本质安全型电源制造技术

一种本质安全型电源,电源输入端口支持12V到32V直流电压输入，电源输出端口提供带过压/过流保护的3.3V或5V直流输出；电源输入端口、开关电源控制器、滤波电路、电流采样电路和电源输出端口依次串连接，电压采样电路一端与所述滤波电路输出端相连，另一端与所述开关电源控制器相连；启动控制电路从电源输入端口得到电源，与所述开关电源控制器使能端口EN相连；比较放大电路从所述电流采样电路获得电流信号，经与电流基准比较放大后，反馈至所述开关电源控制器。本实用新型专利技术不但满足本质安全要求，还有效降低了系统的启动电流，增加过流保护功能，确保电路出现短路、过载等能迅速切断电源，使电火花能量不足以点燃爆炸性气体和粉尘。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种本质安全型电源，适用于煤炭、石油和化工等爆炸性环境，属 于防爆电气领域。
技术介绍
在防爆电气领域中，出于安全考虑，对本质安全型电路的电储能元件一电容和电 感都有严格要求，确保在输出过流、过压或短路情况下，较低的电火花能量不足以点燃爆炸 性气体和粉尘。而目前电源电路中主要采用DC/DC和LD0降压方式，传统的DC/DC电源需大感值 的电感和高容值的电容进行滤波，LD0降压方式存在大容值的滤波电容和高发热量的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种本质安全型电源，以克服现有技术 缺陷。 本技术通过下述方案解决所述的技术问题：一种本质安全型电源，包括：电 源输入/输出端口、用于控制输出电压的开关电源控制器、用于对输出电压滤波的滤波电 路，所述的电源输入端口支持12V到32V直流电压输入，电源输出端口提供带过压/过流保 护的3. 3V或者5V直流输出；由电压采样电路给所述开关电源控制器提供反馈电压，还包 括：启动控制电路，用于控制所述开关电源控制器的启动和关闭； 电流采样电路，用于对所述电源输出端的电流进行采样； 比较放大电路，对所述电流采样电路的信号进行放大和比较处理，反馈给所述开 关电源控制器，控制电流输出； 电流基准，为所述比较放大电路提供电流对比的基准； 所述电源输入端口、开关电源控制器、滤波电路、电流采样电路和电源输出端口依 次串连接，所述电压采样电路一端与所述滤波电路输出端相连，另一端与所述开关电源控 制器相连；所述启动控制电路从所述电源输入端口得到电源，与所述开关电源控制器使能 端口EN相连；所述比较放大电路从所述电流采样电路获得电流信号，经与所述电流基准比 较放大后，反馈至所述开关电源控制器。 本技术由电流采样电路、电流基准和比较放大电路组成了过流保护部分，实 现过流保护。 在上述方案基础上，所述开关电源控制器为MP4459型高频开关电源控制器，其使 能端口连接启动控制电路。可以选用更小的储能电感和符合安全规定的滤波电容，以获得 更小的输出纹波，满足本质安全要求。 在上述方案基础上，所述启动控制电路由电阻R1和R4、电容C11组成；电阻R4与 电容C11并联后，一端接地，另一端与所述开关电源控制器的使能EN端、电阻R1 -端共点； 电阻R1的另一端与电源输入端相连。 在上述方案基础上，所述滤波电路由电感L2和2个电容C5、C7组成，电容C5和C7 并联后，一端接地，另一端为滤波电路的输出端连接电流采样电路和电流采样电路，通过电 感L2与所述开关电源控制器的SW端相连。 所述电压采样电路由2个电阻R2、R3组成，电阻R2和R3的一端与所述开关电源 控制器的反馈FB端共点，电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端与所述滤波电路输出端 相连。 所述电流采样电路只有一个电阻R7,电阻R7的一端与电源输出端口相连，另一端 连接所述滤波电路输出端，且电阻R7采集的电流信号由比较放大电路进行放大，与电流基 准进行比较处理，反馈给所述开关电源控制器。 所述电流基准由稳压二极管D3和电阻R17组成，稳压二极管D3的正极接地，其负 极经电阻R17连接电源输入端； 所述比较放大电路由差分放大电路和滞回比较电路组成，其中， 所述差分放大电路由第一运算放大器U1和4个电阻R8、R9、R10、R11组成，第一 运算放大器U1的同相输入端与电阻R8、R11的一端相连，其反相输入端与电阻R9、R10的一 端相连，其输出端与电阻R10的另一端相连；电阻R8的另一端与电流采样电路电阻R7的输 入端相连，电阻R9的另一端连接电阻R7输出端，电阻R11的另一端接地； 所述滞回比较电路由第二运算放大器U2、二极管D2和3个电阻R12、R13、R14组 成，第二运算放大器U2的同相输入端与电阻R13、R14的一端相连，其反相输入端通过电阻 R12与第一运算放大器U1的输出端相连，其输出端与电阻R14的另一端、二极管D2的负极 共点；二极管D2的正极与所述开关电源控制器的使能EN端相连；电阻R13的另一端与稳压 二极管D3的负极相连。 