專利名稱：一種隔爆兼本安電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，具體涉及一種隔爆兼本安電源裝置。
背景技術(shù)：
在許多礦山、化工、冶金、石油、環(huán)保等領(lǐng)域中，為確保人員生命和 生產(chǎn)裝置的財產(chǎn)安全，防爆技術(shù)已經(jīng)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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。由于電 子技術(shù)的飛速發(fā)展和低功耗電子器件的不斷誕生，本安防爆技術(shù)的得到了 更為廣闊的推廣和應(yīng)用，特別是由于本質(zhì)安全型(簡稱本安型)防爆形式與 其他防爆形式相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，而且還具有易操作 和維護(hù)方便等特點，因此這種通過抑制點火源能量為防爆手段的本安型防 爆儀表已被制造商和用戶接受。
針對電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危險氣體爆炸的主要？ i爆源，本質(zhì) 安全技術(shù)通過限制電火花和熱效應(yīng)這兩個可能的引爆源來實現(xiàn)防爆。在正 常工作和故障狀態(tài)下，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)的能量小于一定程度 時，設(shè)備不可能點燃爆炸性危險氣體而產(chǎn)生爆炸。它實際上是一種低功率 設(shè)計技術(shù)，原理是從限制能量入手，采用電流截止式方式，可靠地將電路 中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內(nèi)，將能量限制在安全范圍內(nèi)，以
保證設(shè)備在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情況下產(chǎn)生的電火花
和熱效應(yīng)不至于引起其周圍可能存在的危險氣體的爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決危險場所向本質(zhì)安全型電氣供電設(shè)備供電問題，本發(fā)明的目的是提供一種輸入電壓范圍寬、輸出電流大的隔爆兼本質(zhì)安全型電源。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種隔爆兼本安 電源裝置，包括，開關(guān)電源電路、輸入級過壓欠壓保護(hù)電路、基準(zhǔn)電壓產(chǎn) 生電路、第一級過壓保護(hù)電路、第二級過壓保護(hù)電路、第一級過流保護(hù)電 路、第二級過流保護(hù)電路、第一級短路保護(hù)電路、第二級短路保護(hù)電路、 軟啟動保護(hù)電路、啟動保護(hù)電路、電流采樣電路，外部交流電源通過帶屏 蔽護(hù)套的三芯電纜輸入到開關(guān)電源電路，所述開關(guān)電源電路的輸出端連接
輸入級過壓欠壓保護(hù)電路的輸入端，其特征在于
糊八雙ii/主人/Jii不^r吧嶺曰、j相'j 第一級過壓保護(hù)電路、第一級過流保護(hù)電路、第一級短路保護(hù)電路、啟動 保護(hù)電路的輸入端；
所述第一級過壓保護(hù)電路的輸出端和所述第一級過流保護(hù)電路的輸出 端以及第 一級短路保護(hù)電路的輸出端同時連接第二級過壓保護(hù)電路的輸入 端和第二級過流保護(hù)電路的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路的輸入端； 所述第二級過壓保護(hù)電路的輸出端和第二級過流保護(hù)電路的輸出端以
所述軟啟動保護(hù)電路的輸出端和啟動保護(hù)電路的輸出端連接，并同時 連接到第 一級過壓保護(hù)電路的第二控制端、第二級過壓保護(hù)電路的第二控
制端、第一級短路保護(hù)電^^的第一控制端、第二級短路保護(hù)電路的第一控 制端，所述軟啟動保護(hù)電路的輸出端是隔爆兼本安電源裝置的正輸出端， 隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸出端同時連接第一級過流保護(hù)電路第二控制 端、第二級過流保護(hù)電路的第二控制端；同時在隔爆兼本安電源裝置的負(fù) 輸出端與地之間連接電流采樣電路；
所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第 一輸出端同時連接第 一級過壓保護(hù)電路的
第一控制端、第二級過壓保護(hù)電路的第一控制端、第一級過流保護(hù)電路的第一控制端、第二級過流保護(hù)電路的第一控制端；所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路 的第二輸出端同時連接第 一級短路保護(hù)電路的第二控制端、第二級短路保
