CN101572478A - 一种具有本质安全模块的开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有短路火花小和多种保护的本质安全模块开关电源，所述的安全模块开关电源，包括交直流输入、输入EMI滤波器、输入整流滤波电路、DC－DC变换电路、IC2反馈控制，双重稳压恒流电路，输出过压保护电路、PWMIC1功率限制、输出整流滤波电路、输出电子开关、双重稳压恒流电路，输出过压保护电路、输出端功率保护；输入端AC或DC电压后，采用了MEI滤波器经过EMI滤波器滤波2后，送到全桥整流器，在经过滤波得到较为稳定的直流电压，送给DC－DC变换器，IC1提供PWM调制方波，控制脉宽信号驱动MOS管推动变压器工作完成DC－DC变换器的降压***工作，从变换器出来后的低压方波，经过次级的整流滤波器后变为所需要的直流电压。
Description
技术领域
本发明涉及具有短路火花小和多种保护的本质安全模块开关电源。
背景技术
开关电源作为各类电子和电气产品中的部件，一般配置在电气产品设备之中，做为产品的一部分，为给其他设备供电的必需单元，也可制作成为单个独立产品。
这里所述的本质安全模块开关电源，是用在油田矿山防爆设备和其它对火花试验有高要求的安全设备中的供电电源。
目前，其现有技术的防爆类本质安全电源领域，多用的是工频变压器变压后做整流和滤波，再进行线性调节单元到后面做个电流限制电路就完成了电路要求。这种电路的不足：电路体积很大，效率低下发热严重，输出限流采用电感限流，重量大，会产生大很大线路压降和反电势。因此电路在做大功率电源方面没有任何优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有短路火花小和多种保护的本质安全模块的开关电源，用于油田矿山和化工防暴设备等场合，在输出短路时产生的火花小和具有多种多重保护，不易引燃瓦斯等可燃气体。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：1)、本开关电源包括交直流输入、输入EMI滤波器、输入整流滤波电路、DC-DC变换电路、IC2反馈控制，双重稳压恒流电路，输出过压保护电路、IC1PWM功率限制、DC-DC变换电路、输出整流滤波电路、输出电子开关、IC2反馈控制，双重稳压恒流电路，输出过压保护电路、输出端功率保护；2)、电源输出端安装有短路检测电子开关，当电源短路时，电子开关断开截至输出，从而达到短路电流很小、短路火花很小的目的；3)、电源板调试完成后，安装在设计好的铝制机壳里，并在机壳里用专用的硅橡胶填充满已达到散热、固定以及防爆的目的。4)、输出端引脚焊接和引线两种方式，由客户自由选择。
本发明的有益效果：本技术方案的短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，与原有的供电电源相比，电路体积很小、效率高、发热少、输出限流不用电感限流，重量减小很多，并不会产生反电势，电源输出功率可以做大，输出纹波极低。绝缘硅胶填充增加了可靠性，电路简捷生产方便，具有一定的经济效益。
以下结合附图和实施案例对本发明作比较详细地说明。
附图说明
图1为本发明的电源电路工作原理框图；
图2为本发明的一个具体实施案例电路原理结构图；
图3为本发明一种实施案例的结构安装示意图。
具体实施方式
参照图1，这是本发明的电路工作原理框图。
如图所示，本电源包括交直流输入1、输入EMI滤波器2、输入整流滤波电路3、DC-DC变换电路4、IC2反馈控制5，双重稳压恒流电路6，输出过压保护电路7、PWMIC1功率限制8、输出整流滤波电路9、输出电子开关10、输出端功率保护11。
根据本电源产品方框图得知，输入端AC或DC电压输入1后，采用了MEI滤波器2以及群脉冲、浪涌抑制对抗组件，对外界的干扰有很高抗扰能力；经过EMI滤波器滤波2后，送到电源的全桥整流器3中，在经过滤波得到较为稳定的直流电压，送给DC-DC变换器4，IC1提供PWM8调制方波，控制脉宽信号驱动MOS管推动变压器工作，完成DC-DC变换器4的降压***工作，从变换器出来后的低压方波，经过次级的整流滤波器9后变为所需要的直流电压，为了达到稳定可靠的稳压效果，IC2反馈控制5和N6，R39，R40，R41等提供了双重稳压电路6，经过反馈回路5反馈给IC1形成闭环的电压脉宽调制回路8，实现了控制到每个脉宽宽度的稳压控制方式；同时IC2 5和N4，R22，R23，R25形成了双恒流稳流电路6，同样经过反馈回路反馈给IC1形成闭环的电流脉宽调制回路8，实现了控制到每个脉宽宽度的稳流控制方式。此两种反馈控制即为逐脉宽控制方式。经过双重控制后的电路，实现了非常可靠的电压电流稳定模式，是本质安全电源的基本电路保证，在任何一个控制实效的条件下另外一个控制回路会无间隙的接续控制从而使得电源的无失效概率得到几何倍数的提高。通过以上双重控制后的电压在送到输出电子开关电路中，此电路通过R1，R3，P1，P2，R4，R16等电子元件构成电子开关，当输出电流超过额定的值时，电子开关打开，输出截至，输出端口没有电压同时也是实现没有电流流出，此电路在短路发生的瞬间就可关闭输出电流，从而短路产生的火花会非常小，没有足够的能量点燃危险性气体或其它化学物品，从而实现了本质安全和防爆的电源要求特征。
参照图2，这是本发明的一个具体实施案例电路原理结构图。
如图所示，本电源中通过Z1，R18，U5，SCR等器件构成了过压保护电路，当输出电压升高或输出端口反串回高电压直到Z1设定的值之后，电源产生过压动作，关闭PWM控制器从而中断了输出。此外该电路还可以通过IC1，R14，R27，等器件实现输出总功率的限制设定编程，可以方便安全的得到所需要的输出功率。此电源通过上述电路实现了本质安全防爆要求。
所述的安全模块电源，其电源输出端安装有短路检测电子开关，当电源短路时，电子开关断开，从而达到短路电流很小、短路火花很小的目的。
参照图3，这是本发明一种实施案例的结构安装示意图。
如图所示，引脚或引线12、上盖板13、铝制机壳14、专用的硅橡胶15、电路板16、绝缘薄膜17，所述的电源板调试完成后，安装在设计好的铝制机壳里14，并在机壳里用专用的硅橡胶15填充满已达到散热、固定以及防爆的目的。
虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围.
