基于本质安全型电火花抑制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及爆炸性气体环境中使用的本质安全型电路，具体为基于本质安全型电火花抑制电路。基于本质安全型电火花抑制电路，共有两大部分组成：一部分为恒压恒流控制电路；另一部分为过电压过电流保护电路。恒压恒流控制电路由GS6200开关型恒压恒流控制芯片U1实现恒压恒流控制输出。过电压过电流保护电路有以下几个部分电路组成：标准电压电路、比较电路、驱动电路、开关电路电火花抑制电路、电压取样电路、电流取样放大电路、自锁电路。电路中主要使用了TL431、LM358、AO4406集成电路。本申请在稳压过程中引入恒流控制，增加瞬态电流抑制反馈电路减低短路火花的强度提高本质安全性电路的保护特性。

【技术实现步骤摘要】
基于本质安全型电火花抑制电路
本技术涉及爆炸性气体环境中使用的本质安全型电路，具体为基于本质安全型电火花抑制电路。
技术介绍
在爆炸性气体环境中使用的电器设备一般分两大类：隔爆型、本质安全型。目前，本质安全型电路结构由以下几个部分组成，如图2所示。由图2可见，第一部分为降压稳压单元，它将交流电压整流成直流电压后经电压调节电路（运算单元、采样单元和保护单元）输出需要的稳压电压。本质安全型电路的输出必须符合本质安全型的功率要求，电压浮动不得大于给定电压的10%，电流浮动不得大于给定电流的10%，当超出上述给定值后必须切断输出。本质安全型电路存在两个问题：1.降压稳压单元，该降压稳压单元只达到了稳压的目的，输出恒定电压，由于稳压电路的输出阻抗非常低，输出通常可高出额定输出电流的数倍，即便有过电流保护，在电路负载处短路时所形成的电流冲击也是非常大的，这对实现安全火花的短路要求提出了更高的要求，一般降低输出功率使电路达到本质安全型要求。2.负载短路时容易产生高强度短路电火花，这是由于当负载电路短路时由于保护电路的延时，在没切断负载回路时已在短路点上产生了电火花，其强度的大小直接影响电路的安全性。
技术实现思路
本技术基于上述提出的两点，本申请提出了一种新型的保护电路，在稳压过程中引入恒流控制，增加瞬态电流抑制反馈电路，减低短路火花的强度，提高本质安全性电路的保护特性。本技术是采用如下的技术方案实现的：基于本质安全型电火花抑制电路，包括型号为GS6200的开关型恒压恒流控制芯片U1、型号为TL431ACLP的稳压源D6、型号为LM358的运算放大器和型号为AO4406的MOS管Q3，芯片U1的第7管脚和第8管脚连接，第7管脚和接口模块P1的第1管脚连接，第7管脚还通过第四电容C4接地，接口模块P1的第2管脚接地，芯片U1的第6管脚、第3管脚接地，第1管脚和第2管脚连接，第1管脚通过稳压管D5接地，还通过第一电感L1、第三电容C3接地，还通过第一电感L1、第一电阻R1和第4管脚连接，第4管脚通过第二十六电阻R26接地，稳压源D6的第1管脚和第3管脚连接，第1管脚还通过第十一电阻R11和接口模块P1的第1管脚连接，稳压源D6的第1管脚还通过第二十四电阻R24和第二十九电阻R29接地，稳压源D6的第2管脚接地，第一运算放大器U2A的正向输入端通过第二十九电阻R29接地，反向输入端和第三晶体二极管D3的阴极连接，第三晶体二极管D3的阳极通过第十五电阻R15接地，还通过第九电阻R9、第一电阻R1和芯片U1的第4管脚连接，反向输入端还通过第一电容C1和输出端连接，反向输入端还和第一晶体二极管D1的阴极连接，第一晶体二极管D1的阳极通过第三电阻R3和接口模块P1的第1管脚连接，第一晶体二极管D1的阳极还和第五晶体三极管Q5的集电极连接，第五晶体三极管Q5的基极通过第十七电阻R17和第一运算放大器U2A的输出端连接，发射极接地，发射极还通过第二十电阻R20和第二运算放大器U2B的反向输入端连接，第二运算放大器U2B的反向输入端还通过第十九电阻R19和输出端连接，输出端通过第三十四电阻R34、第四十三电阻R43接地，输出端还通过第三十四电阻R34和第八晶体二极管D8的阳极连接，第八晶体二极管D8的阴极和第一运算放大器U2A的反向输入端连接，第二运算放大器U2B的正向输入端通过第七电容C7接地，还通过第三