護(hù)電路的第二控制端；
上述電路單元裝入具有隔爆性能的機(jī)箱內(nèi)。
實現(xiàn)電源電壓由正常輸出狀態(tài)上升到過壓狀態(tài)的過程中，電路執(zhí)行過壓保 護(hù)動作對應(yīng)的過壓保護(hù)值Vpl,與電源輸出從過壓狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)
過程中所對應(yīng)的過壓保護(hù)值Vp2不同，以消除當(dāng)電源輸出電壓在Vpi處時，自
身所帶紋波對保護(hù)電路引起的干擾；當(dāng)對礦用電源的輸出電壓執(zhí)行欠壓保 以實現(xiàn)欠壓保護(hù)。
第 一級過壓保護(hù)電路對負(fù)載執(zhí)行過壓保護(hù)，其基本原理是將負(fù)載端電 壓采集回來與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以判斷是否過壓。第二級過壓保護(hù)電路 主要在第 一級過壓保護(hù)電路失效時為電源提供過壓保護(hù)。
第 一級過流保護(hù)電路對負(fù)載執(zhí)行過流保護(hù)，其基本原理是將輸出電流轉(zhuǎn) 換為電壓后采集回來與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以判斷是否過流。第二級過流 保護(hù)電路主要在首級過流保護(hù)電路失效時為電源提供過流保護(hù)。
第一級短路保護(hù)電路對電源執(zhí)行短路保護(hù)，其基本原理是將負(fù)載端電 壓采集回來與一個接近零伏的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以判斷是否短路。第二
軟啟動保護(hù)電路主要是為了避免尖峰浪涌的沖擊。其基本原理是通過 控制晶體管的開度以控制輸出電壓呈斜坡上升，以消除直接開通所帶來的 尖峰浪涌沖擊。
啟動保護(hù)電路的作用是防止當(dāng)隔爆兼本安電源裝置的輸出端連接感性 負(fù)載第 一級短路保護(hù)電路和第二級短路保護(hù)電路在啟動時起保護(hù)。電流采樣電路的作用是過流時采樣。
其中，所述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路包括穩(wěn)壓管DOl、 D02，開關(guān)管QA， 三極管QOl、 Q02，其中，開關(guān)管QA的源極連接開關(guān)電源電路的輸出端，開 關(guān)管QA的漏極連接到基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、第一級過壓保護(hù)電路、第一級過 流保護(hù)電路、第一級短路保護(hù)電路啟動保護(hù)電路的輸入端；開關(guān)管QA的柵 極通過第五電阻R05接地，并通過分壓電阻R03與開關(guān)管QA的源極連接， 開關(guān)管QA的柵極與第一 三極管Q01的集電極連接，并通過第四電阻R(H 與第二穩(wěn)壓管D02的負(fù)級連接，第二穩(wěn)壓管D02的正級與第二三極管Q02 的基極連接，同時，第二三極管Q02的基極通過電容COl接地，第二三 極管Q02的發(fā)射極接地，第二三極管Q02的集電極還過第二電阻R02連接 到第一 三極管Q01的基極，第一 三極管Q01的發(fā)射極與開關(guān)管QA的源極 連接；第一電阻R01的一端接開關(guān)電源電路的輸出端，第一電阻R01的另 一端連接第一穩(wěn)壓管D01的負(fù)級，第一穩(wěn)壓管D01的正級接地，第一電阻 R01和第一穩(wěn)壓管D01的連接節(jié)點與第二三極管Q02的集電極連接。
其中，所述第 一級過壓保護(hù)電路包括分壓電阻Rl 1 、 Rl2 、采樣電阻Rl 3、 R14、觸發(fā)器UIO、第一比較器Ull、第二開關(guān)管QB，所述第二分壓電阻Rll 與第三分壓電阻R12串聯(lián)，第二分壓電阻Rll的一端連接在輸入級過壓欠 壓保護(hù)電路的輸出端，第三分壓電阻R12的一端接地，第二分壓電阻Rll 與第三分壓電阻R12的連接節(jié)點同時與第一比較器Ull的輸出端、觸發(fā)器 U10的輸入端TRIG連接，第一比較器Ull的同相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓 產(chǎn)生電路的第一輸出端，第一比較器Ull的反相輸入端通過第一采樣電阻 R13連接隔爆兼本安電源裝置的正輸出端0UT+，比較器Ull的反相輸入端 還通過第二采樣電阻R14接地，第二開關(guān)管QB的源極連接輸入級過壓欠壓 保護(hù)電路的輸出端，第二開關(guān)管QB的漏極同時連接第二級過壓保護(hù)電路的 輸入端和第二級過流保護(hù)電路的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路的輸入端；第二開關(guān)管QB的柵極連接觸發(fā)器U10的輸出端OUT。
