一种本安电源保护电路及提高本安电源负载能力的方法技术

本说明书实施例公开了一种本安电源保护电路及提高本安电源负载能力的方法。所述保护电路包括：滤波模块，比较控制模块，电流取样电路，快速延时电路，快速保护开关单元，慢速延时电路，慢速保护开关单元；其中，所述滤波模块用于消除负载接入后形成的低频谐波和高频谐波；所述比较控制模块用于提供快速保护动作比较电压及慢速保护动作比较电压；所述电流取样电路用于将本安电路的输出电流产生差分放大的压差；所述快速延时电路提供限流延时和限流保持时间，用于延时短路保护控制信号；所述慢速延时电路提供过流延时和过流保持时间，用于延时过流保护控制信号。时过流保护控制信号。时过流保护控制信号。

【技术实现步骤摘要】
一种本安电源保护电路及提高本安电源负载能力的方法


[0001]本说明书涉及本安电源领域，尤其涉及一种本安电源保护电路及提高本安电源负载能力的方法。

技术介绍

[0002]本质安全型电源简称为“本安电源”，主要应用在石油、化工、煤炭等含有爆炸性气体的环境中，作为通讯、监控、检测以及控制系统的供电设备。为了防止输出过流或负载短路时产生的火花点燃易燃易爆气体，本安电源必须采用保护电路，来限制火花的能量。
[0003]目前，本安电源实现本安性能的限能保护电路的工作方式包括：直接开关关断方式、线性稳压加开关关断方式及分级保护方式。现有的本安电源的限能保护电路，因限制火花能量导致本安电源的输出功率不高，抗干扰能力差。
[0004]因此，需要一种方法，能够有效解决因限制火花能量导致本安电源的输出功率不高，抗干扰能力差的问题，提高本安电源的输出功率，从而使得本安电源能够广泛应用。

