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一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路的製作方法

2023-11-04 09:11:02

一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,通過上述技術方案,我們設計了一種新的大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,為了避免電源輸出的電壓不穩定,和因為在限流電阻端的電壓過高造成的電能損耗,通過設置兩個反饋來調節輸入電壓,一個反饋為直流輸出端對限流模塊的輸入端的反饋,通過電壓調節模塊調節限流模塊及穩壓模塊的輸入電壓,另一個是直流輸出端對交流輸入端的反饋,具體是通過脈寬調製電路調節高頻變壓器初級繞組的輸入電壓。該實用新型提供的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,電源輸出電壓穩定,能輸出較大的功率,且能耗低。
【專利說明】—種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及防爆電氣設備及零部件領域,具體涉及一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路。
【背景技術】
[0002]在煤礦等工作場所,由於有爆炸危險性氣體和蒸氣,所以需要使用防爆電氣設備。而本質安全型電氣設備通過限制電氣設備電路的各種參數,或採取保護措施來限制電路的火花放電能量和熱能,使其在正常工作和規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃周圍環境的爆炸性混合物,從而實現了電氣防爆,因而不需要專門的防爆外殼,這樣就可以縮小設備的體積和重量,簡化設備的結構,使設備具有安全可靠、結構簡單、體積小、重量輕、造價低、製造維修方便等特點,是一種比較理想的防爆電氣設備。
[0003]由於在煤礦等工作場所的電氣設備都是使用直流電源的,一是出於安全的考慮,二是便於使用乾電池等自帶的電源。當需要使用外接電源時,就需要用到將交流轉成直流的電源,而在煤礦等工作場所使用的電源一般是本質安全型電源,本質安全型電源和本質安全型電氣設備一樣,也是基於同樣的原理,是一種防爆電源。
[0004]本質安全型電路分「 ia」和「 ib」兩個等級,在煤礦中大部分場所都使用的是「 ib」等級,而在採掘工作面、瓦斯抽放系統等長期存在瓦斯的高危場所要求使用「ia」等級。簡單來講,「ib」等級的本安電路需要兩重獨立的過流過壓保護,「ia」等級的本安電路需要三種獨立的過流過壓保護(詳見GB3836-2010)。
[0005]目前實用的ia級本質安全型電源都是使用簡單的電阻限流的方式進行限制電流,過壓保護使用功率管使輸出本質安全型電源內部短路實現,這樣大部分的能量都通過內部的限流電阻發熱消耗掉,缺點是電壓的輸出很不穩定,輸出的功率比較小,而且能耗比較高,在煤礦等電能緊張的場合使用非常浪費電能。
[0006]因此,設計一種新的ia等級本質安全型電源電路,使電源的輸出電壓穩定,能輸出較大的功率,且能耗低,是本領域需要解決的技術問題。
實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題:設計一種新的ia等級本質安全型電源電路,使電源輸出電壓穩定,能輸出較大的功率,且能耗低。
[0008]為解決上述技術問題,本實用新型的技術方案如下:
[0009]一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,包括交流輸入端、開關電源模塊、限流模塊、穩壓模塊、電壓調節模塊和直流輸出端;所述開關電源模塊包括濾波電路、整流電路、高頻變壓器和整流降壓電路;所述限流模塊設有相互串聯的多個限流電阻,其輸入端與所述開關電源模塊的整流降壓電路的輸出端連接;所述穩壓模塊包括三個並聯的穩壓電路和一個取樣電路,所述穩壓電路的三個輸入端均與所述限流模塊的輸出端連接;所述電壓調節模塊包括三個反饋電路和三個調壓電路;[0010]所述取樣電路包括三個輸入端和六個輸出端,三個輸入端分別與所述穩壓電路的三個輸出端連接,六個輸出端中包括三個與所述反饋電路的輸入端連接的反饋輸出端,三個與直流輸出端的負極連接的穩壓輸出端,且所述三個反饋輸出端分別與所述取樣電路的三個輸入端 對應,所述三個穩壓輸出端也分別與所述取樣電路的三個輸入端 對應;所述反饋電路的三個輸出端分別與所述調壓電路的三個輸入端連接;所述調壓電路的三個輸出端均與所述限流模塊的輸入端連接。
[0011]優選的,所述開關電源模塊中的結構為,所述濾波電路、整流電路、高頻變壓器的初級繞組並聯連接;所述濾波電路的輸出端連接所述整流電路的輸入端,所述整流電路的輸出端連接所述高頻變壓器的初級繞組的接線端一;所述濾波電路、整流電路的輸出端和所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二均與所述交流輸入端的零線連接;所述高頻變壓器的次級繞組的接線端一連接所述整流降壓電路的輸入端,所述高頻變壓器的次級繞組的接線端二連接所述直流輸出端的負極;所述交流輸入端的火線連接所述濾波電路的輸入端,零線連接所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二。