其中，所述第一級過流保護(hù)電路包括分壓電阻Rl 1 、 Rl2、反饋電阻Rl5、 接地電阻R16、觸發(fā)器UIO、第二比較器U12、運算放大器U"、第二開關(guān) 管QB、第三三極管QIO，所述第二分壓電阻Rll與第三分壓電阻R12的連 接節(jié)點同時與第二比較器U12的輸出端、觸發(fā)器U10的輸入端TRIG連接， 第二比較器U12的同相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第一輸出端， 第二比較器U12的反相輸入端連接第三三極管Q10的發(fā)射極和反饋電阻 R15的一端，反饋電阻R15的另一端通過接地電阻R16接地，反饋電阻R15 與接地電阻R16的連接節(jié)點與運算放大器U12的反相輸入端連接，運算放 大器U12的同相輸入端連接隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸出端0UT-，第三三 極管Q10的基極連接運算放大器U12的輸出端，第三三極管Q10的集電極 連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路的輸出端。
其中，所述第一級短路保護(hù)電路8包括分壓電阻Rl 1 、 Rl2、觸發(fā)器Ul0、 第四比較器U13、第二開關(guān)管QB,所述第二分壓電阻Rll與第三分壓電阻 R12的連接節(jié)點同時與第三比較器U13的輸出端、觸發(fā)器U10的輸入端TRIG 連接，第三比較器U13的同相輸入端連接隔爆兼本安電源裝置的正輸出端 0UT+，第三比較器U13的反相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路的第二輸 出端。
本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的有益效果是本電源裝置輸 入電壓范圍寬、電源功率傳輸效率高、抗干擾能力強(qiáng)、輸出本安電流大、 接線方便、具有輸入級過壓欠壓保護(hù)，輸出雙重過壓保護(hù)、雙重過流保護(hù)、 軟啟動功能，故障恢復(fù)后能自動重啟、保護(hù)功能強(qiáng)；防爆性能突出，能長 期運行，安全可靠的特點，適合在礦山、化工、冶金、石油、環(huán)保等危險 場所向本質(zhì)安全型電氣供電設(shè)備供電的新型電源。
下面結(jié)合實施附圖作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的電路原理框圖。
圖2是本發(fā)明所述的 一種隔爆兼本安電源裝置的輸入級過壓欠壓保護(hù)電 路2的保護(hù)特性示意圖。
圖3是本發(fā)明所述的 一種隔爆兼本安電源裝置的輸入級過壓欠壓保護(hù)電 路2的電路原理圖。
圖4是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3的 電路原理圖。
圖5是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的第一級過壓保護(hù)電路
4、 第一級過流保護(hù)電路6、第一級短路保護(hù)電路8的電路原理圖。
圖6是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的第二級過壓保護(hù)電路
5、 第二級過流保護(hù)電路7、第二級短路保護(hù)電路9的電路原理圖。
圖7是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的軟啟動保護(hù)電路10、啟 動保護(hù)電路11、電流采樣電路12的電路原理圖。
圖8是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的開關(guān)電源電路1的電路 原理圖。
具體實施例方式
參見附圖1, 一種隔爆兼本安電源裝置，由開關(guān)電源電路l，輸入級過 壓欠壓保護(hù)電路2、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3、第一級過壓保護(hù)電路4、第二級 過壓保護(hù)電路5、第一級過流保護(hù)電路6、第二級過流保護(hù)電路7、第一級 短路保護(hù)電路8、第二級短路保護(hù)電路9、軟啟動保護(hù)電路IO、啟動保護(hù)電 路ll、電流采樣電路12構(gòu)成，外部交流電源通過帶屏蔽護(hù)套的三芯電纜輸 入到開關(guān)電源電路1,所述開關(guān)電源電路1的輸出端連接輸入級過壓欠壓保 護(hù)電路2的輸入端，所述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2的輸出端同時連接基 