專利名稱：礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，適用于礦下傳感器網(wǎng)絡(luò)等分布式系統(tǒng)的供電。
背景技術(shù)：
目前，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，分布式供電系統(tǒng)在礦下得到了廣泛的應(yīng)用，礦井下分布著大量的傳感器設(shè)備，這類傳感器設(shè)備都有一個(gè)獨(dú)立的直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊，為其各自的傳感器電路供電，同時(shí)這些傳感器設(shè)備都由礦上的一個(gè)大型本安電源供電。一般情況下，為保證礦下傳感器設(shè)備工作電壓的穩(wěn)定，直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊前端都并有大容量的電容。直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊本身符合本質(zhì)安全要求，但是在前級本安電源上電過程中，各個(gè)直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊同時(shí)從母線中吸收大量的瞬間電流，造成前級本安電源的誤動(dòng)作，使得傳感器設(shè)備不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊提供一種礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，以減小上電時(shí)時(shí)，從前級本安電源的吸收的瞬間電流，提高礦下傳感器設(shè)備的穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，其特征是包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，電容Cl、電容C2、電容C3、電阻Rl、電阻R2和場效應(yīng)管Ql，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯(lián)在電容Cl兩端，構(gòu)成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯(lián)，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負(fù)極VIN-;所述場效應(yīng)管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點(diǎn)連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負(fù)極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯(lián)在直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路還包括二極管D1，二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應(yīng)管Ql的柵極。所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路還包括二極管D2，二極管D2串聯(lián)在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+。所述的電阻R2的阻值范圍在100K到IM之間，電容C2的電容值范圍在IuF到IOuF之間。本發(fā)明相比于現(xiàn)有的技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、由于上電時(shí)場效應(yīng)管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，電容C2通過電阻R2充電，當(dāng)電容C2的電壓達(dá)到場效應(yīng)管Ql的開啟電壓Vgs (th)時(shí)，場效應(yīng)管Ql才開始導(dǎo)通，因此直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊延遲一段時(shí)間開始上電，保證了直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊在前級本安電源電壓已經(jīng)建立之后才上電，因此傳感器設(shè)備所需的瞬間電流可以通過前級本安電源和儲能電容共同提高，以減小上電時(shí)從前級本安電源吸收的沖擊電流的大小；
2、隨著場效應(yīng)管Ql柵極和源極間的電壓Vgs的緩慢升高，上電電流也緩慢升高直到直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊前的儲能電容充滿，減少了上電過程中所需的峰值電流；
3、由于裝配時(shí)電阻R2和電容C2隨機(jī)組合，直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的延遲上電時(shí)間不相同，因此錯(cuò)開了各直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的上電時(shí)間，進(jìn)一步減小對前級本安電源的沖擊。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明·
圖I是礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
一種礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-,電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應(yīng)管Q1，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯(lián)在電容Cl兩端，構(gòu)成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯(lián)，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負(fù)極VIN-;所述場效應(yīng)管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點(diǎn)連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負(fù)極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯(lián)在直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。實(shí)施例2