十一电阻R31和芯片U1的第5管脚连接，第五晶体三极管Q5的集电极通过第十三电阻R13和第一晶体三极管Q1的基极连接，第一晶体三极管Q1的基极还通过第五电阻R5和接口模块P1的第1管脚连接，基极还通过第五电容C5、第三十八电阻R38接地，第三十八电阻R38两端还并联有第三十九电阻R39和第九十二电阻R92，第一晶体三极管Q1的发射极接地，集电极通过第六电阻R6和接口模块P1的第1管脚，MOS管Q3的第1管脚、第2管脚和第3管脚连接，第4管脚通过第二十七电阻R27接地，还和第一晶体三极管Q1的集电极连接，MOS管Q3的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚连接，且第5管脚和输出模块P2的第2管脚连接，输出模块P2的第1管脚通过第一电阻R1和芯片U1的第4管脚连接。基于本质安全型电火花抑制电路，共有两大部分组成：一部分为恒压恒流控制电路；另一部分为过电压过电流保护电路。恒压恒流控制电路由GS6200开关型恒压恒流控制芯片U1实现恒压恒流控制输出。芯片U1的第5管脚CS为电流反馈输入端、U1的第4管脚FB为电压反馈输入端、U1的第7管脚和第8管脚VIN为电源输入、U1的第1管脚和第2管脚SW为恒压恒流电源输出端，该输出经电感L1和电容C3滤波后输出DC12V具有恒压恒流特性的电能。过电压过电流保护电路有以下几个部分电路组成：标准电压电路、比较电路、驱动电路、开关电路电火花抑制电路、电压取样电路、电流取样放大电路、自锁电路。电路中主要使用了TL431、LM358、AO4406集成电路。TL431ACLP的稳压源D6与电阻R11、R24、R29组成标准电压电路，为比较电路提供标准电压。比较电路采用第一运算放大器U2A作为比较器，U2A的反向输入端为比较输入端，该输入端由两部分电压合成，一电压采样输入，二电流采样输入，当二者之一值高于比较器正向输入端标准电压时比较器便翻转。驱动电路由三极管Q5、Q1与其连接的相应电阻组成。比较器输出端通过电阻R17连接到Q5的基极，Q5的集电极经电阻R13与Q1的基极连接，最后由Q1的集电极将控制输送到MOS管Q3的4管脚控制极，完成驱动过程。开关电路电火花抑制电路由电容C5、电容C5两端连接的三极管Q1组成。该电路是实现负载短路时产生的电火花抑制的功能电路。与恒压恒流控制芯片U1和GND之间连接的电阻R9、R15组成了电压取样电路。电阻R9与R15的连接点为电压采样输出。R38、R39、R92三电阻并联组成了电流采样电路。电流取样放大电路采用了第二运算放大器U2B放大器，U2B是一个比率放大器，U2B的5端为正向输入端，U2B的7端为输出端，它为比较器U2A提供电流采样信号的同时也为恒流控制提供了电流控制信息。自锁电路采用了二极管D1，二极管D1为自锁二极管，它与U2A的反向输入端和Q5的集电极连接，实现自锁控制。降压稳压单元输出的稳压电源从接口模块P1输入，见电路原理图。稳压电源一是给恒压恒流控制芯片U1供电，还为标准电压电路、比较电路、驱动电路供电。恒压恒流控制芯片U1将稳压电源转换成恒压恒流输出，LM358运算放大器的U2A为比较器，它的正向输入端连接标准电压，反向输入端为比较输入。当反向输入端大于正向输入端标准电压时，比较器U2A的输出端由高电平变为低电平。Q5集电极由低电平变为高电平，Q1集电极由高电平变为低电平，场效应开关管Q3由导通变为截止，阻断了输出。也就是Q5集电极由低电平变为高电平时，该高电平通过二极管D1耦合到U2A的反向输入端促使U2A的1输出为0。当U2A的反向输入端输入信号撤销后由D1二极管的反馈作用维持比较器的输出状态。