電子開關(guān)Ql截止，實現(xiàn)第一級輕載保護。第二級輕載保護檢測電路和第三級輕載保護檢測電路的結(jié)構(gòu)與第一級輕載保護檢測電路相同，通過三級輕載保護檢測電路的作用，實現(xiàn)多級輕載保護。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20根據(jù)過壓保護檢測電路、短路保護檢測電路、過流保護檢測電路、輕載保護檢測電路提供的電信號，輸出控制開關(guān)電平信號。所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為 555定時器。電子開關(guān)Ql根據(jù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2提供的控制信號進行導通或關(guān)斷。本安輸出保護模塊20的工作過程為基準電壓電路21產(chǎn)生標準的基準電壓，用于給過壓保護檢測電路27、短路保護檢測電路22、過流保護檢測電路M、輕載保護檢測電路25提供基準比較電壓。本安輸出保護模塊20輸出電壓直接反饋到過壓保護檢測電路27 的輸入端，當本安輸出保護模塊20過壓時，過壓保護檢測電路27輸出低電平，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2輸出高電平，電子開關(guān)Ql斷開，實現(xiàn)本安輸出端過壓保護。本安輸出保護模塊 20輸出電壓直接反饋到短路保護檢測電路22的輸入端，當本安輸出保護模塊20出端短路時，短路保護檢測電路22輸出低電平，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2輸出高電平，電子開關(guān)Ql斷開，實現(xiàn)本安輸出保護模塊20輸出端短路保護。通過電流檢測電路23檢測本安輸出保護模塊20輸出端電流的大小，其輸出電壓連接到過流保護檢測電路對的輸入端；當本安輸出保護模塊20輸出端過流時，過流保護檢測電路M輸出低電平，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U2輸出高電平，電子開關(guān)Ql斷開(暫態(tài))，實現(xiàn)本安輸出保護模塊20輸出端過流保護。電子開關(guān) Ql斷開時間由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20的延時電路決定，當延時電路延時時間到時，由于這時過流保護檢測電路已輸出高電平，因此這時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將輸出低電平，電子開關(guān)接通(穩(wěn)態(tài))；當本安輸出端過流時該保護電路會周期性地出現(xiàn)上述電子開關(guān)斷開和接通過程， 目的是當過流保護后電路能持續(xù)檢測輸出負載電流的變化，當過流故障消除時本實用新型防爆電源能自動重新恢復供電。電流檢測電路23的輸出電壓同時連接到輕載保護檢測電路25的輸入端，當本安輸出保護模塊20輸出端輕載時，輕載保護檢測電路25輸出低電平， 使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路輸出高電平，電子開關(guān)斷開，實現(xiàn)本安輸出端輕載保護。 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說由以上描述可得出一系列的改進，這些改進應納入諸從屬權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。防爆電源模塊數(shù)量、外觀尺寸、形狀及安裝位置的改變，并不脫離從屬權(quán)利要求的保護范圍。AC/DC電壓變換模塊中開關(guān)電源芯片Ul型號的改變，開關(guān)頻率132KHZ的改變，光電隔離耦合器U2型號的改變，三端穩(wěn)壓器U3型號的改變，電壓反饋檢測及控制電路的改變，高頻開關(guān)變壓器Tl的改變，輸出電壓V+大小的改變，并不脫離從屬權(quán)利要求的保護范圍。本安輸出保護電路中高端電流檢測芯片U30型號的改變，三端穩(wěn)壓器PWl型號的改變，比較器Ul型號的改變，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路U20型號的改變，電子開關(guān)Ql 型號的改變，并不脫離從屬權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于，包括AC/DC電源變換模塊，該AC/DC電源變換模塊將具有寬范圍的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓輸出；以及本安輸出保護模塊，本安輸出保護模塊將取樣的輸出電流處理成與輸出電流成線性關(guān)系的電壓值后，將該電壓值與AC/DC電源變換模塊輸出的電壓一起加到本安輸出保護模塊的保護電路輸入端，經(jīng)過保護電路的處理以實現(xiàn)過流、過壓、短路及輕載保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述 