Claims (9)
1、一种具有短路火花小和多种保护的本质安全模块开关电源，用于油田矿山或化工企业防爆设备中，其特征在于：所述的安全模块开关电源，包括交直流输入(1)、输入EMI滤波器(2)、输入整流滤波电路(3)、DC-DC变换电路(4)、IC2反馈控制(5)，双重稳压恒流电路(6)，输出过压保护电路(7)、PWMIC1功率限制(8)、输出整流滤波电路(9)、输出电子开关(10)、输出端功率保护(11)；
上述电路的信号传递关系：输入端AC或DC电压输入(1)后，采用了MEI滤波器(2)以及群脉冲、浪涌抑制对抗组件，对外界的干扰有很高抗扰能力；经过EMI滤波器滤波2后，送到电源的全桥整流器(3)中，在经过滤波得到较为稳定的直流电压，送给DC-DC变换器(4)，IC1提供PWM调制方波(8)，控制脉宽信号驱动MOS管推动变压器工作完成DC-DC变换器(4)的降压***工作，从变换器出来后的低压方波，经过次级的整流滤波器(9)后变为所需要的直流电压，为了达到稳定可靠的稳压效果，IC2(5)和N6，R39，R40，R41等提供了双重稳压电路(6)，经过反馈回路(5)反馈给IC1形成闭环的电压脉宽调制回路(8)，实现了控制到每个脉宽宽度的稳压控制方式；同时IC2(5)和N4，R22，R23，R25形成了双恒流稳流电路(6)，同样经过反馈回路反馈给IC1形成闭环的电流脉宽调制回路(8)，实现了控制到每个脉宽宽度的稳流控制方式；经过双重控制后的电路，实现了非常可靠的电压电流稳定模式，是本质安全电源的基本电路保证，在任何一个控制实效的条件下另外一个控制回路会无间隙的接续控制从而使得电源的无失效概率得到几何倍数的提高。
2、如权利要求1所述的具有短路火花小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的安全模块电源，其电源输出端安装有短路检测电子开关，当电源短路时，电子开关断开，从而达到短路电流很小、短路火花很小的目的。
3、如权利要求1所述的具有短路火花小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的电源板调试完成后，安装在设计好的铝制机壳里，并在机壳里用专用的硅橡胶填充满已达到散热、固定以及防爆的目的。
4、如权利要求1所述的具有短路火花小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的输出，可以是引脚焊接和引线两种方式，由客户自由选择。
5、如权利要求1所述的具有短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：该电源采用了MEI滤波器以及群脉冲、浪涌抑制对抗组件，对外界有很高的抗扰能力。
6、如权利要求1所述的具有短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：双重稳压恒流回路、过功率保护回路、输出过电压保护电路，且没有了输出限流电感。实现了体积小、重量轻、功率大、发热量小、安装方便快捷等特点。
7、如权利要求1所述的具有短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的双重稳压恒流电路，包括IC2 5和N6，R39，R40，R41，实现了控制到每个脉宽宽度。
8、如权利要求1所述的具有短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的电子开关电路，该电路包括电阻R1、R3、R4、R16、P1、P2。
9、如权利要求1所述的具有短路火花极小和多种保护的本质安全模块电源，其特征在于：所述的过压保护电路，包括Z1，R18，U5，SCR器件，当输出电压升高或输出端口反串回高电压直到Z1设定的值之后，电源产生过压动作，关闭PWM控制器从而中断了输出；此外该电路还可以通过IC1，R14，R27，实现输出总功率的限制设定编程，可以方便安全的得到所需要的输出功率。
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