專利名稱：具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，特別涉及一種具有火花能量延緩釋能電路的本安電源。
背景技術(shù)：
本質(zhì)安全型電源對于在煤礦、石油、化工等危險性環(huán)境中使用的通信、監(jiān)控、報警 以及災(zāi)害預(yù)測和防治等設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。由于在AC/DC、DC/DC直流電源電路中使 用電感、電容等儲能元件，在輸出發(fā)生短路或斷路故障時，用于輸出濾波的電感、電容中存 儲的能量，將在極短時間內(nèi)通過短路/斷路故障點釋放，產(chǎn)生的電火花可能會引燃易燃、易 爆氣體。因此，通常都在本安電源輸出部分增加安全柵保護電路。安全柵保護電路采用電 阻限流、穩(wěn)壓管或晶體管限壓，來限制最高輸出電流和輸出電壓，以達到限制輸出能量的目 的。但是不論采用何種安全柵保護電路，從電源輸出短路/斷路故障發(fā)生到安全柵保 護切斷能量輸出，總是有一定的延遲時間。目前，優(yōu)化安全柵保護電路主要采用的方法是1、在安全柵保護電路中選用新型快速器件，以提高故障保護動作速度來限制能 量；2、采用穩(wěn)壓管、晶體管、MOS管等元器件，在短路/斷路發(fā)生過流/過壓時，通過切 斷電源輸出來限制電路火花能量；3、發(fā)生短路時，通過檢測電流，在輸出電路之前增加短路并聯(lián)回路，達到短路電流 的分流作用，減小電路火花能量。然而，在上述傳統(tǒng)的方法中，為了限制電路輸出的釋能，主要是采取如何盡可能縮 短安全柵電路的動作時間，或?qū)⒛芰客ㄟ^其他支路釋放的措施，而沒有涉及到通過改進本 安電源自身的結(jié)構(gòu)來限制自身釋能的速度，因此限制釋能是有限的，無法適應(yīng)提高本安電 源的安全可靠性和輸出容量的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺陷，提供一種具有火花能量延緩釋能電路的本安電 源，可以與通用安全柵保護電路相配合，明顯減小故障火花能量，從而增加本安電源的安全 可靠性和輸出容量，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。為達到上述目的，本發(fā)明提供的具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，包括直 流電源電路和安全柵保護電路，還包括接于直流電源電路和安全柵保護電路之間的火花能 量延緩釋能電路，輸入交流電源接入直流電源電路，安全柵保護電路輸出本安電源，其中， 火花能量延緩釋能電路采用電感電容交叉型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LC電路構(gòu)成，LC電路包括第 一電感、第二電感、第一電容和第二電容，第一電感一端接于直流電源電路的輸出端，另一 端接于安全柵保護電路的輸入端，第二電感一端接于直流電源電路的地線端，另一端接于 安全柵保護電路的地線端，第一電容一端接于直流電源電路的輸出端，另一端接于安全柵 保護電路的地線端，第二電容一端接于直流電源電路的地線端，另一端接于安全柵保護電路的輸入端。本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，其中所述安全柵保護電路的故障 延遲時間為1微秒，相應(yīng)地LC電路中第一電感和第二電感分別為1微亨，第一電容和第二 電容分別為1微法。本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，其中所述直流電源電路為線性電 源或開關(guān)型直流電源，其輸出電壓為12V-MV，輸出電流為0. 5A-1. 5A。本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的優(yōu)點和積極效果在于由于設(shè)置 了火花能量延緩釋能電路，并與安全柵保護電路有機地結(jié)合為一個整體，通過延緩釋能電 路釋能速度與安全柵保護電路動作速度的匹配，進一步減小了故障時電路輸出火花能量， 從而也進一步提高本安電源的安全可靠性和輸出容量，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。