[0012]優選的,所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二與所述交流輸入端的零線之間設有脈寬調製電路,所述電壓調節模塊的調壓電路的輸出端與所述限流模塊的輸入端之間設有隔離電路。
[0013]優選的,所述脈寬調製電路設有三個連接端,包括與所述交流輸入端的零線連接的電源輸入端、與所述隔離電路連接的直流反饋端和與所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二連接的調製輸出端;所述隔離電路設有三個輸入端和三個輸出端,所述隔離電路的三個輸入端分別與所述調壓電路的三個輸出端連接;所述隔離電路的三個輸出端包括與所述限流模塊的輸入端連接的限流反饋端、與所述脈寬調製電路連接的脈寬調製反饋端和與所述高頻變壓器的次級繞組的接線端二連接的隔離端。
[0014]優選的,所述限流模塊設置的限流電阻為三個。
[0015]通過上述技術方案,我們設計了一種新的大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,為了避免電源輸出的電壓不穩定,和因為在限流電阻端的電壓過高造成的電能損耗,通過設置兩個反饋來調節輸入電壓,一個反饋為直流輸出端對限流模塊的輸入端的反饋,通過電壓調節模塊調節限流模塊及穩壓模塊的輸入電壓,另一個是直流輸出端對交流輸入端的反饋,具體是通過脈寬調製電路調節高頻變壓器初級繞組的輸入電壓。其有益效果是:電源輸出電壓穩定,能輸出較大的功率,且能耗低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例所公開的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路的結構示意圖。
[0018]圖中數字和字母所表示的相應部件名稱:
[0019]1.交流輸入端2.開關電源模塊21.濾波電路22.整流電路23.高頻變壓器24.整流降壓電路25.脈寬調製電路26.隔離電路3.限流模塊31.限流電阻4.穩壓模塊41.穩壓電路42.取樣電路5.電壓調節模塊51.反饋電路52.調壓電路6.直流輸出端。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本實用新型保護的範圍。
[0021]本實用新型的原理是:設計了一種新的大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,為了避免電源輸出的電壓不穩定,和因為在限流電阻端的電壓過高造成的電能損耗,通過設置兩個反饋來調節輸入電壓,一個反饋為直流輸出端對限流模塊的輸入端的反饋,通過電壓調節模塊調節限流模塊及穩壓模塊的輸入電壓,另一個是直流輸出端對交流輸入端的反饋,具體是通過脈寬調製電路調節高頻變壓器初級繞組的輸入電壓。
[0022]實施例:
[0023]如圖1所示,一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,包括交流輸入端1、開關電源模塊2、限流模塊3、穩壓模塊4、電壓調節模塊5和直流輸出端6 ;開關電源模塊包括濾波電路21、整流電路22、高頻變壓器23和整流降壓電路24 ;限流模塊3設有相互串聯的多個限流電阻31,其輸入端與開關電源模塊的整流降壓電路24的輸出端連接;穩壓模塊4包括三個並聯的穩壓電路41和一個取樣電路42,穩壓電路41的三個輸入端均與限流模塊3的輸出端連接;電壓調節模塊5包括三個反饋電路51和三個調壓電路52 ;
[0024]取樣電路42包括三個輸入端和六個輸出端,三個輸入端分別與穩壓電路41的三個輸出端連接,六個輸出端中包括三個與反饋電路51的輸入端連接的反饋輸出端,三個與直流輸出端6的負極連接的穩壓輸出端,且三個反饋輸出端分別與取樣電路42的三個輸入端 對應,三個穩壓輸出端也分別與取樣電路42的三個輸入端 對應;反饋電路51的三個輸出端分別與調壓電路52的三個輸入端連接;調壓電路52的三個輸出端均與限流模塊3的輸入端連接。
[0025]設置三個並聯的穩壓電路41,這樣穩壓的效果更好,但是接上不同的負載後,電壓還是會不穩定,所以設置調壓電路52,調壓電路52通過反饋電路51獲得直流輸出端的電壓的數值,然後進行反方向調節(也就是負反饋),如果直流輸出端6電壓過高,就調節的低一些,反之,就調節的高一些。
[0026]穩壓電路41可以使用穩壓二極體、並聯電晶體穩壓電路、開關型穩壓電路等,這是本領域技術人員都了解的,在此不作限定。
[0027]調壓電路52有可控矽調壓、集成電路調壓等很多方式,在此不作限定。
[0028]本實施例中,開關電源模塊2中的結構為,濾波電路21、整流電路22、高頻變壓器23的初級繞組並聯連接;濾波電路21的輸出端連接整流電路22的輸入端,整流電路22的輸出端連接高頻變壓器23的初級繞組的接線端一;濾波電路21、整流電路22的輸出端和高頻變壓器23的初級繞組的接線端二均與交流輸入端I的零線連接;高頻變壓器23的次級繞組的接線端一連接整流降壓電路24的輸入端,高頻變壓器23的次級繞組的接線端二連接直流輸出端6的負極;交流輸入端I的火線連接濾波電路21的輸入端,零線連接高頻變壓器23的初級繞組的接線端二。
[0029]開關電源模塊也是一種常用的交流轉直流的電路,本實施例中的結構除了設有常規的濾波電路、整流電路等,還增加了脈寬調製電路和隔離電路
[0030]本實施例中,脈寬調製電路25設在高頻變壓器23的初級繞組的接線端二與交流輸入端I的零線之間,隔離電路26設在電壓調節模塊的調壓電路52的輸出端與限流模塊3的輸入端之間。
