矿用电源安全栅快速关闭电路制造技术

本发明专利技术公开了一种矿用电源安全栅快速关闭电路，包括电流取样电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、检测放大运算放大器IC1、短路检测三极管Q8、二极管D1、稳压管D2、场效应管Q0、启动电路，本电路采用稳压管D2固定、限制场效应管Q0栅‑源极导通电压值Vgs，使其不进入深度饱合状态，抑制米勒效应。与深度饱合导通方式相比，场效应管退出导通状态延迟时间减少到原来的一半时间，提高了场效应管响应速度，当输出电压端对地短路时快速关闭安全栅。

【技术实现步骤摘要】
矿用电源安全栅快速关闭电路
本专利技术涉及一种矿用电源安全栅快速关闭电路，属于矿用设备

技术介绍
在易燃易爆环境中，如果生产过程中大量使用电气设备，各种磨擦的电火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当设备发生故障时，都有可能会点燃爆炸环境。本质安全是系统防爆的技术，安全场所的控制室设备通过安全栅与危险场所的本安设备相连，传递信号或能量。安全栅利用限流和限压电路，限制了从安全场所传递到危险场所的能量；处于危险场所的本安设备在这样的能量下能够正常工作，但这样的能量不足以引燃爆炸环境，即使本安设备自身发生故障，也不会产生任何足以引燃的电火花或发热表面。因此，无论是安全场所的控制室设备还是危险场所的本安设备发生故障，只要安全栅的限流限压电路正常工作，整个系统都会处于安全状态，不会产生爆炸。安全栅接在本质安全电路和非本质安全电路之间，将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内。安全栅的主要功能为限流限压，限制进入现场的能量。矿用电源安全栅技术在煤矿监控设备中被广泛采用，目的是防止危险能量进入危险现场，以保障人身及设备安全。安全栅的快速关闭，对于提高矿用设备的安全性、可靠性具有重要意义和实用价值。安全栅有多种构架方案，常用场效应管MOS电路来完成。场效应管栅极(G极)存在米勒电容Cgs。引发米勒效应，米勒效应导致场效应管高频响应降低，使MOS场效应管不能快速导通、截止。从而使安全栅不能快速关闭，影响矿用设备的安全性、可靠性。如果能抑制米勒效应，提高场效应管响应速度，快速关闭安全栅，对提高矿用设备安全具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种矿用电源安全栅快速关闭电路，利用稳压二极管给予场效应管栅极合理、固定的电压值，使其不进入深度饱合状态，抑制米勒效应，提高场效应管响应速度，当输出电压端对地短路时快速关闭安全栅。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种矿用电源安全栅快速关闭电路，包括电流取样电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、检测放大运算放大器IC1、短路检测三极管Q8、二极管D1、稳压管D2、场效应管Q0、启动电路1，所述电流取样电阻R0的一端与电压输入端相连，电流取样电阻R0的另一端与场效应管Q0的源极相连，所述电阻R3的一端与电压输入端相连，电阻R3的另一端经电阻R5接地，所述电阻R4的一端与场效应管Q0的源极相连，电阻R4的另一端经电阻R6接地，所述检测放大运算放大器IC1的正相输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述检测放大运算放大器IC1的反相输入端连接于电阻R4、电阻R6之间，所述电阻R2连接于场效应管Q0的源极和栅极之间，所述稳压管D2的阳极连接于场效应管Q0的栅极，稳压管D2的阴极连接于场效应管Q0的源极，所述二极管D1的阳极与检测放大运算放大器IC1的输出端，所述二极管D1的阴极与场效应管Q0的栅极相连，所述电阻R1的一端与场效应管Q0的栅极相连，电阻R1的另一端与短路检测三极管Q8的集电极连接，短路检测三极管Q8发射极接地，电阻R10的一端与短路检测三极管Q8基极相连，电阻R10的另一端与场效应管Q0的漏极相连，所述启动电路1的一端与电压输入端相连，启动电路1的另一端与场效应管Q0的漏极相连，场效应管Q0的漏极与电压输出端相连。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：前述矿用电源安全栅快速关闭电路，其中稳压管D2稳压值＝(Vgs*12％)+Vgs(th)；Vgs为场效应管Q0的栅极-源极电压，Vgs(th)为场效应管Q0的开启电压。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用场效应管非深度饱合导通方式，与深度饱合导通方式相比，场效应管退出导通状态延迟时间减少到原来的一半时间，提高了场效应管响应速度，当输出电压端对地短路时快速关闭安全栅。附图说明图1是本专利技术实施例1的电路图；图2是本专利技术实施例2的电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，矿用电源安全栅快速关闭电路，包括电流取样电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、检测放大运算放大器IC1、短路检测三极管Q8、二极管D1、稳压管D2、场效应管Q0、启动电路1，场效应管Q0为P沟道场效应管。