下面將結(jié)合實施例參照附圖進行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的方框圖；圖2是火花能量延緩釋能電路的電路原理圖；圖3是使用火花能量延緩釋能電路時的短路故障電流、電壓、瞬時火花功率圖；圖4是未使用火花能量延緩釋能電路時的短路故障電流、電壓、瞬時火花功率圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源由直流電源電路1、火花 能量延緩釋能電路2、安全柵保護電路3依次連接組成，輸入交流電源接入直流電源電路1， 安全柵保護電路3輸出本安電源。圖1中的直流電源電路1可以是已知技術(shù)中的線性電源，或者是開關(guān)電源。直流 電源電路1輸出電壓為12V-MV，輸出電流為0. 5A-1. 5A。圖1中的安全柵保護電路3采用已知技術(shù)，由各種穩(wěn)壓管、晶體管、MOS管等元器 件，在短路/斷路發(fā)生時，檢測過流/過壓。短路故障時通過檢測輸出電流過流，或斷路時通 過檢測輸出電壓過壓，控制安全柵保護電路3切斷電源輸出。短路故障時，通過檢測電流， 在輸出電路之前增加短路并聯(lián)回路，達到短路電流的分流作用。參照圖2，給出了本發(fā)明中的火花能量延緩釋放電路2的一種具體電路?；鸹芰?延緩釋放電路2采用兩個電感和兩個電容，構(gòu)成電感電容交叉型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LC電路。 LC電路包括第一電感Li、第二電感L2、第一電容Cl和第二電容C2，第一電感Ll 一端接于 直流電源電路1的輸出端21，另一端接于安全柵保護電路3的輸入端21'，第二電感L2 — 端接于直流電源電路1的地線端20，另一端接于安全柵保護電路3的地線端20'，第一電 容Cl 一端接于直流電源電路1的輸出端21，另一端接于安全柵保護電路3的地線端20'， 第二電容C2 —端接于直流電源電路1的地線端20，另一端接于安全柵保護電路3的輸入端 21'。為了與安全柵保護電路3動作時間配合，可以通過LC取值范圍實現(xiàn)各種延緩電能 釋放的具體電路結(jié)構(gòu)拓?fù)浞桨浮Ｔ诒景l(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的實施例 中，針對安全柵保護電路3動作時間為1微秒的保護電路，所采用的LC值相應(yīng)地具體為第一電感Ll和第二電感L2分別為1微亨，第一電容Cl和第二電容C2分別為1微法。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的工作原理?；鸹芰垦泳忈尫烹娐?利用電感電流不能突變、電容電壓不能突變，采用交叉 型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在電源輸出短路或斷路時，一方面由電感限制短路時電容電流快速增長， 從而延緩電容能量釋放；另一方面通過電容限制斷路時電感電壓的增加，從而延緩斷路故 障能量釋放。一方面火花能量延緩釋能電路2的兩個電感可以有效的限制輸出短路時電容向 故障點的釋能速度，另一方面兩個電容又可以有效的限制輸出斷路時電感向故障點的釋能 速度。在電源輸出發(fā)生短路或斷路時，一方面由安全柵保護電路3檢測故障電壓或電流變 化，控制相應(yīng)晶體管或MOS管通斷，切斷電源輸出；同時，在安全柵保護電路3切斷電源輸出 之前，利用前級能量釋放延緩電路2有效地限制短路電流或斷路電壓的增長速度。因此，火 花能量延緩釋能電路2與安全柵保護電路3有機結(jié)合為一個整體，通過延緩釋能電路釋能 速度與安全柵保護速度相匹配，進一步減小故障時電路的輸出火花能量，從而進一步提高 了本安電源的容量。參照圖3和圖4，為本發(fā)明涉及的火花能量延緩釋能電路實施效果比較圖。其中，圖3為采用本發(fā)明中火花能量延緩釋能電路2方案時，本安電源短路故障的 輸出電流、輸出電壓、以及短路火花瞬時功率圖。這里設(shè)安全柵保護電路3在發(fā)生短路故障 后延遲1微秒后動作并切斷輸出，與之相配合，第一電感Ll和第二電感L2分別為1微亨， 第一電容Cl和第二電容C2分別為1微法，由此所得的短路火花瞬時功率如圖所示。