一種可攜式本質安全型電源的製作方法

2023-10-20 11:05:42 5

專利名稱：一種可攜式本質安全型電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源，尤其是一種適用於煤炭、石油、化工等電子 設備用的可攜式本質安全型電源。
背景技術：
由於煤炭、石油、化工等產業的飛速發展，需要大量的本質安全型電子 設備對其進行環境、人員監測。在現有的電子設備中， 一般採用蓄電池、幹 電池及其控制電路為便攜電子設備供電。為了在惡劣環境下危險，需要對蓄 電池加隔爆箱，這樣電源的體積較大，攜帶不便，不適合移動電子檢測設備， 並且目前使用的乾電池的電源電路可靠性差，抗幹擾性弱，不能滿足本質安 全型要求。

實用新型內容
本實用新型的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種電源電路可 靠性高，抗千擾性強，體積較小，攜帶方便的本質安全型電源。
為實現本實用新型的目的，本實用新型的本質安全型電源包括由電池模
塊、DC-DC控制電路和穩壓電路構成的電源供電電路，由電池模塊提供輸入 電壓，該電壓經過DC-DC控制電路調整後為電子設備的正常工作提供所需的 電壓，經穩壓電路輸出電壓值穩定、紋波電壓和紋波電流值較小的輸出電壓， 在穩壓電路的輸出端連接一個當輸入電流/電壓過流/過壓時實現關斷的本 質安全型保護電路。
所述的本質安全型保護電路由雙重過流保護電路和一重過壓保護電路 並聯構成；所述的本質安全型保護電路最終的輸出電壓為+3.3V;所述的雙 重過流保護電路由兩組並聯的電阻和CMOS集成晶片串聯構成；所述的電阻 為1KQ， CM0S集成晶片型號為ZXCT1010;所述的一重過壓保護電路由二極 管VD6構成。
本實用新型的有益效果適用範圍寬，可用於煤炭、石油、化工等領域,尤其是用於煤礦井下，可取消必須設在電源外面的隔爆箱，為井下電子設備、
電子監控系統提供通用的標準+3.3V輸出電壓，抗幹擾能力強，可靠性高， 電路發生短路、斷路等故障時，電火花能量不足以點燃危險性氣體，避免了 採取隔爆箱的傳統做法，其電源電路可靠性高，抗幹擾能力強，體積小，成 本低，便於攜帶，具有廣泛的實用性。