準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3、第一級過壓保護(hù)電路4、第一級過流保護(hù)電路6、第一級短路保護(hù)電路8、啟動保護(hù)電路11的輸入端；所述第一級過壓保護(hù)電路 4的輸出端和所述第一級過流保護(hù)電路6的輸出端以及第一級短路保護(hù)電路 8的輸出端同時連接第二級過壓保護(hù)電路5的輸入端和第二級過流保護(hù)電路 7的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路9的輸入端；所述第二級過壓保護(hù)電路 5的輸出端和第二級過流保護(hù)電路7的輸出端以及第二級短路保護(hù)電路9的 輸出端同時連接軟啟動保護(hù)電路10的輸入端；所述軟啟動保護(hù)電路10的 輸出端和啟動保護(hù)電路ll的輸出端連接，并同時連接到第一級過壓保護(hù)電 路4的第二控制端、第二級過壓保護(hù)電路5的第二控制端、第一級短路保 護(hù)電路8的第一控制端、第二級短路保護(hù)電路9的第一控制端，所述軟啟 動保護(hù)電路10的輸出端是隔爆兼本安電源裝置的正輸出端0UT+,隔爆兼本 安電源裝置的負(fù)輸出端OUT-同時連接第一級過流保護(hù)電路6第二控制端、 第二級過流保護(hù)電路7的第二控制端；同時在隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸 出端OUT-與地之間連接電流釆樣電路12;所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3的第一 輸出端同時連接第一級過壓保護(hù)電路4的第一控制端、第二級過壓保護(hù)電 路5的第一控制端、第一級過流保護(hù)電路6的第一控制端、第二級過流保 護(hù)電路7的第一控制端；所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3的第二輸出端同時連接 第一級短路保護(hù)電路8的第二控制端、第二級短路保護(hù)電路9的第二控制 端；上述電路單元裝入具有隔爆性能的機(jī)箱內(nèi)。
參見圖2、圖3，圖8,所述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2由電阻ROl、 R02、 R03、謝、R05、電容COl、穩(wěn)壓管DOl、 D02,開關(guān)管QA,三極管QOl、 Q02構(gòu)成，其中，開關(guān)管QA的源極連接開關(guān)電源電路1的輸出端，開關(guān)管 QA的漏極連接到基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3、第一級過壓保護(hù)電路4、第一級過流 保護(hù)電路6、第一級短路保護(hù)電路8、啟動保護(hù)電路11的輸入端；開關(guān)管 QA的棚-極通過第五電阻R05接地，并通過分壓電阻R03與開關(guān)管QA的源極 連接，開關(guān)管QA的柵極與第一 三極管Q01的集電極連接，并通過第四電阻R04與第二穩(wěn)壓管D02的負(fù)級連接，第二穩(wěn)壓管D02的正級與第二三 極管Q02的基極連接，同時，第二三極管Q02的基極通過電容C01接地， 第二三極管Q02的發(fā)射極接地，第二三極管Q02的集電極還過第二電阻 R02連接到第一 三極管Q01的基極，第一 三極管Q01的發(fā)射極與開關(guān)管 QA的源極連接；第一電阻ROl的一端接開關(guān)電源電路1的輸出端，第一電 阻ROl的另一端連接第一穩(wěn)壓管D01的負(fù)級，第一穩(wěn)壓管D01的正級接地， 第一電阻ROl和第一穩(wěn)壓管D01的連接節(jié)點與第二三極管Q02的集電極連 接。電路工作原理是
過壓保護(hù)過程當(dāng)開關(guān)電源電路1輸出端Yl、 Y2間壓差達(dá)到圖2所示 的過壓保護(hù)值Vp,時，第一穩(wěn)壓管D01起穩(wěn)壓作用，第一電阻R01兩端會出 現(xiàn)壓差將第一 三極管Q01的開通，致使開關(guān)管QA的2、 3腳斷開，執(zhí)行過 壓保護(hù)動作。當(dāng)該電路過壓保護(hù)后，第二穩(wěn)壓管D02將起穩(wěn)壓作用，電容 C01充電后開通第二三極管Q02。當(dāng)當(dāng)開關(guān)電源電路l輸出端Yl、 Y2間壓 差從大于Vpl的電壓值逐漸下降并達(dá)到Vpl時，過壓保護(hù)動作不會消失， 因為第二穩(wěn)壓管D02仍處于穩(wěn)壓狀態(tài)，電容C01兩端的電壓足以開通第一 三極管QOl。當(dāng)該電壓值逐漸下降到Vp2時，第二穩(wěn)壓管D02將不再處于穩(wěn) 壓狀態(tài)，電容COl將會通過第二穩(wěn)壓管D02、電阻R04、 R05構(gòu)成的》文電回 路放電后關(guān)閉第二三極管Q02，從而關(guān)閉第一 三極管QOl，隔爆兼本安電
護(hù)動作取消。
