一種大功率防爆型本安電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大功率防爆型本安電源，由開關(guān)電源和控制保護(hù)單元組成，所述開關(guān)電源是一種由輸入共模濾波單元、整流單元、TPO223功率PWM器件、RC單元、輔助電源、光耦合器件、穩(wěn)壓管和二極管連接成的電路，所述控制保護(hù)單元由控制模塊和場效應(yīng)管組成，所述控制保護(hù)單元輸出端串聯(lián)有電感，其特點是電源經(jīng)導(dǎo)線聯(lián)到負(fù)載之間，若裝有開關(guān)通斷操作或?qū)Ь€意外有短斷路發(fā)生，皆看不到電火花發(fā)生，即使能看到也極其微弱。
【專利說明】一種大功率防爆型本安電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，尤其是一種本安電源。
【背景技術(shù)】
[0002]早期的本安電源體積大、效率低、自身功耗大、發(fā)熱多?，F(xiàn)代開關(guān)電源技術(shù)使得電源自身體積、重量大大下降，效率卻很高。但開關(guān)電源本身不是本安，于是人們在其后面增加了二級本安措施。有的用很好的雙重限流電路，有的用很好的雙重過流保護(hù)，甚至是切止式保護(hù)。但這幾種方式，當(dāng)外線路因故突然短路時，就會有額定電流輸出。即使是切止式保護(hù)方式，也是先有了輸出電流，并達(dá)到額定值后才關(guān)斷切止。這樣在短路瞬間因為有額定電流，就會產(chǎn)生火花。額定電流越大，電火花越強(qiáng)。這樣使得現(xiàn)在的本安電源額定電流做不大，輸出功率受限，不能滿足許多用電器的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在保證不產(chǎn)生或產(chǎn)生較小的電火花前提小，提供一種大功率的本安電源。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明一種大功率防爆型本安電源，由開關(guān)電源和控制保護(hù)單元組成，所述開關(guān)電源是一種由輸入共模濾波單元、整流單元、TP0223功率PWM器件、RC網(wǎng)絡(luò)、輔助電源、光耦合器件、穩(wěn)壓管和二極管連接成的電路，所述控制保護(hù)單元由控制模塊和場效應(yīng)管組成，所述控制保護(hù)單元輸出端串聯(lián)有電感。
[0005]進(jìn)一步的，所述穩(wěn)壓管是一種由2個串聯(lián)在一起的穩(wěn)壓管。
[0006]進(jìn)一步的，所述場效應(yīng)管具有2個，且串連在一起分別于控制模塊連接。
[0007]本發(fā)明涉及的技術(shù)方案經(jīng)過檢測，電源經(jīng)導(dǎo)線聯(lián)到負(fù)載之間若裝有開關(guān)通斷操作或?qū)Ь€意外有短斷路發(fā)生，皆看不到電火花發(fā)生，即使能看到也極其微弱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1:本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)圖。
[0009]本附圖是本發(fā)明涉及方案一種常見結(jié)構(gòu)，但不僅限于該結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明一種大功率防爆型本安電源，由開關(guān)電源和控制保護(hù)單元組成，所述開關(guān)電源是一種由輸入共模濾波單元、整流單元、TP0223功率PWM器件、RC網(wǎng)絡(luò)、輔助電源、光耦合器件、穩(wěn)壓管和二極管連接成的電路，所述控制保護(hù)單元由控制模塊和場效應(yīng)管組成，所述控制保護(hù)單元輸出端串聯(lián)有電感。
[0012]總的來看，該本安電源由兩大部分構(gòu)成。前面是由T0P223功率PWM器件(T0P223 )、高頻變壓器為主構(gòu)成的經(jīng)典開關(guān)電源，具有輸入電壓寬范圍，轉(zhuǎn)換效率高等特點，后面是由特別研制的控制模塊驅(qū)動的兩支串聯(lián)場效應(yīng)管(Q2，Q3)構(gòu)成的具本安、防爆、穩(wěn)壓、恒流等功能。開關(guān)電源的輸出電壓(即E4上的電壓)是由光I禹合器件(IC2)輸出端控制的，而光率禹的輸入端接到兩只串聯(lián)穩(wěn)壓管Zl，Z2上，同時接控制模塊上，又經(jīng)D5聯(lián)到輸出電壓上。這樣使得無論什么情況下開關(guān)電源最高只能輸出約12.7V。其次，開關(guān)電源只能輸出比+OUT高約0.7~1V的電壓，使開關(guān)電源最后輸出一個預(yù)穩(wěn)壓器值，可大幅度隨輸出而變，可在約
0.7V^12.7V穩(wěn)壓工作。這點由我們在初、次級各一套不一般的輔助電源設(shè)計安排，使本電源，即是寬輸入也是寬輸出的。以使在前述的各狀態(tài)下(穩(wěn)壓、恒流、減流、短路)皆能合理配合，使兩只場效應(yīng)管(Q2，Q3)及電源總功耗很小，發(fā)熱小。最后，在極端情況，兩場效應(yīng)管皆穿通時，仍能經(jīng)控制模塊，使負(fù)載在正常穩(wěn)壓、恒流、減流、短路狀態(tài)下工作，不損失負(fù)載，不會使開關(guān)電源損壞。本安部分的兩場效應(yīng)管及其控制模塊，除完成前述防爆重要功能外，也在開關(guān)電源的預(yù)穩(wěn)條件下，使負(fù)載處于良好準(zhǔn)確的穩(wěn)壓或恒流狀態(tài)，而兩只管場效應(yīng)管一共才消耗0.7V電壓，因此管上功耗小，發(fā)熱低，幾乎無損壞的可能。即使有一只穿通了，另一只也能照樣完成各項工作，可滿足雙重安保的要求。
