[發明專利]直流安全柵

有效

• 申請號: 200910058482.5
• 申請日: 2009-03-03
• 公開（公告）號: CN101567549A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 陳建先;姚志生;張波;陳治勇;劉慶華
• 申請（專利權）人: 四川神坤裝備股份有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H3/20;H02H3/14;H02M3/00;G05F1/46
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;吳彥峰

技術領域

本發明屬于直流電源類電子設備，特別涉及一種應用于易燃、易爆環境中， 處于非本安直流電源和本安負載設備之間的安全柵。

背景技術

煤礦井下綜采工作面等易燃、易爆環境的直流用電設備必須是本質安全 (簡稱本安)產品，如在液壓支架的電控系統中，支架的電控系統本身符合本 安要求，但在許多應用場合，給該電控系統提供電能的直流穩壓電源是非本安 產品。

直流穩壓電源把交流電轉換為低壓直流穩壓電，一般情況下，直流穩壓電 源具有較低的輸出電阻和較大的輸出儲能參數，即輸出電感和輸出電容較大。

根據煤礦安全要求，煤礦井下使用的本安電子產品及其連接(本安)電纜， 對其儲能參數(分布電容及電感)有一定的限值要求，不能超過設定的安全數 值。當發生短路時，本安電子產品(包含連接本安電纜)的儲能元器件上儲存 的能量快速釋放，產生的火化能量不能引起安全事故。

因此，需要在非本安的直流穩壓電源與本安的負載設備之間設置其本身符 合本安要求的直流安全柵。

中國專利200510043076.3公開了一種恒功率輸出的高壓大功率安全柵，在 接入交流電網的輸入濾波電路、整流濾波電路的基礎上，在整流波濾電路后接 有能量限制電路，解決了一般直流穩壓電源存在較大輸出儲能參數帶來的故障 情況下火花能量的問題，但存在如下不足：

1、只能對負載設備的過流和短路故障進行檢測，而不能檢測負載設備的 過壓故障，安全性不足；

2、在負載設備出現過流和短路故障時，主控制開關是通過正反饋電路逐 漸截止以抑制火花能量，響應慢而造成安全性不足；

3、其輸入電壓檢測僅具有功率恒定調節的作用，而不能在輸入電壓過低 或過高時控制電源的通斷，存在過低電壓使能量抑制電路不能正常工作及過高 電壓而使安全柵本身出現故障的安全隱患；

4、其輸出端不具有緩慢上電功能，在給容性負載供電時，易造成瞬間沖 擊。

發明內容

本發明的目的是解決現有直流安全柵存在的安全性不足和接容性負載易 造成瞬間沖擊的問題，提供一種直流安全柵，可以隔離一般直流穩壓電源較大 的輸出儲能參數，對輸入進行限壓，輸出緩慢上電及多級本安保護，因而安全 性更高且對容性負載供電不易造成沖擊。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

直流安全柵，包括依次連接的下述電路

輸入級，具有受輸入電壓控制的第一電子開關；

第一本安保護級，具有在過壓、過流、短路故障下斷開而在上述故障消除 后接通的受控第二電子開關；

第二本安保護級，具有在過壓、過流、短路故障下斷開而在上述故障消除 后接通的受控第三電子開關；

輸出級，具有輸出電壓緩升電路和延時接通本級電路與負載的受控第四電 子開關。

所述輸入級還包括一端與第一電子開關的控制端連接的施密特電壓檢測 電路，該檢測電路的其中另一端連接輸入電壓；當輸入電壓低于第一電子開關 的第一控制閥值，施密特電壓檢測電路向第一電子開關的控制端發出關閉信 號，第一電子開關處于關閉狀態；當輸入電壓上升到第一電子開關的第二控制 閥值，施密特電壓檢測電路向第一電子開關的控制端發出接通信號，第一電子 開關接通輸入電壓和第一本安保護級；當輸入電壓從超過第二控制閥值的高壓 回落到第一電子開關的第三控制閥值，施密特電壓檢測電路向第一電子開關的 控制端發出接通信號，第一電子開關接通；所述輸入級的輸入電壓從第一電子 開關的第二控制閥值繼續上升到第四控制閥值時，施密特電壓檢測電路截止輸 入電壓，使其不輸入第一電子開關。

所述第一本安保護級、第二本安保護級還分別包括能夠檢測輸出級的過 壓、過流和短路情況的故障檢測電路，該檢測電路的一端與輸出級的輸出端連 接，另有一端連接有單穩態電路；對于第一本安保護級，所述單穩態電路與第 二電子開關的控制端連接，對于第二本安保護級，所述單穩態電路與第三電子 開關的控制端連接。

所述輸出級的輸出電壓緩升電路包括充電電容、充電電容的充電電路、其 輸出端連接在輸出級之輸出端的可調線性穩壓器，輸出級還包括延時器，可調 線性穩壓器的可調端電壓隨充電電容的電壓同步變化，延時器的一端與第四電 子開關的控制端連接。