圖1是本實用新型的可攜式本質安全型電源電路原理方框圖。 圖2是本實用新型的可攜式本質安全型電源保護電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖中的實施例對本實用新型作進一步描述 圖l所示，電子設備供電的本質安全型電源由電源供電電路和本質安全 型保護電路兩部分構成。電源供電電路由電池模塊l 、 DC-DC控制電路2 、 穩壓電路3依次連接構成，通過電池模塊1提供輸入電壓，該電壓經過DC-DC 控制電路2調整後為電子設備的正常工作提供所需的穩定電壓，經穩壓電路 3輸出電壓值穩定、紋波電壓和紋波電流值很小的輸出電壓；保護電路由相 並聯的雙重過流保護電路4與串聯的一重過壓保護電路5和穩壓電路3提供 的一重過壓保護共同構成本質安全型保護電路，為整個電源電路提供"雙重 保護"，為電子設備提供本質安全型電源。
圖2所示，電源供電電路接一個由電阻R25、 R26和電容C6共同構成了 輸入濾波電路，其輸出端連接一塊ZXCT1010的Vin管腳，ZXCT1010的load 管腳連接另一塊ZXCT1010的Vin管腳，在兩塊ZXCT1010的Vin管腳與Load 管腳間各並聯有檢測用阻值為1 KQ的電阻R22和R23;兩組並聯的CMOS 集成晶片和電阻串聯實現雙重保護，以避免其中任意一片晶片由於某種故障 導致失效而引起整個電路的安全保護的失效；與串聯的兩組ZXCT1010並聯 一個二極體VD6， 二極體VD6的主要作用是實現兩片電流集成晶片的保護， 以防止反向電壓過高而損壞晶片，從而實現電路的一重過壓保護；兩個 ZXCT1010的10UT管腳均與相併聯的電阻R24、 R27串聯，以形成參考比較電 壓，經過電阻R24的參考比較電壓接入三極體VT2的基極，三極體VT2的集 電極連接一組由R28、 C10並聯構成的RC穩壓濾波電路，同時三極體VT2的集電極經分壓電阻R29後接入三極體VT3的基極，三極體VT3的發射極和三 極管VT4的發射極均接第二塊ZXCT1010的Load管腳，以實現對ZXCT1010 所監視的電流形成的電壓的比較；三極體VT4的基極接入三極體VT5的集電 極，三極體VT3的基極經分壓電阻R32接入三極體VT5的基極，三極體VT4 的集電極接輸出埠。
在電源電路正常工作的狀態下，三極體VT4、 VT5導通，電源輸出直接 經過三極體VT4輸出，三極體VT2、 VT3均截止不導通，因此，保護電路是 不起保護作用的；當電路過流或過壓時，引起電源供電線路上輸出電流的增 加，晶片ZXCT1010檢測電阻R22兩端的電壓，然後通過外置分流電阻器R27 轉換為一定比例的輸出電流，該電流再經輸出電阻器R24定位，產生參考輸 出電壓，從而使得三極體VT2的基極電壓升高，導致三極體VT2導通，那麼 三極體VT2的集電極電壓也隨著集電極電流的上升而上升，從而導致三極體 VT3的基極電流增大，三極體VT3實現導通，則三極體VT4的發射極電壓升 高，從而導致三級管VT4截止，實現關斷，則無電流電壓輸出，從而實現保 護。
保護電路採用CMOS集成晶片ZXCT1010作為主要控制晶片，該集成晶片 的電流監視器能夠測量低值感應電阻器兩端的電壓，可通過外置分流電阻器 轉換為一定比例的輸出電流，該電流再經輸出電阻器定位，產生精度為1% 的接地參考輸出電壓。通過該集成晶片對輸出電流和電壓的監視，實現對三 極管開關通斷的控制，從而實現過壓保護和過流保護。由於電源供電電路中 的控制晶片LTC1871內部已經集成了過壓保護的功能，參照《爆炸性環境用 防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備標準》中的最小點燃電流、電壓曲 線配置外圍電路的阻抗元件，滿足本質安全電路發生短路、斷路等故障時瞬 間允許通過的電火花的能量小於20 u J的要求，同時以最快的速度洩放能量， 即可保障電路的本質安全保護。因此在保護電路中只需加設一重過壓保護和 兩重過流保護電路即可實現本質安全。
權利要求1. 一種可攜式本質安全型電源，包括由電池模塊(1)、DC-DC控制電路(2)和穩壓電路(3)構成的電源供電電路，由電池模塊(1)提供輸入電壓，該電壓經過DC-DC控制電路(2)調整後為電子設備的正常工作提供所需的電壓，經穩壓電路(3)輸出電壓值穩定、紋波電壓和紋波電流值較小的輸出電壓，其特徵在於在穩壓電路(3)的輸出端連接一個當輸入電流/電壓過流/過壓時實現關斷的保護電路。
2. 根據權利要求1所述的可攜式本質安全型電源，其特徵在於，所述 的保護電路由雙重過流保護電路(4)和一重過壓保護電路(5)並聯構成。
3. 根據權利要求1或2所述的本質安全型電源，其特徵在於，所述的 保護電路最終的輸出電壓為+3. 3V。
4. 根據權利要求2所述的可攜式本質安全型電源，其特徵在於，所述 的雙重過流保護電路(4)由兩個電阻(R22、 R23)分別與兩個CMOS集成芯 片相併聯的電路串聯構成。
5. 根據權利要求4所述的可攜式本質安全型電源，其特徵在於，所述 的電阻(R22、 R23)為1KQ， CMOS集成晶片型號為ZXCT1010。
6. 根據權利要求2所述的可攜式本質安全型電源，其特徵在於，所述 的一重過壓保護電路(5)由二極體VD6構成。
專利摘要一種可攜式本質安全型電源，適用於煤炭、石油、化工等電子設備。它包括由電池模塊、DC-DC控制電路和穩壓電路構成的電源供電電路，由電池模塊提供輸入電壓，該電壓經過DC-DC控制電路調整後為電子設備的正常工作提供所需的電壓，經穩壓電路輸出電壓值穩定、紋波電壓和紋波電流值較小的輸出電壓，在穩壓電路的輸出端連接一個當輸入電流/電壓過流/過壓時實現關斷的本質安全型保護電路。無須在電源外面加設隔爆箱，能為易燃易爆環境中的電子設備、電子監控系統提供通用的標準+3.3V輸出電壓，抗幹擾能力強，可靠性高，電路發生短路、斷路等故障時，電火花能量不足以點燃危險性氣體，其電源電路可靠性高，抗幹擾能力強，體積小，成本低，便於攜帶，具有廣泛的實用性。
文檔編號H02H7/10GK201234207SQ20082004096
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月28日 優先權日2008年6月28日
發明者倩 盧, 周公博, 朱真才, 沈春豐, 陳光柱 申請人:中國礦業大學