專利名稱：本質(zhì)安全防爆直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種本質(zhì)安全防爆直流電源。
本質(zhì)安全防爆直流電源是一種爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備。該種防爆電氣設(shè)備通過合理選擇電路和電路參數(shù)，使電路在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃周圍爆炸性混合物。
目前使用的本安防爆直流電源除具有電阻和電容分立元件外，還有二極管、三極管和可控硅等半導(dǎo)體分立元件，例如山東無線電廠生產(chǎn)的DY1型本安防爆直流穩(wěn)壓電源，由二極管、三極管、可控硅、電阻和電容組成，如

圖1所示，按功能可劃分為穩(wěn)壓單元和保護(hù)單元二大單元電路，如圖1所示，穩(wěn)壓單元完成穩(wěn)壓功能，保護(hù)單元完成限壓和限流功能。
這些本安防爆直流穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，使用元件多，生產(chǎn)調(diào)試?yán)щy，成本高，體積大。重量重，故障率高，不便于使用維護(hù)。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種無半導(dǎo)體分立元件，電路簡單，可靠性高的由集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的本質(zhì)安全防爆直流電源。
本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源。由2個(gè)可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器、2個(gè)限流電阻、2個(gè)調(diào)壓電阻、2個(gè)電壓基準(zhǔn)電阻和3個(gè)消振濾波電容組成，如圖2所示?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端(引腳1)與公共端(引腳3)之間并接消振濾波電容C1、檢測端(引腳2)與公共端之間并接消振濾波電容C2，檢測端與輸出端(引腳5)之間并接限流電阻R1，檢測端與基準(zhǔn)端(引腳4)之間并接調(diào)壓電阻R2，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R3?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端與公共端之間并接消振濾波電容C3，檢測端與輸出端之間并接限流電阻R4，檢測端與基準(zhǔn)端之間并接調(diào)壓電阻R5，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R6?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸入端子，接非本質(zhì)安全防爆的直流電源輸出(如整流和濾波電路輸出的非穩(wěn)壓直流)，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的輸入端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的檢測端相連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的公共端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的公共端相連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸出端子，接本質(zhì)安全防爆直流電源的負(fù)載。限流電阻R1和R4的阻值根據(jù)GB3836·4-83規(guī)定的本質(zhì)安全防爆最大短路電流選取，調(diào)壓電阻R2和R5根據(jù)GB3836·4-83規(guī)定的本質(zhì)安全防爆最高開路電壓選取。
本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源，其工作原理是利用可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器的可調(diào)最大輸出電流和電壓的性能，限制電源的最高開路電壓和最大短路電流。并由兩級級聯(lián)實(shí)現(xiàn)雙重化。可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1、限流電阻R1、調(diào)壓電阻R2、電壓基準(zhǔn)電阻R3、消振濾波電容C1和C2組成第1級穩(wěn)壓限流電路。由可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2。限流電阻R4、調(diào)壓電阻R5、電壓基準(zhǔn)電阻R6和消振濾波電容C3組成第2級穩(wěn)壓限流電路。每級的最高開路電壓和最大的短路電流均根據(jù)GB3836·4-83規(guī)定的本質(zhì)安全防爆最高開路電壓和最大短路電流整定，每一級穩(wěn)壓限流電路均具有穩(wěn)壓(限壓)和限流作用。當(dāng)兩級中任意一級發(fā)生短路、開路等各種故障時(shí)，均能保證電源輸出的本質(zhì)安全防爆性能。