本技术具有以下优点： 1.使用高频开关电源控制器MP4459,可以选用更小的储能电感和符合安全规定 的滤波电容，以获得更小的输出纹波，满足本质安全要求； 2.系统上电的时候，由启动控制电路控制关闭开关电源控制器，等待输入级滤波 电容充满电后再启动开关电源，然后由输入电源输入级滤波电容一起给后续系统电容充 电，有效的降低了系统的启动电流。 3.增加过流保护功能，确保电路出现短路、瞬间短路或者过载时迅速切断电源输 出，保证在输出过流、过压或短路情况下，电火花能量不足以点燃爆炸性气体和粉尘。【附图说明】 图1是本技术本质安全型电源的原理框图； 图2实施例电气原理图； 图中标号说明：1--开关电源控制器；2--滤波电路； 3 电压米样电路；4 启动控制电路； 5 电流米样电路； 6--比较放大电路；7--电流基准。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术本质安全型电源作进一步说明。 本技术本质安全型电源的原理框图如图1所示，电源输入端口、开关电源控 制器1、滤波电路2、电流采样电路5和电源输出端口依次串连接；所述电压采样电路3-端 与所述滤波电路2输出端相连，另一端与所述开关电源控制器1相连；所述启动控制电路4 从所述电源输入端口得到电源，与所述开关电源控制器1使能端口EN相连；所述比较放大 电路6从所述电流采样电路5获得电流信号，经与所述电流基准7比较放大后，反馈至所述 开关电源控制器1。 如图2实施例电气原理图所示，电源输入端口为24V直流电压输入，电源输出端口 提供带过压/过流保护的5V直流输出；由电压采样电路3给所述开关电源控制器1提供反 馈电压，其中， 开关电源控制器1采用MP4459型高频开关电源控制器，它是MPS公司产品，开关 频率可达4MHz，内部集成有功率开关管，具有4. 5V~36V宽电压输入，能够输出1. 5A电流， 高达95%的转换效率。支持外部使能控制信号（EN)，当使能信号小于1. 2V时MP4459输出 关闭，当使能信号大于1. 5V时MP4459输出有效。 滤波电路2由2. 2uH电感L2和2个电容C5、C7组成，10uF电容C5和100nFC7并 联后，一端接地，另一端为滤波电路的输出端连接电压采样电路3和电流采样电路5,通过 电感L2与所述开关电源控制器1的SW端相连，对开关电源控制器MP4459的开关电源SW 端输出的脉宽调制PWM电信号进行滤波，输出一个稳定的直流电压。 电压采样电路3由电阻R2、R3组成，将输出的直流电压进行分压采样，然后反馈给 开关电源控制器MP4459的反馈FB端，用来保持开关电源输出电压的稳定。通过改变电阻R2和R3的阻值可以改变输出电压值U。： 其中，队为输出电压值，单位为伏特，R2和R3为分压电阻阻值，单位为欧姆。 启动控制电路4,用于控制所述开关电源控制器1的启动和关闭，由电阻499ΚΩ的 Rl、100KΩ的R4和luF的电容Cl1组成，系统上电瞬间，开关电源控制器MP4459使能EN端 信号为0V，此时开关电源输出关闭；输入电源通过电阻R1为电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本质安全型电源, 包括：电源输入/输出端口、开关电源控制器、用于对输出电压滤波的滤波电路，其中，电源输入端口支持12V到32V直流电压输入，电源输出端口提供带过压/过流保护的3.3V或者5V直流输出；由电压采样电路给所述开关电源控制器提供反馈电压，其特征在于：它还包括：启动控制电路，用于控制所述开关电源控制器的启动和关闭；电流采样电路，用于对所述电源输出端的电流进行采样；比较放大电路，对所述电流采样电路的信号进行放大和比较处理，反馈给所述开关电源控制器，控制电流输出；电流基准，为所述比较放大电路提供电流对比的基准；所述电源输入端口、开关电源控制器、滤波电路、电流采样电路和电源输出端口依次串连接，所述电压采样电路一端与所述滤波电路输出端相连，另一端与所述开关电源控制器相连；所述启动控制电路从所述电源输入端口得到电源，与所述开关电源控制器使能端口EN相连；所述比较放大电路从所述电流采样电路获得电流信号，经与所述电流基准比较放大后，反馈至所述开关电源控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，黄道斌，马学童，
申请(专利权)人：上海繁易电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31