礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源的制作方法
【專利摘要】一種礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源。由主直流穩(wěn)壓電源電路、閥控鉛酸蓄電池充電電路、后備電源控制電路和本質安全兩級過流過壓保護輸出電路組成。主直流穩(wěn)壓電源輸出DC36V1A。閥控鉛酸蓄電池充電器可以對12V7Ah兩組串聯(lián)蓄電池進行充電管理。后備電源控制電路監(jiān)測供電網(wǎng)絡供電情況，供電網(wǎng)絡停電后自動啟動閥控鉛酸蓄電池供電，2小時后自動切斷供電。輸出電路實現(xiàn)本質安全兩級過流過壓保護并輸出DC12V500mA。
【專利說明】礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源
一、【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種提供不間斷供電的礦用隔爆兼本質安全型電源裝置，尤其是本質安全型兩級過流過壓保護的智能控制后備直流穩(wěn)壓電源。
二、【背景技術】
[0002]隨著煤礦生產的機械化、自動化和通信能力程度的不斷提高及各類監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應用，使這些危險性環(huán)境的用電設備越來越多、越來越復雜，用電設備發(fā)生的漏電、短路、過負荷、電火花等電氣事故，成為這些危險性環(huán)境可燃性氣體或物質燃燒和爆炸潛在的隱患。因此，應用在這類易燃、易爆環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)或其它用電設備，必須滿足本質安全的要求，即在正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產生的電火花均不能點燃規(guī)定的爆炸混合物，否則就要采取限制火花的相應措施或被封裝在笨重的防爆外殼內方能使用。
[0003]目前，礦用直流穩(wěn)壓電源多采用隔爆型設計，內部電路沒有本質安全設計，容易造成失爆。供電網(wǎng)絡停電后不能提供直流電壓，致使礦用監(jiān)控設備不能正常工作，給安全生產帶來極大的隱患。
三、
【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現(xiàn)有礦用直流穩(wěn)壓電源電路沒有達到本質安全設計和供電網(wǎng)絡停電后不能供電的缺陷，本實用新型提供不間斷本質安全直流穩(wěn)壓電源。該直流穩(wěn)壓電源達到了本質安全型電路設計要求，并能在供電網(wǎng)絡停電后持續(xù)提供直流電壓2個小時。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:此不間斷電源由主直流穩(wěn)壓電源電路，閥控鉛酸蓄電池充電電路，后備電源控制電路和本質安全兩級過流過壓保護輸出電路組成。主直流穩(wěn)壓電源電路是將輸入電壓AC (95?140) V經(jīng)過流過壓保護、變壓器降壓(變壓器按照GB3836.4-2000采用R型隔離變壓器，漏磁小、溫升低、體積小、重量輕、無噪音、可靠性高、絕緣性能強)、全橋整流、電容濾波，穩(wěn)壓輸出DC36V1A。閥控鉛酸蓄電池充電電路以主直流穩(wěn)壓電源電路輸出的DC36V1A作為輸入，采用智能芯片控制閥控鉛酸蓄電池涓流充電、大電流恒流快速充電、高電壓恒壓過充電和低電壓恒壓浮充充電，大大提高閥控鉛酸蓄電池使用壽命，最終提供電壓24V7Ah。后備電源控制電路采用智能可編程處理芯片監(jiān)測供電網(wǎng)絡供電情況，并在供電網(wǎng)絡停電后啟動閥控鉛酸蓄電池供電給本質安全兩級過流過壓保護輸出電路，以及2小時后自動切斷閥控鉛酸蓄電池供電，防止閥控鉛酸蓄電池過放電，影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命。本質安全兩級過流過壓保護輸出電路在供電網(wǎng)絡正常供電情況下，將主直流穩(wěn)壓電源電路送來的DC36V1A轉化為直流電壓12V500mA輸出；當供電網(wǎng)絡停止供電時，將閥控鉛酸蓄電池提供的24V7Ah轉化為直流電壓12V500mA輸出。
[0006]本實用新型的有益效果是，采用本質安全型兩級過流過壓保護，可以防止電源電路異常引起的輸出電壓過高或因負載短路引起的過流等現(xiàn)象，避免引起火花、燒壞電源和負載等危害。此外，實現(xiàn)了閥控鉛酸蓄電池充電和供電的智能控制，使本電源在供電網(wǎng)絡停電后繼續(xù)對外提供2小時直流電壓(12V500mA)。電路結構簡單，輸出電壓紋波小，瞬態(tài)響應 速度快。所用元器件數(shù)量少，可靠性高，制造與維護容易，成本較低。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0008]圖1是礦用隔爆兼本質安全不間斷直流穩(wěn)壓電源組成框圖。