[0031]脈寬調製電路是一種模擬控制方式,其根據相應載荷的變化來調製電晶體基極或MOS管柵極的偏置,來實現電晶體或MOS管導通時間的改變,從而實現開關穩壓電源輸出的改變。脈寬調製電路既可改變輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率。控制簡單有效,使用非常廣泛。
[0032]本實施例中,脈寬調製電路25設有三個連接端,包括與交流輸入端I的零線連接的電源輸入端、與隔離電路26連接的直流反饋端和與高頻變壓器23的初級繞組的接線端二連接的調製輸出端。隔離電路26設有三個輸入端和三個輸出端,隔離電路26的三個輸入端分別與調壓電路52的三個輸出端連接;隔離電路26的三個輸出端包括與限流模塊3的輸入端連接的限流反饋端、與脈寬調製電路25連接的脈寬調製反饋端和與高頻變壓器23的次級繞組的接線端二連接的隔離端。
[0033]本實施例中,限流模塊3設置的限流電阻31為三個,這樣能達到很好的限流效果。
[0034]在上述實施例中,我們設計了一種新的大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,為了避免電源輸出的電壓不穩定,和因為在限流電阻端的電壓過高造成的電能損耗,通過設置兩個反饋來調節輸入電壓,一個反饋為直流輸出端對限流模塊的輸入端的反饋,通過電壓調節模塊調節限流模塊及穩壓模塊的輸入電壓,另一個是直流輸出端對交流輸入端的反饋,具體是通過脈寬調製電路調節高頻變壓器初級繞組的輸入電壓。其有益效果是:電源輸出電壓穩定,能輸出較大的功率,且能耗低。
[0035]以上的僅是本實用新型的優選實施方式,應當指出,對於本領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型創造構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,其特徵在於,包括交流輸入端、開關電源模塊、限流模塊、穩壓模塊、電壓調節模塊和直流輸出端;所述開關電源模塊包括濾波電路、整流電路、高頻變壓器和整流降壓電路;所述限流模塊設有相互串聯的多個限流電阻,其輸入端與所述開關電源模塊的整流降壓電路的輸出端連接;所述穩壓模塊包括三個並聯的穩壓電路和一個取樣電路,所述穩壓電路的三個輸入端均與所述限流模塊的輸出端連接;所述電壓調節模塊包括三個反饋電路和三個調壓電路; 所述取樣電路包括三個輸入端和六個輸出端,三個輸入端分別與所述穩壓電路的三個輸出端連接,六個輸出端中包括三個與所述反饋電路的輸入端連接的反饋輸出端,三個與直流輸出端的負極連接的穩壓輸出端,且所述三個反饋輸出端分別與所述取樣電路的三個輸入端 對應,所述三個穩壓輸出端也分別與所述取樣電路的三個輸入端 對應;所述反饋電路的三個輸出端分別與所述調壓電路的三個輸入端連接;所述調壓電路的三個輸出端均與所述限流模塊的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,其特徵在於,所述開關電源模塊中的結構為,所述濾波電路、整流電路、高頻變壓器的初級繞組並聯連接;所述濾波電路的輸出端連接所述整流電路的輸入端,所述整流電路的輸出端連接所述高頻變壓器的初級繞組的接線端一;所述濾波電路、整流電路的輸出端和所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二均與所述交流輸入端的零線連接;所述高頻變壓器的次級繞組的接線端一連接所述整流降壓電路的輸入端,所述高頻變壓器的次級繞組的接線端二連接所述直流輸出端的負極;所述交流輸入端的火線連接所述濾波電路的輸入端,零線連接所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二。
3.根據權利要求2所述的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,其特徵在於,所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二與所述交流輸入端的零線之間設有脈寬調製電路,所述電壓調節模塊的調壓電路的輸出端與所述限流模塊的輸入端之間設有隔離電路。
4.根據權利要求3所述的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,其特徵在於,所述脈寬調製電路設有三個連接端,包括與所述交流輸入端的零線連接的電源輸入端、與所述隔離電路連接的直流反饋端和與所述高頻變壓器的初級繞組的接線端二連接的調製輸出端;所述隔離電路設有三個輸入端和三個輸出端,所述隔離電路的三個輸入端分別與所述調壓電路的三個輸出端連接;所述隔離電路的三個輸出端包括與所述限流模塊的輸入端連接的限流反饋端、與所述脈寬調製電路連接的脈寬調製反饋端和與所述高頻變壓器的次級繞組的接線端二連接的隔離端。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種大功率輸出ia等級本質安全型電源電路,其特徵在於,所述限流模塊設置的限流電阻為三個。
【文檔編號】H02M7/04GK203788146SQ201420067252
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】鄒富寶 申請人:無錫煤科電器有限公司

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