其中 曲線11為電壓，曲線12表示輸出電流，曲線13表示短路火花瞬時功率。圖4為在未采用本發(fā)明火花能量延緩釋能電路2的方案時，本安電源短路故障的 輸出電流、輸出電壓、以及短路火花瞬時功率圖。這里仍假設(shè)安全柵保護電路3在發(fā)生短路 故障后延遲1微秒后動作并切斷輸出。其中曲線M為電壓，曲線22表示輸出電流，曲線23 表示短路火花瞬時功率。從圖3和圖4可以看出，在直流電源電路1和安全柵保護電路3 之間增加火花能量延緩釋能電路2可以起到延緩故障能量釋放的作用，與通用安全柵保護 電路3相配合，可以明顯減小故障火花能量，從而增加了本安電源的安全可靠性，或在相同 的故障火花能量指標(biāo)要求下，可以增大本安電源的輸出容量。上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu) 思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā) 明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技 術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，包括直流電源電路(1)和安全柵保護 電路(3)，其特征在于還包括接于所述直流電源電路(1)和安全柵保護電路(3)之間的火 花能量延緩釋能電路O)，輸入交流電源接入所述直流電源電路(1)，所述安全柵保護電路 ⑶輸出本安電源，其中，所述火花能量延緩釋能電路⑵采用電感電容交叉型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的LC電路構(gòu)成，所述LC電路包括第一電感(Li)、第二電感(L2)、第一電容(Cl)和第二 電容(C2)，所述第一電感(Li) 一端接于所述直流電源電路(1)的輸出端(21)，另一端接于 所述安全柵保護電路(3)的輸入端)，所述第二電感(L2) —端接于所述直流電源電 路(1)的地線端(20)，另一端接于所述安全柵保護電路(3)的地線端QO')，所述第一電 容(Cl) 一端接于所述直流電源電路(1)的輸出端(21)，另一端接于所述安全柵保護電路 (3)的地線端QO')，所述第二電容(C2) —端接于所述直流電源電路(1)的地線端(20)， 另一端接于所述安全柵保護電路(3)的輸入端Ol')。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，其特征在于其中 所述安全柵保護電路(3)的故障延遲時間為1微秒，相應(yīng)地所述LC電路中第一電感(Li) 和第二電感(L2)分別為1微亨，所述第一電容(Cl)和第二電容(C2)分別為1微法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，其特征在于 其中所述直流電源電路(1)為線性電源或開關(guān)型直流電源，其輸出電壓為12V14V，輸出電 流為 0. 5A-1. 5A。
全文摘要
本發(fā)明提供的具有火花能量延緩釋能電路的本安電源，包括直流電源電路和安全柵保護電路，還包括接于直流電源電路和安全柵保護電路之間的火花能量延緩釋能電路?；鸹芰垦泳忈屇茈娐凡捎秒姼须娙萁徊嫘途W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LC電路構(gòu)成，輸入交流電源接入直流電源電路，安全柵保護電路輸出本安電源。本發(fā)明具有火花能量延緩釋能電路的本安電源的優(yōu)點和積極效果在于由于設(shè)置了火花能量延緩釋能電路，并與安全柵保護電路有機地結(jié)合為一個整體，通過延緩釋能電路釋能速度與安全柵保護電路動作速度的匹配，進一步減小了故障時電路輸出火花能量，從而也進一步提高本安電源的安全可靠性和輸出容量，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。
文檔編號H02M1/32GK102136790SQ20101025740
公開日2011年7月27日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者盧其威, 王聰, 程紅, 鄒甲 申請人:盧其威, 王聰, 程紅, 鄒甲