專利名稱：帶有源濾波器的本質(zhì)安全型開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到本質(zhì)安全型開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
煤礦是我國的主要能源，占全國能源消費總量的很大比例，大力發(fā)展我國煤炭事業(yè)，滿足經(jīng)濟建設(shè)的需要，是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的一條重要途徑。煤炭行業(yè)所處的環(huán)境存在易燃易爆氣體或物質(zhì)，容易發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故，因此煤炭行業(yè)又屬于事故頻發(fā)的危險性行業(yè)。在眾多的防爆類型中，本質(zhì)安全型電源的優(yōu)點顯而易見，它從電路的電氣參數(shù)上保證了防爆，省去了笨重的隔爆外殼，具有安全程度最高、體積最小、重量最輕、攜帶和維護方便和產(chǎn)品成本低五大優(yōu)點。因此，用于爆炸性危險場所的電氣系統(tǒng)和電器設(shè)備，凡是可以 設(shè)計成本質(zhì)安全型的，總是盡量設(shè)計成本質(zhì)安全型。因此，以輕而薄、產(chǎn)品成本低的本質(zhì)安全型開關(guān)電源取代笨重的、成本高的隔爆型直流穩(wěn)壓電源，必將是一種趨勢。尤其是采用本質(zhì)安全型開關(guān)電源，可以實現(xiàn)分布式供電，更加有利于應(yīng)用現(xiàn)場總線和智能電器設(shè)備，對傳統(tǒng)安全監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。所以，本質(zhì)安全開關(guān)電源在煤礦井下、石化行業(yè)和一些危險的環(huán)境中有廣闊的應(yīng)用前景。目前對于本質(zhì)安全開關(guān)變換器的研究已經(jīng)取得了一些成果，但是對于輸出功率在滿足電氣性能指標(biāo)要求與本質(zhì)安全性能指標(biāo)要求的條件下，很難有效地提高輸出功率。隨著對大功率低電壓的本質(zhì)安全型電源的需求增大，本質(zhì)安全開關(guān)變換器需要進一步提高輸出功率，但提高本質(zhì)安全開關(guān)變換器的輸出功率，增大輸出電流，可以使本質(zhì)安全開關(guān)變換器輸出端電感電容的容量增加，容易引燃爆炸性氣體，降低本質(zhì)安全開關(guān)變換器安全性能；再者可以提高本質(zhì)安全開關(guān)變換器的頻率，一方面能夠減小為滿足輸出紋波電壓要求所需的電感和電容取值，也有利于本質(zhì)安全，但是提高本質(zhì)安全開關(guān)變換器的頻率另一方面卻降低了本質(zhì)安全開關(guān)變換器的效率，導(dǎo)致最大電感電流增大而不利于本質(zhì)安全，此外提高本質(zhì)安全開關(guān)變換器的頻率還可能導(dǎo)致電容器的實際有效容量顯著下降而影響濾波效果，并且過高的開關(guān)頻率不僅不易實現(xiàn)而且電路穩(wěn)定性也會受影響。為此，在本質(zhì)安全開關(guān)電源的輸出端連接有源濾波器，使得本質(zhì)安全開關(guān)變換器在小電感、小電容的情況下，既能滿足電氣性能指標(biāo)，又能滿足本質(zhì)安全性能指標(biāo)，能有效地提高本質(zhì)安全開關(guān)電源的輸出功率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述本質(zhì)安全開關(guān)變換器的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、攜帶和維護方便、產(chǎn)品成本低、安全可靠的帶有源濾波器的本質(zhì)安全型開關(guān)電源。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括將220V交流電源變?yōu)橹绷麟姷恼鳛V波穩(wěn)壓電路；升壓式本安開關(guān)電路，該電路的輸入端接整流濾波穩(wěn)壓電路；有源濾波器，該電路的輸入端接升壓式本安開關(guān)電路；輸出穩(wěn)壓電路，該電路的輸入端接有源濾波器；光藕隔離電路，該電路的輸入端接輸出穩(wěn)壓電路；它還包括調(diào)制電路，該電路的輸入端接光藕隔尚電路、輸出端接升壓式本安開關(guān)電路。