[0009]圖2是礦用隔爆兼本質安全不間斷直流穩(wěn)壓電源主電路原理圖。
[0010]圖3是本質安全兩級過流過壓保護輸出電路原理圖。
五、【具體實施方式】
[0011]圖2.a為主直流穩(wěn)壓電源電路:輸入電壓Vin-1范圍為AC (95?140) V ;保險管Fl為IA ;熱敏電阻PTC起到過流保護作用；壓敏電阻VDR起到過壓保護作用；變壓器T2初級輸入AC (95?140) V，次級輸出AC (40?59) V，工作頻率為50Hz，功率容量為45W，輸入與輸出繞組之間耐壓2500V，全部繞組與鐵芯和屏蔽層之間耐壓1500V ；D2為整流橋；C3為濾波電容；MK1和MK2組成恒流源，使DWl和DW2穩(wěn)定工作；調整管Ql隨著輸入電壓變化進行調整壓降；穩(wěn)壓二極管DWl和DW2分別穩(wěn)壓輸出24V和18V ;濾波電容C5和C7用于防止高次諧波和脈沖干擾；穩(wěn)壓集成芯片Ul穩(wěn)壓輸出18V1A ;二極管D3用于保護Ul ；VOUT-O輸出DC36V1A。
[0012]圖2.b為閥控鉛酸蓄電池充電電路:采用智能芯片UC3906控制閥控鉛酸蓄電池涓流充電、大電流恒流快速充電、高電壓恒壓過充電和低電壓恒壓浮充充電；當蓄電池電壓或溫度過低時，充電器進入涓流充電狀態(tài)；蓄電池充電過程從大電流恒流快速充電開始，此時充電器輸出恒定充電大電流，同時充電器連續(xù)監(jiān)控蓄電池組兩端電壓；當蓄電池的電量恢復到放出容量的70%?90%,充電器轉入聞電壓恒壓過充電狀態(tài)，當充電器輸出電壓升聞時，保持輸出恒定高電壓，充電電流連續(xù)下降；當蓄電池的容量達到額定容量的100%時，充電器轉入低電壓恒壓浮充充電。其中，充電器輸出電壓和電流，均由外接電阻Rl、R3、R4、R5、R6、R7和R8決定；調整管Q2用于控制充電電壓和電流；補償電阻R2和補償電容ClO使電壓和電流控制回路保持穩(wěn)定；電容CS起到抗干擾作用；二極管Dl防止蓄電池電流倒流至UC3906，起到保護作用；BT1由12V7Ah兩組蓄電池串聯(lián)組成；V0UT_1輸出DC24V1A。
[0013]圖2.c為后備電源控制電路:直流穩(wěn)壓器由U3、U4、Cll、C12、C13、C15和C17組成，V0UT-2輸出3.3V1A ；P89LPC901用于監(jiān)測供電網(wǎng)絡供電情況，在供電網(wǎng)絡停電后啟動閥控鉛酸蓄電池進行供電，并于2小時后自動切斷供電；R9、R10、R11，R13起到限流作用；R14為取樣電阻；光耦隔離U7采集主電源輸出電壓，起到抗干擾作用；電容C18用于抗干擾；按鈕SI用于手動啟動/關閉后備電源；R12是場效應管Q4源極到柵極的電壓取樣電阻；三極管Q3控制Q4工作，Q4控制蓄電池供電；D6為保護二極管，V0UT-3輸出DC24V1A。
[0014]圖3為本質安全兩級過流過壓保護輸出電路:儲能電容C1、C3和C5用于提高帶載能力；C2和C4為抗干擾電容。U1、U2、R1和R2組成兩級恒流600mA，起到過流保護作用；二極管 D2 用于保護 Ul 和 U2 ；U3 穩(wěn)壓輸出 12V500mA ;R3、R4、R5、R6、R7、R8、D3、D4、Ql 和 Q2組成兩級過壓保護并限定為14V ；R9為限流電阻；D5為電源指示；V0UT輸出DC12V500mA。
【權利要求】
1.一種礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源，由主直流穩(wěn)壓電源電路、閥控鉛酸蓄電池充電電路、后備電源控制電路和本質安全兩級過流過壓保護輸出電路組成，其特征是:主直流穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓為AC(95?140) V，其輸出連接本質安全兩級過流過壓保護電路、閥控鉛酸蓄電池充電電路和后備電源控制電路，閥控鉛酸蓄電池充電電路的輸出連接后備電源控制電路，后備電源控制電路連接本質安全兩級過流過壓保護電路，最終由本質安全兩級過流過壓保護電路輸出DC12V500mA。
2.根據(jù)權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源，其特征是:在供電網(wǎng)絡正常情況下，由具備交流過流過壓保護功能的主直流穩(wěn)壓電源電路，直接驅動本質安全兩級過流過壓保護電路輸出DC12V500mA。
3.根據(jù)權利要求1所述的礦用隔爆兼本質安全型不間斷直流穩(wěn)壓電源，其特征是:在供電網(wǎng)絡停電后，其斷電狀態(tài)由后備電源控制電路監(jiān)測到，同時控制閥控鉛酸蓄電池輸出電壓直接送給本質安全兩級過流過壓保護電路，最終輸出DC12V500mA實現(xiàn)繼續(xù)供電，并于2小時后自動切斷供電。
【文檔編號】H02H9/04GK203800634SQ201320894819
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】劉文龍, 楊振東, 徐煒君 申請人:東北石油大學