可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器最好是CW200型集成穩(wěn)壓器，電壓基準(zhǔn)電阻R3和R6的電阻值最好為820Ω，當(dāng)然也可以選其它電阻值。消振濾波電容C1、C2和C3的電容值最好為0.1μf，當(dāng)然也可以選其它電容值。限流電阻R1和R4的電阻值最好是1.5Ω，第1級和第2級穩(wěn)壓限流電路最大短路電流為300mA，當(dāng)然也可以選其它電阻值和最大短路電流〔若最大短路電流為I(單位A)、限流電阻為R(單位Ω)、限流電阻R與最大輸出電流近似滿足(1)式R＝ 0.45/(I) ……(1)〕。調(diào)壓電阻R2最好選5.6KΩ，第1級穩(wěn)壓限流電路的最高開路電壓為21.7V，當(dāng)然也可以選其它電阻值和最高開路電壓〔若最高開路電壓為U(單位V)，電壓基準(zhǔn)電阻為R′(單位Ω)，調(diào)壓電阻為R″(單位Ω)，調(diào)壓電阻與最高開路電壓近似滿足(2)式R″＝( (U)/2.77 -1)×R′……(2)〕。調(diào)壓電阻R5最好選4.7KΩ，第2級穩(wěn)壓限流電路的最高開路電壓為18.6V，當(dāng)然也可以選其它電阻值和最高開路電壓〔調(diào)壓電阻與最高開路電壓近似滿足(2)式〕。
本發(fā)明由可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器、電阻和電容構(gòu)成，沒有半導(dǎo)體分立元件?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器既具有穩(wěn)壓功能，又具有限流和限壓功能，克服了現(xiàn)有本安防爆直流電源限流、限壓功能由多個(gè)器件分別完成的缺點(diǎn)，與現(xiàn)有本安防爆電源相比，具有電路簡單，體積小，重量輕，便于生產(chǎn)調(diào)試，便于使用維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
下面將結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源作進(jìn)一步描述。
圖1是山東無線電廠生產(chǎn)的DY1型本安防爆直流穩(wěn)壓電源電路圖。
圖2是本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源。
圖3是本發(fā)明提出的由CW200型可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的本質(zhì)安全防爆直流電源(R1＝R4＝1.5Ω、R2＝5.6KΩ、R5＝4.7KΩ、C1＝C2＝C3＝0.1μf)。
圖4是本發(fā)明提出的由CW200型可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的本質(zhì)安全防爆直流電源(R1＝R4＝3Ω、R2＝7.5KΩ、R5＝6.2KΩ、C1＝C2＝C3＝0.22μf)。
圖5是接有負(fù)載和非本安直流電源的，本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源。
實(shí)施例1由CW200型可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的本質(zhì)安全防爆直流電源如圖3所示，由2個(gè)CW200型可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1和N2，2個(gè)限流電阻R1(R1＝1.5Ω)和R4(R4＝1.5)，2個(gè)調(diào)壓電阻R2(R2＝5.6KΩ)和R5(R5＝4.7KΩ)，2個(gè)電壓基準(zhǔn)電阻R3(R3＝820Ω)和R6(R6＝820Ω)和3個(gè)消振濾波電容C1、C2和C3(C1＝C2＝C3＝0.1μf)組成。
可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端(引腳1)與公共端(引腳3)之間并接消振濾波電容C1、檢波端(引腳2)與公共端之間并接消振濾波電容C2，檢測端與輸出端(引腳5)之間并接限流電阻R1，檢測端與基準(zhǔn)端(引腳4)之間并接調(diào)壓電阻R2，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R3?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端與公共端之間并接消振濾波電容C3，檢測端與輸出端之間并接限流電阻R4，檢測端與基準(zhǔn)端之間并接調(diào)壓電阻R5，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R6，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸入端子，接非本質(zhì)安全防爆的直流電源輸出(如整流和濾波電路輸出的非穩(wěn)壓直流)，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的輸入端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的檢測端連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的公共端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的公共端相連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸出端子，接本質(zhì)安全防爆直流電源的負(fù)載。根據(jù)GB3836.4-83最高開路電壓取21.7V，最大短路電流取300mA，為了保證第2級穩(wěn)壓限流電路的正常工作，第2級穩(wěn)壓限流電路的壓降應(yīng)大于3V，因此，第2級穩(wěn)壓限流電路的輸出為18.6V。