所述电流取样电阻R0的一端与电压输入端相连，电流取样电阻R0的另一端与场效应管Q0的源极相连，所述电阻R3的一端与电压输入端相连，电阻R3的另一端经电阻R5接地，所述电阻R4的一端与场效应管Q0的源极相连，电阻R4的另一端经电阻R6接地，所述检测放大运算放大器IC1的正相输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述检测放大运算放大器IC1的反相输入端连接于电阻R4、电阻R6之间，所述电阻R2连接于场效应管Q0的源极和栅极之间，所述稳压管D2的阳极连接于场效应管Q0的栅极，稳压管D2的阴极连接于场效应管Q0的源极，所述二极管D1的阳极与检测放大运算放大器IC1的输出端，所述二极管D1的阴极与场效应管Q0的栅极相连，所述电阻R1的一端与场效应管Q0的栅极相连，电阻R1的另一端与短路检测三极管Q8的集电极连接，短路检测三极管Q8发射极接地，电阻R10的一端与短路检测三极管Q8基极相连，电阻R10的另一端与场效应管Q0的漏极相连，所述启动电路1的一端与电压输入端相连，启动电路1的另一端与场效应管Q0的漏极相连，场效应管Q0的漏极与电压输出端相连。启动电路1的作用：安全栅输入电压时，因场效应管处于关闭状态，所以没有输出电压。需要人为把输入电压以很小电流，输出到输出端。待输出电压升高后，启动电路停止工作，场效应管可以持续工作，输出电流。电压正常输出时，检测放大运算放大器IC1运放输出低电平，被二极管D1隔离不起作用。三极管Q8导通使场效应管Q0导通。受稳压管D2限制，P勾道场效应管Q0处于非深度导通状态。当电压输出端电极对地短路瞬间，取样电阻两端电压上升，使检测放大运算放大器IC1翻转输出高电平并与场效应管Q0构成反馈，限制、稳定了输出电流。本电路稳压管D2固定、限制场效应管Q0栅-源极导通电压值Vgs，使其不进入深度饱合状态，抑制米勒效应。但稳压管D2的稳压值的取值对抑制米勒效应至关重要，如果取D2为12V的稳压管，当输出端对地瞬间短路时，关断瞬间因米勒电容效应，场效应管G极电压在米勒台阶上停留约100nS，导致输出电压被延迟到150nS切断，效果并不明显。本专利技术给出稳压二极管最佳取值的公式如下：稳压管D2稳压值＝(Vgs*12％)+Vgs(th)其中，Vgs(th)与Vgs的值可以通过场效应管参数手册查得。例如：某场效应管参数：Vgs＝20V，Vgs(th)＝3V。则稳压管D2稳压值＝(20*12％)+3＝5.4V；查稳压二极管参数表得知，可以选用标称5.6V稳压二极管，把稳压二极管并联在场效应管栅极-源极之间。当场效应管导通时，场效应管G极-S极电压限制在5.6V，则场效应管进入非深度导通状态。非深度饱和场效应管能够快速退出导通状态，使输出电压U0在70nS内降到零。比改进前时间减少1/2多，效果最显著。场效应管关闭速度对输出能量有直接影响，后端短路了，安全栅应该立即停止输出。延迟越小越好，使输出能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用电源安全栅快速关闭电路，其特征在于，包括电流取样电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、检测放大运算放大器IC1、短路检测三极管Q8、二极管D1、稳压管D2、场效应管Q0、启动电路，所述电流取样电阻R0的一端与电压输入端相连，电流取样电阻R0的另一端与场效应管Q0的源极相连，所述电阻R3的一端与电压输入端相连，电阻R3的另一端经电阻R5接地，所述电阻R4的一端与场效应管Q0的源极相连，电阻R4的另一端经电阻R6接地，所述检测放大运算放大器IC1的正相输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述检测放大运算放大器IC1的反相输入端连接于电阻R4、电阻R6之间，所述电阻R2连接于场效应管Q0的源极和栅极之间，所述稳压管D2的阳极连接于场效应管Q0的栅极，稳压管D2的阴极连接于场效应管Q0的源极，所述二极管D1的阳极与检测放大运算放大器IC1的输出端，所述二极管D1的阴极与场效应管Q0的栅极相连，所述电阻R1的一端与场效应管Q0的栅极相连，电阻R1的另一端与短路检测三极管Q8的集电极连接，短路检测三极管Q8发射极接地，电阻R10的一端与短路检测三极管Q8基极相连，电阻R10的另一端与场效应管Q0的漏极相连，所述启动电路的一端与电压输入端相连，启动电路的另一端与场效应管Q0的漏极相连，场效应管Q0的漏极与电压输出端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种矿用电源安全栅快速关闭电路，其特征在于，包括电流取样电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R10、检测放大运算放大器IC1、短路检测三极管Q8、二极管D1、稳压管D2、场效应管Q0、启动电路，所述电流取样电阻R0的一端与电压输入端相连，电流取样电阻R0的另一端与场效应管Q0的源极相连，所述电阻R3的一端与电压输入端相连，电阻R3的另一端经电阻R5接地，所述电阻R4的一端与场效应管Q0的源极相连，电阻R4的另一端经电阻R6接地，所述检测放大运算放大器IC1的正相输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述检测放大运算放大器IC1的反相输入端连接于电阻R4、电阻R6之间，所述电阻R2连接于场效应管Q0的源极和栅极之间，所述稳压管D2的阳极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾柏青，李长青，付云飞，
申请(专利权)人：镇江中煤电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32