CN101635523A - 外接式矿用本安电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿用本安电源，具体是一种外接式矿用本安电源。解决了现有外接式矿用本安电源内部耗能过大、效率低下以及体积过大的问题。外接式矿用本安电源包括由第一电感器、第一电容－第四电容构成的EMI滤波器，EMI滤波器的输入端与外接式矿用本安电源的交流输入端相连，EMI滤波器的输出端连接有整流桥。本发明结构简单、设计巧妙，通过结构上的改进，有效解决了现有外接式矿用本安电源内部耗能过大、效率低下以及体积过大的问题。

Description

外接式矿用本安电源

技术领域

本发明涉及矿用本安电源，具体是一种外接式矿用本安电源。

背景技术

本安电源即本质安全电源，是指在正常工作和故障状态下，其输出的最高电压、最大电流均具有本安性能的电源。而本安性能指本质安全电源电路在标准规定的条件下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。矿用本安电源可分为独立式和外接式两种基本类型，独立式矿用本安电源中最常用的是干电池和蓄电池，多用于便携式的仪器仪表，外接式矿用本安电源是由煤矿井下低压动力电网引入并经变压器供电的直流电源，主要用于如通讯、信号、监控、自动控制和各种传感器等固定式本安型电气设备。由于结构设计的缺陷，现有矿用本安电源普遍存在内部耗能过大、效率低下以及体积过大的问题，因而有必要发明一种能够克服上述问题的矿用本安电源。

发明内容

本发明为了解决现有外接式矿用本安电源内部耗能过大、效率低下以及体积过大的问题，提供了一种外接式矿用本安电源。

本发明是采用如下技术方案实现的：外接式矿用本安电源，包括由第一电感器、第一电容-第四电容构成的EMI滤波器，EMI滤波器的输入端与外接式矿用本安电源的交流输入端相连，EMI滤波器的输出端连接有整流桥；整流桥的直流输出端的正极连接有高频变压器；高频变压器的第一副边绕组两端并联有输出整流滤波电路，输出整流滤波电路包括由第二电感器、第十三电容构成的LC后置滤波器，输出整流滤波电路的输出端与外接式矿用本安电源的直流输出端相连；LC后置滤波器的输入端连接有包含开关电源、光电耦合器、三端稳压管的反馈电路，光电耦合器的输入端的正、负极分别通过第七电阻、第八电阻与LC后置滤波器的输入端相连，三端稳压管的控制端与光电耦合器的输入端的负极相连；输出整流滤波电路的输出端连接有由第十二电阻、第十一电阻、电位器、第十电阻串接而成的分压电路，电位器与第十电阻之间的连接节点接三端稳压管的取样端；光电耦合器的输出端的正极通过由第七二极管、第十四电容构成的整流滤波电路与高频变压器的第二副边线圈相连，光电耦合器的输出端的负极与开关电源的控制端相连；开关电源的多功能端通过第三电阻与整流桥的直流输出端的正极相连。

工作时，由电网引入的交流电先经EMI滤波器消除共模干扰和差模干扰后输入整流桥，经整流桥整流后变为脉动直流电，此脉动直流电与开关电源的多功能端发出的脉动直流电一起经高频变压器、输出整流滤波电路转化为稳恒直流电输出；连接于输出整流滤波电路的输出端的反馈电路起到过压(或欠压)保护作用，即当输出整流滤波电路的输出端的直流电压发生变化时，三端稳压器的取样端的电压升高(或降低)，进而使得三端稳压器的导通程度增强(或减弱)，三端稳压器的控制端的电压降低(或升高)，流过光电耦合器中的发光二极管的电流增大(或减小)，从而使得光电耦合器中的光敏三极管导通程度增强(或减弱)，使得流经光电耦合器中的光敏三极管的电流增大(或减小)，开关电源的控制端的电压也随之升高(或降低)，从而使开关电源输出的脉动直流电的占空比随之减小(或增大)，从而使整流桥直流输出端的电压保持稳定。而当输出整流滤波电路的输出端发生短路时，反馈电路内没有电流通过，故开关电源输出的脉动直流电的占空比为零，即使得整个电路处于阻断状态，从而起到输出短路保护的作用，直到故障消除。

进一步地，高频变压器的原边绕组与第一副边绕组的同名端之间连接有第十电容，起到隔离抗干扰的作用。

考虑到消耗输出电压中的纹波的需要，输出整流滤波电路还包括由第六二极管、第十一电容、第十二电容、第六电阻、第九电容混接而成的支路。

另外，三端稳压管的取样端和控制端之间连接有第九电阻、第十六电容，对三端稳压管U3形成补偿。

本发明结构简单、设计巧妙，通过结构上的改进，有效解决了现有外接式矿用本安电源内部耗能过大、效率低下以及体积过大的问题。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