根據(jù)上述每級最高開路電壓和最大短路電流以及(1)式和(2)式選取R1＝1.5Ω、R2＝5.6KΩ、R4＝1.5Ω、R5＝4.7KΩ。當(dāng)非本安直流電源接至可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端和公共端以后，第1級穩(wěn)壓限流電路的最高開路電壓為21.7V，最大短路電流為300mA，第2級穩(wěn)壓限流電路的最高開路電壓為18.6V，最大短路電流為300mA，無論兩級穩(wěn)壓限流電路中的任一級(但不是兩級同時(shí))發(fā)生短路，開路等各種故障，均能保證整個(gè)電源的最高開路電壓不大于21.7V，最大短路電流不大于300mA，實(shí)現(xiàn)了雙重化，滿足了本質(zhì)安全防爆的要求。
實(shí)施例2如圖4所示，其工作原理完全同實(shí)施例1。不同之處是，限流電阻R1和R4、調(diào)壓電阻R2和R5的電阻值和C1、C2、C3的電容值改變?yōu)镽1＝R4＝3Ω、R2＝7.5KΩ、R5＝6.2KΩ、C1＝C2＝C3＝0.22μf。第1級穩(wěn)壓限流電路的最大開路電壓為28.1V，最大短路電流為150mA，第2級穩(wěn)壓限流電路的最大開路電壓為23.7V，最大短路電流為150mA。
圖5是本發(fā)明提出的本質(zhì)安全防爆直流電源與負(fù)載和非本安直流電源的連接方法。
權(quán)利要求
1.一種本質(zhì)安全防爆直流電源，其特征在于(1)由2個(gè)可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器、2個(gè)限流電阻、2個(gè)調(diào)壓電阻、2個(gè)電壓基準(zhǔn)電阻和3個(gè)消振濾波電容組成；(2)可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端(引腳1)與公共端(引腳3)之間并接消振濾波電容C1，檢測端(引腳2)與公共端之間并接消振濾波電容C2，檢測端與輸出端(引腳5)之間并接限流電阻R1，檢測端與基準(zhǔn)端(引腳4)之間并接調(diào)壓電阻R2，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R3；(3)可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端與公共端之間并接消振濾波電容C3，檢測端與輸出端之間并接限流電阻R4，檢測端與基準(zhǔn)端之間并接調(diào)壓電阻R5，基準(zhǔn)端與公共端之間并接電壓基準(zhǔn)電阻R6；(4)可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的輸入端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸入端子(接非本質(zhì)安全防爆的直流電源的輸出)?？烧{(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的輸入端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的檢測端相連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1的公共端與可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的公共端相連接，可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N2的檢測端和公共端是本質(zhì)安全防爆直流電源的2個(gè)輸出端子(接本質(zhì)安全防爆直流電源的負(fù)載)。(5)限流電阻R1和R4的電阻值根據(jù)GB3836·4-83規(guī)定的本質(zhì)安全防爆最大短路電流選取；(6)調(diào)壓電阻R2和R5電阻值根據(jù)GB3836·4-83規(guī)定的本質(zhì)安全防爆最高開路電壓選取。
2.一種如權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全防爆直流電源，其特征在于(1)所述的可調(diào)過流保護(hù)的集成穩(wěn)壓器N1和N2為CW200型集成穩(wěn)壓器;(2)所述的限流電阻R1和R4的電阻值為1.5Ω;(3)所述的調(diào)壓電阻R2的電阻值為5.6KΩ，調(diào)壓電阻R5的電阻值為4.7KΩ;(4)所述的電壓基準(zhǔn)電阻R3和R6的電阻值為820Ω;(5)所述的消振濾波電容C1、C2和C3的電容值為0.1μf。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種本質(zhì)安全防爆直流電源，是一種爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備，其特點(diǎn)是無半導(dǎo)體分立元件，由集成穩(wěn)壓器、電阻和電容組成。通過集成穩(wěn)壓器和電阻限制電源最高開路電壓和最大短路電流，以保證電源輸出本質(zhì)安全防爆性能，電路簡單。用作爆炸性環(huán)境使用的防爆直流電源。
文檔編號G05F1/46GK1082213SQ9210915
公開日1994年2月16日 申請日期1992年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月11日
發(fā)明者孫繼平, 朱建銘, 朱孝平 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部