欠壓保護(hù)過程 一旦開關(guān)電源電路1的輸出端Yl、 Y2間壓差下降到圖2 所示的欠壓保護(hù)值Vp3時，分壓電阻R03兩端的分壓將不足以維持開關(guān)管 QA的導(dǎo)通，開關(guān)管QA截至，執(zhí)行欠壓保護(hù)動作。
參見圖4、圖5，所述第一級過壓保護(hù)電路4由電阻RIO、分壓電阻 Rll、 R12、采樣電阻R13、 R14、電容CIO、觸發(fā)器UIO、第一比較器Ull、第二開關(guān)管QB組成，所述第二分壓電阻Rll與第三分壓電阻R12串聯(lián)，第 二分壓電阻Rll的一端連接在輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2的輸出端，第三 分壓電阻R12的一端接地，第二分壓電阻Rll與第三分壓電阻R12的連接 節(jié)點同時與第一比較器Ull的輸出端、觸發(fā)器U10的輸入端TRIG連接，第 一比較器Ull的同相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3的第一輸出端， 第一比較器Ull的反相輸入端通過第一采樣電阻R13連接隔爆兼本安電源 裝置的正輸出端0UT+，比較器Ull的反相輸入端還通過第二采樣電阻R14 接地，第二開關(guān)管QB的源極連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2的輸出端，第 二開關(guān)管QB的漏極同時連接第二級過壓保護(hù)電路5的輸入端和第二級過流 保護(hù)電路7的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路9的輸入端；第二開關(guān)管QB 的柵極連接觸發(fā)器U10的輸出端OUT。電路工作原理是該保護(hù)裝置未執(zhí)行 任何保護(hù)動作時，觸發(fā)器U10的第2腳經(jīng)電阻R11、 R12對開關(guān)管QA的輸 出電壓VIN-A分壓后為一個接近輸出電壓VIN-A的高電平，控制觸發(fā)器U10 將輸出低電平，開關(guān)管QB導(dǎo)通。 一旦隔爆兼本安電源裝置輸出端OUT+出現(xiàn) 過壓現(xiàn)象，由采樣電阻R13、 R14釆得電壓，經(jīng)比較器Ull與圖4所示的基 準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓Vrefl比較后，比較器Ull輸出低電平，控制觸 發(fā)器U10將輸出高電平，開關(guān)管QB截止，執(zhí)行第一級過壓保護(hù)；保護(hù)后， 電路通過電阻RIO、電容CIO、觸發(fā)器U10作用，控制觸發(fā)器U10每隔 r-l.l.^。.q。時間電路會自動開通，以檢查過壓狀態(tài)是否消除，如果過壓現(xiàn) 象仍然存在，電路將繼續(xù)執(zhí)行過壓保護(hù)動作。
第一級過流^^護(hù)電路6由電阻RIO、分壓電阻Rll、 R12、反々責(zé)電阻R15、 接地電阻R16、電容CIO、觸發(fā)器UIO、第二比較器U12、運算^L大器U14、 第二開關(guān)管QB、第三三極管Q10組成，所述第二分壓電阻R13與第三分壓 電阻R14串聯(lián)，第二分壓電阻R13的 一端連接在輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2 的輸出端，第三分壓電阻R14的一端接地，第二分壓電阻R13與第三分壓電阻R14的連接節(jié)點同時與第二比較器U12的輸出端、觸發(fā)器U10的輸入 端TRIG連接，第二比較器U12的同相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路3 的第一輸出端，第二比較器U12的反相輸入端連接第三三極管Q10的發(fā)射 極和反饋電阻R15的一端，反饋電阻R15的另一端通過接地電阻R16接地， 反饋電阻R15與接地電阻R16的連接節(jié)點與運算放大器U14的反相輸入端 連接，運算放大器U14的同相輸入端連接隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸出端 OUT-，第四三極管Q10的基極連接運算放大器Ul4的輸出端，第四三極 管Q10的集電極連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2的輸出端，第二開關(guān)管QB 的源極連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路2的輸出端，第二開關(guān)管QB的漏極連 接第二級過壓保護(hù)電路5的輸入端，第二開關(guān)管QB的柵極連接觸發(fā)器U10 的輸出端0UT。