技术实现思路

[0005]本说明书实施例提供一种本安电源保护电路及提高本安电源负载能力的方法，用于解决以下技术问题：现有的本安电源的限能保护电路均不能有效的解决本安电源的输出问题，本安电源输出功率不高。
[0006]为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：
[0007]本说明书实施例提供的一种本安电源保护电路，该保护电路包括：
[0008]滤波模块，比较控制模块，电流取样电路，快速延时电路，快速保护开关单元，慢速延时电路，慢速保护开关单元；
[0009]其中，
[0010]所述滤波模块用于消除负载接入后形成的低频谐波和高频谐波；
[0011]所述比较控制模块用于提供快速保护动作比较电压及慢速保护动作比较电压；
[0012]所述电流取样电路用于将本安电路的输出电流产生差分放大的压差；
[0013]所述快速延时电路用于限流延时及限流保持时间；
[0014]所述慢速延时电路用于过流延时及过流保持时间。
[0015]本说明书实施例提供的一种提高本安电源负载能力的方法，包括：
[0016]确定本安电源与上述任一项所述的保护电路组成的回路电流；
[0017]当所述回路电流大于预设的短路保护设定值时，则基于所述保护电路产生保护动作；
[0018]检测所述保护动作的输出电流；
[0019]若所述保护动作的输出电流大于预设的过流动作值时，切断所述本安电源与所述保护电路组成的回路；
[0020]若所述保护动作的输出电流不大于所述预设的过流动作值，则所述本安电源与所
述保护电路组成的回路正常向负载供电。
[0021]本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本说明书实施例提供的保护电路，无需散热器，体积小，且保护电路价格低廉，可靠性高。采用本说明书实施例提供的提高本安电源负载能力的方法，能够显著提高本安电源的输出功率，提高本安电源在接近额率输出时的抗干扰能力，避免载电流在接近额定输出电流时，电流小的波动引起保护动作造成负载断电引起的重启现象，本安电源功耗低，效率高。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本说明书实施例提供的一种本安电源保护电路的示意图；
[0024]图2为本说明书实施例提供的一种本安电源保护电路的结构意图；
[0025]图3为本说明书实施例提供的延时保护原理图；
[0026]图4为本说明书实施例提供的放电示意图；
[0027]图5为本说明书实施例提供的过流保护时各点电压波形及输出电流波形；
[0028]图6为本说明书实施例提供的一种提高本安电源负载能力的方法的示意图；
[0029]图7为本说明书实施例提供的电流冲击电流持续时间较短时短保护动作波形图；
[0030]图8为本说明书实施例提供的短路故障持续时的短路保护动作波形图。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0032]为了防止输出过流或负载短路时产生的火花点燃易燃易爆气体，本安电源必须采用保护电路，来限制火花的能量。在本安电源中，短路电流值越高，火花的能量越大；短路电流值与短路保护时间和输出电压的乘积成正比，即输出电压越高短路保护时间越长、短路电流值越大。在安全火花的能量一定时，电压越高，短路保护时间就要越短，电压越低，容许短路保护的时间就越长。所以，低压小功率的本安电源容易通过火花试验，而电压高、功率大的本安电源就不容易通过火花试验。本安电源必须采用保护电路，来限制火花的能量。
[0033]现有技术中，本安电源的直接开关关断方式，该方式在有输出过流或负载短路故障发生后，首先电流检测电路检测到过流或短路信号，然后再控制开关电路动作，使开关电路中的开关管(通常是选用MOS管)从导通态变换到关断态，以进行短路保护。这种方式有以下不足：一是为了减小短路时火花的能量，短路保护动作时间需尽可能短，这就需要提高电流检测电路的灵敏度，降低短路保护阈值，阈值降低会造成输出功率下降；二是保护动作快，易受干扰，产生误动作，造成后级负载错误断电，影响设备正常工作；三是这种保护电路
使得本安电源功率输出较小，对应用造成限制。
[0034]本安电源的线性稳压加开关关断方式，该方式是在非安输出后端串接LDO线性三端稳压器，在LDO稳压器后即接控制开关，在电流检测电路的控制下完成保护功能。这种方式由于三端稳压器的晶体管工作于线性区，短路发生时能快速限制短路电流，使得短路电流显著下降，为限制火花能量，后级开关保护电路保护时间有充足的余量。但这种方式存在诸多不足：一是由于串接了LDO稳压器，LDO输入和输出压降较大，显著增加了电路的功耗；二是由于散热需要增大了电源体积；三是受限于LDO电路的额定电流的影响，本安电源输出功率较小，限制了应用。
[0035]本安电源的分级保护方式，该方式采用两级串联保护，一级为快速保护即当检测电路检测到回路电流大于本安电源额定输出电流数倍时快速控制开关电路切断输出回路；另一级为过流保护，即当检测电路检测到回路电流大于本安电源额定输出电流时延时一定时间控制开关电路切断输出回路；该方式虽然解决了抗干扰问题，但对本安电源输出功率提高不大。
[0036]基于此，本说明书实施例提供本说明书实施例提供的一种本安电源保护电路，如图1所示，该保护电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种本安电源保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：滤波模块，比较控制模块，电流取样电路，快速延时电路，快速保护开关单元，慢速延时电路，慢速保护开关单元；其中，所述滤波模块用于消除负载接入后形成的低频谐波和高频谐波；所述比较控制模块用于提供快速保护动作比较电压及慢速保护动作比较电压；所述电流取样电路用于将本安电路的输出电流产生差分放大的压差；所述快速延时电路提供限流延时和限流保持时间，用于延时短路保护控制信号；所述慢速延时电路提供过流延时和过流保持时间，用于延时过流保护控制信号。2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述滤波模块包括：用于消除低频谐波的电解电容及消除高频谐波的聚丙烯电容，所述电解电容与所述聚丙烯电容并联连接于直流电源的输入和电线接地端的两端。3.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述比较控制模块为所述电流取样电路提供电流快、慢保护两级控制信号，所述电流快、慢保护两级控制信号包括：所述过流保护控制信号和所述短路保护控制信号，所述短路保护控制信号为快保护控制信号，所述过流保护控制信号为慢保护控制信号。4.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电流取样电路用于将本安电路的输出电流产生差分放大的压差，具体包括：所述电流取样电路将所述本安电路的输出电流在取样电阻两端形成压降，将所述压降进行差分放大，经所述比较控制模块产生所述电流快、慢保护两级控制信号。5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述慢速保护开关单元的过流延时时间为：Tq＝T2+T3其中：Tq为所述慢速保护开关单元的过流延时时间；T2为所述快速保护开关单元的限流延时时间；T3为限流保持时间。6.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路的快...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中杰，张朝平，魏贵正，
申请(专利权)人：上海山源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：