外接式矿用本安电源，包括由第一电感器L1、第一电容-第四电容C1-C4构成的EMI滤波器，EMI滤波器的输入端与外接式矿用本安电源的交流输入端相连，EMI滤波器的输出端连接有整流桥VD1；整流桥VD1的直流输出端的正极连接有高频变压器；高频变压器的第一副边绕组TB两端并联有输出整流滤波电路，输出整流滤波电路包括由第二电感器L2、第十三电容C13构成的LC后置滤波器，输出整流滤波电路的输出端与外接式矿用本安电源的直流输出端相连；LC后置滤波器的输入端连接有包含开关电源U1、光电耦合器U2、三端稳压管U3的反馈电路，光电耦合器U2的输入端的正、负极分别通过第七电阻R7、第八电阻R8与LC后置滤波器的输入端相连，三端稳压管U3的控制端与光电耦合器U2的输入端的负极相连；输出整流滤波电路的输出端连接有由第十二电阻R12、第十一电阻R11、电位器R13、第十电阻R10串接而成的分压电路，电位器R13与第十电阻R10之间的连接节点接三端稳压管U3的取样端；光电耦合器U2的输出端的正极通过由第七二极管VD7、第十四电容C14构成的整流滤波电路与高频变压器的第二副边线圈TC相连，光电耦合器U2的输出端的负极与开关电源U1的控制端相连；开关电源U1的多功能端通过第三电阻R3与整流桥VD1的直流输出端的正极相连；高频变压器的原边绕组TA与第一副边绕组TB的同名端之间连接有第十电容C10；输出整流滤波电路还包括由第六二极管VD6、第十一电容C11、第十二电容C12、第六电阻R6、第九电容C9混接而成的支路，此支路的作用是对第六二极管VD6进行吸收保护；三端稳压管U3的取样端和控制端之间连接有第九电阻R9、第十六电容C16，主要起到滤波的作用。

具体实施时，外接式矿用本安电源的交流输入端并联有压敏电阻VSR且连接有保险丝Fu，用于防止如雷击、电压冲击对电源产生危害；整流桥的直流输出端之间并联有第一电阻R1、第五电容C5，第五电容C5用于稳定直流电压输出，第一电阻R1则为第五电容C5提供放电回路；三端稳压管U3的控制端和接地端之间连接有第十五电容C15，主要起到软启动的作用；开关电源U1的源极输出端与控制端之间连接有第五电阻R5、第八电容C8、第十八电容C18，第五电阻R5、第八电容C8、第十八电容C18决定了开关电源的原边补偿和自动重起频率；开关电源U1的漏极输出端通过由第五整流二极管VD5、第二电阻R2、第六电容C6构成的RCD钳位电路与整流桥VD1的直流输出端的正极相连，RCD钳位电路用于消除外接式矿用本安电源关断时产生的尖峰电压，防止对开关电源造成损坏；开关电源U1的源极输出端与频率端相连，即开关电源选择132KHz的开关频率。

Claims (5)

1、一种外接式矿用本安电源，包括由第一电感器(L1)、第一电容-第四电容(C1-C4)构成的EMI滤波器，EMI滤波器的输入端与外接式矿用本安电源的交流输入端相连，EMI滤波器的输出端连接有整流桥(VD1)；

其特征在于：整流桥(VD1)的直流输出端的正极连接有高频变压器；高频变压器的第一副边绕组(TB)两端并联有输出整流滤波电路，输出整流滤波电路包括由第二电感器(L2)、第十三电容(C13)构成的LC后置滤波器，输出整流滤波电路的输出端与外接式矿用本安电源的直流输出端相连；

LC后置滤波器的输入端连接有包含开关电源(U1)、光电耦合器(U2)、三端稳压管(U3)的反馈电路，光电耦合器(U2)的输入端的正、负极分别通过第七电阻(R7)、第八电阻(R8)与LC后置滤波器的输入端相连，三端稳压管(U3)的控制端与光电耦合器(U2)的输入端的负极相连；

输出整流滤波电路的输出端连接有由第十二电阻(R12)、第十一电阻(R11)、电位器(R13)、第十电阻(R10)串接而成的分压电路，电位器(R13)与第十电阻(R10)之间的连接节点接三端稳压管(U3)的取样端；

光电耦合器(U2)的输出端的正极通过由第七二极管(VD7)、第十四电容(C14)构成的整流滤波电路与高频变压器的第二副边线圈(TC)相连，光电耦合器(U2)的输出端的负极与开关电源(U1)的控制端相连；开关电源(U1)的多功能端通过第三电阻(R3)与整流桥(VD1)的直流输出端的正极相连。

2、根据权利要求1所述的外接式矿用本安电源，其特征在于：高频变压器的原边绕组(TA)与第一副边绕组(TB)的同名端之间连接有第十电容(C10)。

3、根据权利要求1或2所述的外接式矿用本安电源，其特征在于：输出整流滤波电路还包括由第六二极管(VD6)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第六电阻(R6)、第九电容(C9)混接而成的支路。

4、根据权利要求1或2所述的外接式矿用本安电源，其特征在于：三端稳压管(U3)的取样端和控制端之间连接有第九电阻(R9)、第十六电容(C16)。

5、根据权利要求3所述的外接式矿用本安电源，其特征在于：三端稳压管(U3)的取样端和控制端之间连接有第九电阻(R9)、第十六电容(C16)。

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