電路過流保護(hù)過程是當(dāng)?shù)谝患夁^流保護(hù)電路6未執(zhí)行任何保護(hù)動作 時觸發(fā)器U10的第2腳經(jīng)電阻R11、 R12對開關(guān)管QA的輸出電壓VIN-A分 壓后為一個接近輸出電壓VIN-A的高電平，控制觸發(fā)器U10將輸出低電平， 開關(guān)管QB導(dǎo)通。當(dāng)隔爆兼本安電源裝置輸出端OUT+出現(xiàn)過流現(xiàn)象，圖7所 示的過流采樣電阻R39采得電壓，通過運放U14、電阻R15、 R16、三極管 Q10共同作用后，經(jīng)比較器U12與圖4所示的基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓 Vrefl比較后，比較器U12輸出低電平，控制觸發(fā)器U10將輸出高電平，開 關(guān)管QB截止，執(zhí)行第一級過流保護(hù)。保護(hù)后，電路通過電阻RIO、電容CIO、 觸發(fā)器U10作用，每隔r-l.l.《。.q。時間電路會自動開通，以檢查過流狀態(tài)
是否消除，如果過流現(xiàn)象仍然存在，電路將繼續(xù)執(zhí)行過流保護(hù)動作。
第一級短路保護(hù)電路8由電阻RIO、分壓電阻Rll、 R12、電容CIO、 Cll、 觸發(fā)器UIO、第四比較器U13、第二開關(guān)管QB組成，所述第二分壓電阻Rll 與第三分壓電阻R12串聯(lián)，第二分壓電阻Rll的一端連接在輸入級過壓欠 壓保護(hù)電路2的輸出端，第三分壓電阻R12的一端接地，第二分壓電阻Rll與第三分壓電阻R12的連接節(jié)點同時與第三比較器U13的輸出端、觸發(fā)器 U10的輸入端TRIG連接，第三比較器U13的同相輸入端連接隔爆兼本安電 源裝置的正輸出端0UT+,第三比較器U13的反相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓 產(chǎn)生電路3的第二輸出端，第二開關(guān)管QB的源極連接輸入級過壓欠壓保護(hù) 電路2的輸出端，第二開關(guān)管QB的漏極連接第二級過壓保護(hù)電路5的輸入 端，第二開關(guān)管QB的4冊極連接觸發(fā)器U10的輸出端OUT。電路原理圖見圖 5，短路保護(hù)過程是所述第一級短路保護(hù)電路8未執(zhí)行任何保護(hù)動作時， 觸發(fā)器U10的第2腳經(jīng)分壓電阻Rll、 R12對開關(guān)管QA的輸出電壓VIN-A 分壓后，為一個接近輸出電壓VIN-A的高電平，控制觸發(fā)器U10將輸出低 電平，第二開關(guān)管QB導(dǎo)通。當(dāng)隔爆兼本安電源裝置出現(xiàn)短路現(xiàn)象，隔爆兼 本安電源裝置輸出電壓0UT+將會^皮拉低，經(jīng)第三比較器U13與圖4所示的 基準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓Vref2比較后，第三比較器U13輸出低電平， 控制觸發(fā)器U10輸出高電平，第二開關(guān)管QB截止，執(zhí)行第一級短路保護(hù)。 參見圖6，第二級過壓保護(hù)電路5由電阻R20、 R21、 R22、 R23、 R24、 觸發(fā)器U20、比較器U21、開關(guān)管QC、電容C20組成，電路結(jié)構(gòu)和工作原理 同第一級過壓保護(hù)電路4，不累述。
第二級過流保護(hù)電路7由電阻R20、 R21、 R22、 R25、 R26、電容C20、 觸發(fā)器U20、比較器U22、運放U24、開關(guān)管QC等組成，電路結(jié)構(gòu)和過流保 護(hù)過程同第一級過流保護(hù)電路6，不再累述。
第二級短路保護(hù)電路9由電阻R20、 R21、 R22、電容C20、 C21、觸發(fā) 器U20、比較器U23、開關(guān)管QC組成，電路結(jié)構(gòu)和短路保護(hù)過程同第一級 短路保護(hù)電路8，不累述。
參見圖7，軟啟動保護(hù)電路IO由電阻R30 R37、電容C30、 C31、 二極 管D30、比較器U30、集成電路U31、開關(guān)管QD、三極管Q8組成，軟啟動 保護(hù)過程是電源電壓通過集成電^各U31、電阻R36、 R37對電容C31充電，呈斜坡抬高集成電路U31的第2腳電壓，直到對電容C30充電完成后，比 較器U30輸出低電平，開關(guān)管QD開通，軟啟動動作完成。
啟動j呆護(hù)電路11由電阻R39、 R38構(gòu)成。
電流釆樣電路12由電阻R38構(gòu)成。
參見圖8，圖8是本發(fā)明所述的一種隔爆兼本安電源裝置的開關(guān)電源電 路l的電路原理圖，電鴻4勾成和原理不累述。
權(quán)利要求