本實用新型的升壓式本安開關(guān)電路為線圈LI的一端接二極管Dl和二極管D3的負(fù)極、另一端接二極管D6正極和場效應(yīng)管Ql的漏極，二極管的D6的負(fù)極接電容C8和電容C9的一端以及通過電阻Rll接集成電路U3的同相輸入端3腳，電容C8和電容C9的另一端接地，場效應(yīng)管Ql的柵極通過電阻R4接集成電路Ul的6腳、漏極接二極管D6的正極、源極通過電阻R8接地；集成電路Ul的型號為UC3842，集成電路U3的型號為LM741。本實用新型采用將220V交流電經(jīng)整流濾波后輸出到升壓式本安開關(guān)電路進行穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流信號，在升壓式本安開關(guān)電路后設(shè)置有源濾波電路，大大減小了本實用 新型的儲能元件的體積，同時提高了本實用新型的負(fù)載能力。輸出穩(wěn)壓電路反饋輸出電壓信號經(jīng)光耦隔離電路光耦隔離，由調(diào)制電路調(diào)節(jié)調(diào)制信號的輸出占空比，調(diào)整電路的輸出電壓，以保證輸出電壓的恒定，調(diào)制電路輸出調(diào)制脈沖信號控制反饋式開關(guān)電路的接通或斷開，實現(xiàn)信號的傳遞。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、攜帶和維護方便、產(chǎn)品成本低、安全可靠等優(yōu)點，可在煤礦井下、石化行業(yè)和一些危險的環(huán)境中應(yīng)用。

圖I是本實用新型的電氣原理方框圖。圖2是本實用新型的電子線路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細(xì)說明，但本實用新型不限于這些實施例。實施例I在圖I中，本實用新型由整流濾波穩(wěn)壓電路、升壓式本安開關(guān)電路、有源濾波器、輸出穩(wěn)壓電路、光藕隔離電路、調(diào)制電路連接構(gòu)成。整流濾波穩(wěn)壓電路的輸出端接升壓式本安開關(guān)電路，升壓式本安開關(guān)電路的輸出端接有源濾波器，有源濾波器的輸出端接輸出穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)壓電路的輸出端接光藕隔離電路，光耦隔離電路的輸出端接調(diào)制電路，調(diào)制電路的輸出端接升壓式本安開關(guān)電路。220V交流電經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓電路整流濾波后輸出到升壓式本安開關(guān)電路，升壓式本安開關(guān)電路對輸入的整流濾波的電信號進行穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的直流信號到有源濾波器、并產(chǎn)生開通與關(guān)斷信號，有源濾波器對輸入的直流穩(wěn)壓電源降低阻抗輸出到輸出穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)壓電路對輸入的電信號進行反饋輸出電信號到光耦隔離電路，經(jīng)光耦隔離電路進行光耦隔離后輸出到調(diào)制電路，調(diào)制電路調(diào)整電路的輸出電壓輸出到升壓式本安開關(guān)電路。在圖2中，本實施例的整流濾波穩(wěn)壓電路由二極管Dl 二極管D4、電容Cl連接構(gòu)成。二極管Dl 二極管D4連接成橋式整流電路，橋式整流電路的輸入端接220V交流電源，電容Cl的兩端接橋式整流電路，為橋式整流電路的濾波電容。本實施例的升壓式本安開關(guān)電路由二極管D6、場效應(yīng)管Ql、線圈LI、電容C8、電容C9連接構(gòu)成。線圈LI的一端接二極管Dl和二極管D3的負(fù)極、另一端接二極管D6的正極和場效應(yīng)管Ql的漏極，二極管D6的負(fù)極接電容CS和電容C9的一端以及有源濾波器，電容CS和電容C9的另一端接地，場效應(yīng)管Ql的柵極和源極接調(diào)制電路。本實施例的有源濾波器由集成電路U3、電阻R9 電阻R11、電容ClO連接構(gòu)成，集成電路U3的型號為LM741。集成電路U3的同相輸入端3腳接電容ClO的一端并通過電阻RlO接二極管D6的負(fù)極、反相輸入端2腳通過電阻Rll接輸出端6腳并通過電阻R9接地、4腳接電容ClO的一端和地、7腳接調(diào)制電路、輸出端6腳接輸出穩(wěn)壓電路。本實施例的輸出穩(wěn)壓電路由集成電路U4、電阻R12 電阻R16、電容Cll連接構(gòu)成，集成電路U4是三端穩(wěn)壓器型號為TL431。