电路中R38、R39、R92三电阻并联作为电流采样电路，当电流达到保护值时，电流采样电压经电阻R31输入第二运算放大器U2B，U2B的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于本质安全型电火花抑制电路，其特征在于包括型号为GS6200的开关型恒压恒流控制芯片U1、型号为TL431ACLP的稳压源U2、型号为LM358的运算放大器和型号为AO4406的MOS管Q3，芯片U1的第7管脚和第8管脚连接，第7管脚和接口模块P1的第1管脚连接，第7管脚还通过第四电容C4接地，接口模块P1的第2管脚接地，芯片U1的第6管脚、第3管脚接地，第1管脚和第2管脚连接，第1管脚通过稳压管D5接地，还通过第一电感L1、第三电容C3接地，还通过第一电感L1、第一电阻R1和第4管脚连接，第4管脚通过第二十六电阻R26接地，稳压源D6的第1管脚和第3管脚连接，第1管脚还通过第十一电阻R11和接口模块P1的第1管脚连接，稳压源D6的第1管脚还通过第二十四电阻R24和第二十九电阻R29接地，稳压源D6的第2管脚接地，第一运算放大器U2A的正向输入端通过第二十九电阻R29接地，反向输入端和第三晶体二极管D3的阴极连接，第三晶体二极管D3的阳极通过第十五电阻R15接地，还通过第九电阻R9、第一电阻R1和芯片U1的第4管脚连接，反向输入端还通过第一电容C1和输出端连接，反向输入端还和第一晶体二极管D1的阴极连接，第一晶体二极管D1的阳极通过第三电阻R3和接口模块P1的第1管脚连接，第一晶体二极管D1的阳极还和第五晶体三极管Q5的集电极连接，第五晶体三极管Q5的基极通过第十七电阻R17和第一运算放大器U2A的输出端连接，发射极接地，发射极还通过第二十电阻R20和第二运算放大器U2B的反向输入端连接，第二运算放大器U2B的反向输入端还通过第十九电阻R19和输出端连接，输出端通过第三十四电阻R34、第四十三电阻R43接地，输出端还通过第三十四电阻R34和第八晶体二极管D8的阳极连接，第八晶体二极管D8的阴极和第一运算放大器U2A的反向输入端连接，第二运算放大器U2B的正向输入端通过第七电容C7接地，还通过第三十一电阻R31和芯片U1的第5管脚连接，第五晶体三极管Q5的集电极通过第十三电阻R13和第一晶体三极管Q1的基极连接，第一晶体三极管Q1的基极还通过第五电阻R5和接口模块P1的第1管脚连接，基极还通过第五电容C5、第三十八电阻R38接地，第三十八电阻R38两端还并联有第三十九电阻R39和第九十二电阻R92，第一晶体三极管Q1的发射极接地，集电极通过第六电阻R6和接口模块P1的第1管脚，MOS管Q3的第1管脚、第2管脚和第3管脚连接，第4管脚通过第二十七电阻R27接地，还和第一晶体三极管Q1的集电极连接，MOS管Q3的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚连接，且第5管脚和输出模块P2的第2管脚连接，输出模块P2的第1管脚通过第一电阻R1和芯片U1的第4管脚连接。...

【技术特征摘要】
1.基于本质安全型电火花抑制电路，其特征在于包括型号为GS6200的开关型恒压恒流控制芯片U1、型号为TL431ACLP的稳压源U2、型号为LM358的运算放大器和型号为AO4406的MOS管Q3，芯片U1的第7管脚和第8管脚连接，第7管脚和接口模块P1的第1管脚连接，第7管脚还通过第四电容C4接地，接口模块P1的第2管脚接地，芯片U1的第6管脚、第3管脚接地，第1管脚和第2管脚连接，第1管脚通过稳压管D5接地，还通过第一电感L1、第三电容C3接地，还通过第一电感L1、第一电阻R1和第4管脚连接，第4管脚通过第二十六电阻R26接地，稳压源D6的第1管脚和第3管脚连接，第1管脚还通过第十一电阻R11和接口模块P1的第1管脚连接，稳压源D6的第1管脚还通过第二十四电阻R24和第二十九电阻R29接地，稳压源D6的第2管脚接地，第一运算放大器U2A的正向输入端通过第二十九电阻R29接地，反向输入端和第三晶体二极管D3的阴极连接，第三晶体二极管D3的阳极通过第十五电阻R15接地，还通过第九电阻R9、第一电阻R1和芯片U1的第4管脚连接，反向输入端还通过第一电容C1和输出端连接，反向输入端还和第一晶体二极管D1的阴极连接，第一晶体二极管D1的阳极通过第三电阻R3和接口模块P1的第1管脚连接，第一晶体二极管D1的阳极还和第五晶体三极管Q5的集电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩婕，罗丽娜，丰向权，乔盛国，庞超，
申请(专利权)人：大同裕隆环保有限责任公司，
类型：新型
国别省市：山西,14