1、一種隔爆兼本安電源裝置，包括，開關(guān)電源電路(1)、輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2)、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)、第一級過壓保護(hù)電路(4)、第二級過壓保護(hù)電路(5)、第一級過流保護(hù)電路(6)、第二級過流保護(hù)電路(7)、第一級短路保護(hù)電路(8)、第二級短路保護(hù)電路(9)、軟啟動保護(hù)電路(10)、啟動保護(hù)電路(11)、電流采樣電路(12)，外部交流電源通過帶屏蔽護(hù)套的三芯電纜輸入到開關(guān)電源電路(1)，所述開關(guān)電源電路(1)的輸出端連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2)的輸入端，其特征在于所述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2)的輸出端同時連接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)、第一級過壓保護(hù)電路(4)、第一級過流保護(hù)電路(6)、第一級短路保護(hù)電路(8)、啟動保護(hù)電路(11)的輸入端；所述第一級過壓保護(hù)電路(4)的輸出端和所述第一級過流保護(hù)電路(6)的輸出端以及第一級短路保護(hù)電路(8)的輸出端同時連接第二級過壓保護(hù)電路(5)的輸入端和第二級過流保護(hù)電路(7)的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路(9)的輸入端；所述第二級過壓保護(hù)電路(5)的輸出端和第二級過流保護(hù)電路(7)的輸出端以及第二級短路保護(hù)電路(9)的輸出端同時連接軟啟動保護(hù)電路(10)的輸入端；所述軟啟動保護(hù)電路(10)的輸出端和啟動保護(hù)電路(11)的輸出端連接，并同時連接到第一級過壓保護(hù)電路(4)的第二控制端、第二級過壓保護(hù)電路(5)的第二控制端、第一級短路保護(hù)電路(8)的第一控制端、第二級短路保護(hù)電路(9)的第一控制端，所述軟啟動保護(hù)電路(10)的輸出端是隔爆兼本安電源裝置的正輸出端(OUT+)，隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸出端(OUT-)同時連接第一級過流保護(hù)電路(6)第二控制端、第二級過流保護(hù)電路(7)的第二控制端；同時在隔爆兼本安電源裝置的負(fù)輸出端(OUT-)與地之間連接電流采樣電路(12)；所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)的第一輸出端同時連接第一級過壓保護(hù)電路(4)的第一控制端、第二級過壓保護(hù)電路(5)的第一控制端、第一級過流保護(hù)電路(6)的第一控制端、第二級過流保護(hù)電路(7)的第一控制端；所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)的第二輸出端同時連接第一級短路保護(hù)電路(8)的第二控制端、第二級短路保護(hù)電路(9)的第二控制端；上述電路單元裝入具有隔爆性能的機(jī)箱內(nèi)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔爆兼本安電源裝置，其特征在于所 述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2 )包括穩(wěn)壓管(DOl、 D02 )，開關(guān)管(QA )， 三極管(QOl、 Q02)，其中，開關(guān)管(QA)的源極連接開關(guān)電源電路(1) 的輸出端，開關(guān)管(QA)的漏極連接到基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)、第一級 過壓保護(hù)電路(4)、第一級過流保護(hù)電路(6)、第一級短路保護(hù)電路 (8)、啟動保護(hù)電路(11)的輸入端；開關(guān)管(QA)的柵極通過第五 電阻(R05)接地，并通過分壓電阻(R03)與開關(guān)管(QA)的源極連接， 開關(guān)管(QA)的柵極與第一 三極管(Q01)的集電極連接，并通過第四 電阻(R04)與第二穩(wěn)壓管(D02)的負(fù)級連接，第二穩(wěn)壓管(D02)的 正級與第二三極管(Q02)的基極連接，同時，第二三極管(Q02)的 基極通過電容(C01)接地，第二三極管(Q02)的發(fā)射極接地，第二三 極管(Q02)的集電極還過第二電阻(R02)連接到第一 三極管(Q01) 的基極，第一 三極管(Q01)的發(fā)射極與開關(guān)管(QA)的源極連接；第 一電阻(R01)的一端接開關(guān)電源電路(1)的輸出端，第一電阻(R01) 的另一端連接第一穩(wěn)壓管(D01)的負(fù)級，第一穩(wěn)壓管(D01)的正級接地，第一電阻(R01)和第一穩(wěn)壓管(D01)的連接節(jié)點與第二三極管(Q02)的集電極連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔爆兼本安電源裝置，其特征在于 所述第一級過壓保護(hù)電路(4 )包括分壓電阻(Rll、 R12 )、采樣電阻(R13、 