AC/DC電源變換模塊包括輸入整流濾波電路，將寬范圍的交流輸入電壓進行整流及濾波形成直流電壓；以及開關(guān)電源芯片，將輸入整流濾波電路輸出的直流電壓進行開通和關(guān)斷，輸出高頻脈沖電壓；以及高頻開關(guān)變壓器，將開關(guān)電源芯片輸入的高頻脈沖電壓變換為低壓的脈沖電壓輸出；以及電壓反饋電路，檢測高頻開關(guān)變壓器輸出的脈沖電壓誤差信號，經(jīng)反饋整流濾波后反饋到開關(guān)電源芯片；以及輸出整流濾波電路，將高頻開關(guān)變壓器輸出的脈沖電壓進行整流和平滑濾波以減少其直流輸出電壓的紋波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述 AC/DC電源變換模塊還包括一個EMC抗干擾濾波電路，該EMC抗干擾濾波電路的輸出端與輸入整流濾波電路的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述電壓反饋電路由光電隔離耦合器和誤差放大器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述AC/DC電源變換模塊還包括一個與高頻開關(guān)變壓器的偏置繞組連接的反饋整流濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于反饋整流濾波電路由整流濾波器和尖峰電壓濾波器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于，本安輸出保護模塊包括基準電壓輸出電路，提供基準比較電壓值；以及過壓保護檢測電路，接收來自于本安輸出保護模塊輸出端的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電壓是否過壓；以及短路保護檢測電路，接收來自于本安輸出保護模塊輸出端的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端是否短路；以及電流檢測裝置，將來自于本安輸出保護模塊輸出端的電流處理后獲得一個0-10V的電壓值，該電壓值與輸出電流成線性關(guān)系；以及過流保護檢測電路，接收來自于電流檢測裝置輸出的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電流是否過流；以及輕載保護檢測電路，接收來自于電流檢測裝置輸出的電壓，判斷本安輸出保護模塊輸出端的電流是否輕載；以及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，根據(jù)過壓保護檢測電路、短路保護檢測電路、過流保護檢測電路、 輕載保護檢測電路提供的電信號，輸出開關(guān)電平信號；以及電子開關(guān)，根據(jù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路提供的控制信號進行導通或關(guān)斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于，所述電流檢測裝置包括電流取樣器，經(jīng)過取樣電阻獲得一個與輸出電流成線性的微電壓值；以及電流檢測電路，電流檢測電路將取樣電阻輸出的微電壓值處理后獲得一個0-10V的電壓值，該電壓值與輸出電流成線性關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述基準電壓輸出電路由三端穩(wěn)壓器及第一電阻、第二電阻和第四電阻組成，第一電阻、第二電阻和第四電阻依次串聯(lián)，三端穩(wěn)壓器的調(diào)整端連接在第一電阻與第二電阻之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為555定時器。
專利摘要本實用新型公開了具有寬電壓范圍及ia等級的防爆電源，包括AC/DC電源變換模塊，該AC/DC電源變換模塊將具有寬范圍的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定的直流電壓輸出；以及本安輸出保護模塊，本安輸出保護模塊將取樣的輸出電流處理成與輸出電流成線性關(guān)系的電壓值后，將該電壓值與AC/DC電源變換模塊輸出的電壓一起加到本安輸出保護模塊的保護電路輸入端，經(jīng)過保護電路的處理以實現(xiàn)過流、過壓、短路及輕載保護。本實用新型防爆電源能提高防爆電源的輸入電壓變化適應范圍，使其能充分適應波動范圍比常規(guī)更大的供電輸入。提高防爆電源的本安防爆級別，使其能在比常規(guī)更危險的地方使用。
文檔編號H02M1/14GK202309537SQ20112040217
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者蘭康平, 曹輝, 陳治勇, 雷馳 申請人:成都力拓電控技術(shù)有限公司