集成電路U4的正極2腳接地并通過電阻R16接集成電路U3的輸出端6腳、控制極I腳接電容Cll的一端以及通過電阻R14接集成電路U3的輸出端并通過電阻R15接地，集成電路U4的負(fù)極3腳接電容Cll的另一端和光耦隔離電路，集成電路U4的負(fù)極3腳通過電阻R13和電阻R12接集成電路U3的輸出端、通過電阻R13接光f禹隔尚電路。 本實施例的光稱隔離電路由光電稱合器U2構(gòu)成,光電稱合器U2的型號為PC817。光電耦合器U2的二極管正極通過電阻R13接集成電路U4的負(fù)極3腳、負(fù)極接集成電路U4的負(fù)極3腳，光電耦合器U2的三極管的集電極和發(fā)射極接調(diào)制電路。本實施例的調(diào)制電路由集成電路Ul、穩(wěn)壓二極管D5、電阻Rl 電阻R7、電容C2 電容C7連接構(gòu)成，集成電路Ul的型號為UC3842。集成電路Ul的8腳接電容C5的一端和光電耦合器U2的三極管的集電極并通過電阻R2接電容C6的一端、4腳接電容C6的一端、I腳接電容C4的一端并通過電阻Rl接地、2腳和5腳接地、3腳接電容C7的一端以及通過電阻R5和電阻R6接場效應(yīng)管Ql的柵極并通過電阻R5接場效應(yīng)管Ql的源極、6腳通過電阻R4接場效應(yīng)管Ql的柵極、7腳接電容C2的一端和電容C3的一端以及穩(wěn)壓二極管D5的負(fù)極并通過電阻R3接線圈LI的一端、7腳接集成電路U3的7腳，穩(wěn)壓二極管D5的正極、電容C2 電容C7的另一端接地。本實用新型的工作原理如下220V交流電源經(jīng)二極管Dl 二極管D4以及電容Cl整流濾波后成為直流電源，經(jīng)線圈LI、二極管D6穩(wěn)壓，電容C8和電容C9濾波，再經(jīng)電阻RlO和電容ClO構(gòu)成的濾波器濾波成穩(wěn)定的直流電從集成電路U3的同相輸入端3腳輸入，集成電路U3對輸入的電信號進行放大經(jīng)電阻R14從集成電路U4的控制極I腳輸入，集成電路U4將輸入的高阻抗電信號變?yōu)榈妥杩闺娦盘柗答佪敵龅焦怆姺Q合器U2,光電稱合器U2對輸入的電壓信號經(jīng)隔離后由集成電路Ul的8腳輸入，集成電路Ul對輸入的電壓信號恒定，6腳輸出調(diào)制脈沖信號控制場效應(yīng)管Ql開通或斷開，實現(xiàn)信號的傳遞。
權(quán)利要求1.一種帶有源濾波器的本質(zhì)安全型開關(guān)電源，其特征在于它包括 將220V交流電源變?yōu)橹绷麟姷恼鳛V波穩(wěn)壓電路； 升壓式本安開關(guān)電路，該電路的輸入端接整流濾波穩(wěn)壓電路； 有源濾波器，該電路的輸入端接升壓式本安開關(guān)電路； 輸出穩(wěn)壓電路，該電路的輸入端接有源濾波器； 光藕隔離電路，該電路的輸入端接輸出穩(wěn)壓電路； 它還包括調(diào)制電路，該電路的輸入端接光藕隔離電路、輸出端接升壓式本安開關(guān)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有源濾波器的本質(zhì)安全型開關(guān)電源，其特征在于所述的升壓式本安開關(guān)電路為線圈LI的一端接二極管Dl和二極管D3的負(fù)極、另一端接二極管D6正極和場效應(yīng)管Ql的漏極，二極管的D6的負(fù)極接電容CS和電容C9的一端以及通過電阻Rll接集成電路U3的同相輸入端3腳，電容C8和電容C9的另一端接地，場效應(yīng)管Ql的柵極通過電阻R4接集成電路Ul的6腳、漏極接二極管D6的正極、源極通過電阻R8接地；集成電路Ul的型號為UC3842，集成電路U3的型號為LM741。
專利摘要一種帶有源濾波器的本質(zhì)安全型開關(guān)電源，它包括將220V交流電源變?yōu)橹绷麟姷恼鳛V波穩(wěn)壓電路；升壓式本安開關(guān)電路，該電路的輸入端接整流濾波穩(wěn)壓電路；有源濾波器，該電路的輸入端接升壓式本安開關(guān)電路；輸出穩(wěn)壓電路，該電路的輸入端接有源濾波器；光藕隔離電路，該電路的輸入端接輸出穩(wěn)壓電路；它還包括調(diào)制電路，該電路的輸入端接光藕隔離電路、輸出端接升壓式本安開關(guān)電路。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、攜帶和維護方便、產(chǎn)品成本低、安全可靠等優(yōu)點，可在煤礦井下、石化行業(yè)和一些危險的環(huán)境中應(yīng)用。
文檔編號H02M1/14GK202679266SQ20122036090
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者李艷, 王晶, 張菁, 王靜 申請人:榆林學(xué)院