R14)、觸發(fā)器(UIO)、第一比較器(Ull)、第二開關(guān)管(QB)，所述第 二分壓電阻(R11)與第三分壓電阻(R12)串聯(lián)，第二分壓電阻(R11) 的一端連接在輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2)的輸出端，第三分壓電阻(R12)的一端接地，第二分壓電阻(R11)與第三分壓電阻(R12)的 連接節(jié)點同時與第一比較器(U11)的輸出端、觸發(fā)器(U10)的輸入端(TRIG)連接，第一比較器(U11)的同相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn) 生電路(3)的第一輸出端，第一比較器(U11)的反相輸入端通過第一 采樣電阻(R13)連接隔爆兼本安電源裝置的正輸出端(0UT+)，比較器(U1U的反相輸入端還通過第二采樣電阻(R14)接地，第二開關(guān)管(QB) 的源極連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路(2)的輸出端，第二開關(guān)管(QB) 的漏極同時連接第二級過壓保護(hù)電路(5)的輸入端和第二級過流保護(hù) 電路(7)的輸入端以及第二級短路保護(hù)電路(9)的輸入端；第二開關(guān) 管(QB)的柵極連接觸發(fā)器(U10)的輸出端(0UT)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔爆兼本安電源裝置，其特征在于所 述第一級過流保護(hù)電路(6 )包括分壓電阻(Rll、 R12 )、反饋電阻(R15 )、 接地電阻(R16)、觸發(fā)器(UIO)、第二比較器(U12)、運算放大器(U14)、 第二開關(guān)管(QB)、第三三極管(QIO)，所述第二分壓電阻(R11)與 第三分壓電阻(R12)的連接節(jié)點同時與第二比較器(U12)的輸出端、 觸發(fā)器(U10)的輸入端(TRIG)連接，第二比較器(U12)的同相輸入 端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)的第一輸出端，第二比較器(U12) 的反相輸入端連接第三三極管(Q10)的發(fā)射極和反饋電阻(R15)的一端，反饋電阻(R15)的另一端通過接地電阻(R16)接地，反饋電阻 (R15)與接地電阻(R16)的連接節(jié)點與運算放大器(U12)的反相輸 入端連接，運算放大器(U12)的同相輸入端連接隔爆兼本安電源裝置 的負(fù)輸出端(OUT-),第三三極管(Q10)的基極連接運算放大器(Ul2) 的輸出端，第三三極管(Q10)的集電極連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路 (2)的專俞出端。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔爆兼本安電源裝置，其特征在于所 述第一級短路保護(hù)電路(8)包括分壓電阻(Rll、 Rl2)、觸發(fā)器(UIO)、 第四比較器(U13)、第二開關(guān)管(QB)，所述第二分壓電阻(R11)與第 三分壓電阻(R12)的連接節(jié)點同時與第三比較器(U13)的輸出端、觸 發(fā)器(U10)的輸入端(TRIG)連接，第三比較器(U13)的同相輸入端 連接隔爆兼本安電源裝置的正輸出端(0UT+)，第三比較器(U13)的反 相輸入端連接所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路(3)的第二輸出端。
全文摘要
一種隔爆兼本安電源裝置，包括，開關(guān)電源電路、輸入級過壓欠壓保護(hù)電路、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、第一級過壓保護(hù)電路、第二級過壓保護(hù)電路、第一級過流保護(hù)電路、第二級過流保護(hù)電路、第一級短路保護(hù)電路、第二級短路保護(hù)電路、軟啟動保護(hù)電路、啟動保護(hù)電路、電流采樣電路，外部交流電源通過帶屏蔽護(hù)套的三芯電纜輸入到開關(guān)電源電路，所述開關(guān)電源電路的輸出端連接輸入級過壓欠壓保護(hù)電路的輸入端，其特征在于所述輸入級過壓欠壓保護(hù)電路的輸出端同時連接基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、第一級過壓保護(hù)電路、第一級過流保護(hù)電路、第一級短路保護(hù)電路的輸入端和軟啟動保護(hù)電路的輸出端，所述軟啟動保護(hù)電路的輸出端是隔爆兼本安電源裝置的正輸出端。
文檔編號H02M3/335GK101447738SQ200810237280
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者劉繼芳, 張載春, 肖辛忠, 勇 陳, 春 黃 申請人:重慶航天工業(yè)公司