采用本發(fā)明的一個(gè)礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路如圖I所示。該電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2、場效應(yīng)管Q1、二極管Dl和二極管D2其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯(lián)在電容Cl兩端，構(gòu)成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯(lián)，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負(fù)極VIN-;所述場效應(yīng)管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點(diǎn)連接，場效應(yīng)管Ql的源極連接電源輸入負(fù)極VIN-，場效應(yīng)管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯(lián)在后級本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用；所述二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應(yīng)管Ql的柵極；所述二極管D2串聯(lián)在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+ ;所述場效應(yīng)管Ql為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。本發(fā)明的工作原理如下
當(dāng)前級本安電源上電時(shí)，場效應(yīng)管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，電源線上的電壓首先通過所述電容Cl濾波，濾除電源線上的高頻干擾，同時(shí)電源通過所述的電阻R2給電容C2充電，當(dāng)電容C2上的電壓上升到場效應(yīng)管Ql的開啟電壓Vgs (th)時(shí)，場效應(yīng)管Ql開始導(dǎo)通，導(dǎo)通所需時(shí)間Ton的計(jì)算方法為Ton=R2*C2*ln (VIN/ (VIN-Vgs (th)));場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通后，傳感器設(shè)備前的儲能電容C3通過場效應(yīng)管Ql和二極管D2與前級的本安電源連通，隨著電容C2兩端的電壓逐漸升高，場效應(yīng)管Ql的阻抗從高阻抗逐漸變?yōu)榈妥杩梗钡綀鲂?yīng)管Ql完全導(dǎo)通。由于電阻R2和電容C2的延遲作用，保證了場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通的過程中，前級本安電源已經(jīng)完全建立，電容C2的充電電流可以由前級的本安電源和儲能電容共同提供，減少了開機(jī)時(shí)對本案電源的沖擊，保證了前級本安電源的正常工作和傳感器設(shè)備電壓的正常建立。由于傳感器設(shè)備的電壓建立發(fā)生在前級前級本安電源電壓建立以后，因此該電路起到緩啟動(dòng)的作用。當(dāng)前級本安電源關(guān)斷輸出時(shí)，電容C2、二極管Dl和電阻Rl組成一個(gè)閉合回路，電容C2通過二極管Dl和電阻Rl放電，當(dāng)電容C2兩端的電壓低于場效應(yīng)管Ql的開啟電壓時(shí)，晶體管關(guān)斷，關(guān)斷所需的時(shí)間計(jì)算如下Toff=Rl*C2*ln (Vgs (th)/VIN);瀉放電阻Rl取的較小，可以保證在本安電源關(guān)斷輸出時(shí)，場效應(yīng)管Ql快速關(guān)斷，緩啟動(dòng)電路快速復(fù)位，在下一次本安電源上電時(shí)，該電路繼續(xù)起到緩啟動(dòng)的作用。
當(dāng)前級本安電源發(fā)生電壓跌落時(shí)，由于二極管D2的作用，傳感器設(shè)備中的儲能電容C3不會向前級倒灌電流，傳感器設(shè)備正常工作所需的電壓可以通過儲能電容C3來維持，如果電壓跌落的時(shí)間過長，在電阻R2和電容C2的作用下，當(dāng)儲能電容C3上的電壓下降到一定的程度時(shí)，該控制電路能自動(dòng)關(guān)斷場效應(yīng)管Q1，保證了在前級本安電源發(fā)生長時(shí)間電壓跌落后傳感器設(shè)備的緩啟動(dòng)。本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
權(quán)利要求
1.礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，其特征是包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應(yīng)管Q1，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯(lián)在電容Cl兩端，構(gòu)成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯(lián)，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負(fù)極VIN-;所述場效應(yīng)管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點(diǎn)連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負(fù)極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯(lián)在直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，其特征是所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路還包括二極管D1，二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應(yīng)管Ql的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，其特征是所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路還包括二極管D2，二極管D2串聯(lián)在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，其特征是所述的電阻R2的阻值范圍在IOOK到IM之間，電容C2的電容值范圍在IuF到IOuF之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦用直流轉(zhuǎn)換本安電源的緩啟動(dòng)電路，包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應(yīng)管Q1，其中所述電容C1連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負(fù)極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻R1并聯(lián)在電容C1兩端，構(gòu)成電容C1的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯(lián)，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負(fù)極VIN-；所述場效應(yīng)管Q1的柵極與電阻R2和電容C2的連接點(diǎn)連接，晶體管Q1的源極連接電源輸入負(fù)極VIN-，晶體管Q1的漏極連接后級本安電源的地GND；所述電容C3并聯(lián)在直流轉(zhuǎn)換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。本發(fā)明的電路提高礦下傳感器設(shè)備的穩(wěn)定性。
文檔編號H02M1/34GK102780390SQ20121025527
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者付靈忠, 劉彥明, 李小平, 謝楷, 黎劍兵 申請人:西安電子科技大學(xué)