[0013]以下講述本發(fā)明的具體工作原理:
輸入:標(biāo)稱AC127V，在85疒250V可正常工作；
輸出:標(biāo)稱DC12V，恒流有兩檔，1.5A和0.95A (只能聯(lián)結(jié)一檔使用)；
隔離性能:輸入、出之間耐壓不小于AC2500V/60秒(漏電流小于5mA)；
輸出特性描述:①接通輸入AC，若輸出無負(fù)載呈開路，則輸出為AC12V穩(wěn)壓。②若接上負(fù)載(或開機(jī)前即接上負(fù) 載)但負(fù)載電流小于選定的恒流值，則輸出為穩(wěn)壓的12V，負(fù)載變化、電流變化只要不到恒流值，輸出為穩(wěn)壓狀態(tài)。③若負(fù)載阻抗變低，電流達(dá)到恒流值，則輸出不在穩(wěn)壓，電壓下降使電流精確保持在恒流值。若負(fù)載阻抗本身就較小，則輸入一接通就直接進(jìn)入恒流狀態(tài)。④若負(fù)載阻抗進(jìn)一步變低，使輸出電壓降到只約6V及以下，則不再恒流。而進(jìn)入減流區(qū)，負(fù)載電流下降，直至短路，則電流下降到約1/3恒流值。⑤在上述開路、穩(wěn)壓、恒流、減流、短路各狀態(tài)，本電源皆可長期穩(wěn)定在該狀態(tài)，不會損壞，發(fā)熱皆很少。但只要負(fù)載一回到正常，則電源即自動回到相應(yīng)的穩(wěn)壓或恒流態(tài)?？傊S著負(fù)載等效阻抗的不同，即會自動處于相應(yīng)狀態(tài)。⑥若原在開路或穩(wěn)壓或恒流狀態(tài)，因故(負(fù)載突然穿通短路或輸出導(dǎo)線短路)突然短路，則輸出電流并不會經(jīng)恒流值，再經(jīng)減流區(qū)，然后下降至約1/3恒流值，而是立即關(guān)斷，僅約有0.1A左右電流，數(shù)毫秒后，電流軟增長到約1/3恒流值。若短路又突然去掉，也將關(guān)斷數(shù)毫秒，然后電流軟增長到與負(fù)載相應(yīng)的電流值，火花極其微弱，使之具有良好的防爆性能。
[0014]其關(guān)鍵的防爆情況就是在因突然短路或開關(guān)導(dǎo)通時。在兩導(dǎo)體接觸瞬間數(shù)毫秒內(nèi)理論上沒有電流輸出(實際因其他原因會有很小的電流輸出，但我們可將其控制在100毫安以內(nèi))，然后電源開始有輸出，而此時的電流是一種緩增加方式，增加到由負(fù)載決定的電流值后穩(wěn)住。若是短路，則增加到約1/3恒流值即恒住。此時有電流輸出這個時間內(nèi)，短路點(或開關(guān)觸點已經(jīng)接觸良好)不可能有電火花產(chǎn)生。當(dāng)然在接通后，有可能再度通斷幾次(一般開關(guān)、繼電器觸點接通時都有可能因機(jī)械振動出現(xiàn)通斷幾次)，而我們設(shè)計的控制電路，在通或斷時，都將使本安場效應(yīng)管迅速關(guān)斷數(shù)毫秒。再度接通時，也是在零電流下進(jìn)行。這樣用零電流接通，徹底解決接通打火問題。
[0015]另一方面在斷開情況下的防打火措施。我們設(shè)計的電源在輸出端串聯(lián)有一只100微亨電感(U4)，在其上并聯(lián)了一只二極管(D8)，這樣不論是外電路突然斷開或本身場效應(yīng)管迅速關(guān)斷，皆因二極管的續(xù)流作用，僅有不足IV的反電勢產(chǎn)生，不會產(chǎn)生火花，而續(xù)流過程僅在I毫秒左右就完成。另一種情況，電源的負(fù)載供電導(dǎo)線短路，其上流過約1/3額定電流，而短路點又突然斷開。這時電源內(nèi)串聯(lián)的電感(U4)因并聯(lián)有二極管(D8)，所產(chǎn)生的反電勢僅約IV，導(dǎo)線的電感都很小，也不會產(chǎn)生火花。即使產(chǎn)生一些電壓上升，在吸收電路(D、RC)作用下，也不足為患。再一種情況，導(dǎo)線上原存在額定電流對負(fù)載供電，導(dǎo)線一根突然斷了，或者原導(dǎo)線上裝有開關(guān)。開關(guān)置關(guān)動作。此時，若負(fù)載本身有較重的感性，則電感的反電勢將在斷開點或開關(guān)觸點上將產(chǎn)生火花。這是本安電源所無能為力的，應(yīng)在負(fù)載本身并適當(dāng)電容，或開關(guān)觸點間并吸收電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率防爆型本安電源，其特征是:由開關(guān)電源和控制保護(hù)單元組成，所述開關(guān)電源是一種由輸入共模濾波單元、整流單元、TP0223功率PWM器件(TP0223)、RC網(wǎng)絡(luò)、輔助電源、光耦合器件(IC2)、穩(wěn)壓管和二極管連接成的電路，所述控制保護(hù)單元由控制模塊和場效應(yīng)管組成，所述控制保護(hù)單元輸出端串聯(lián)有電感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率防爆型本安電源，其特征是:所述穩(wěn)壓管是一種2個串聯(lián)在一起的穩(wěn)壓管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率防爆型本安電源，其特征是:所述場效應(yīng)管具有2個，且串連在一起分別于控制模塊連接。
【文檔編號】H02M3/335GK104038035SQ201410280655
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】馮國斌 申請人:馮國斌