[發(fā)明專利]一種本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210064822.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN102570400A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于月森;伍小杰;戴鵬;張望;謝冬瑩;馮海兵;李世光;賈娜;王彬;張常龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/10
• 分類號(hào): H02H7/10;H02H3/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種本安型開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置及方法，尤其是一種適用于在瓦斯、煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境使用的本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)

本質(zhì)安全型電源是在煤礦、石油、化工等危險(xiǎn)環(huán)境中各種各樣的本安型設(shè)備使用的。所謂本質(zhì)安全型，是防爆型式的一種，由國(guó)標(biāo)GB3836.4規(guī)范。本質(zhì)安全型電路的設(shè)計(jì)，就是把負(fù)載或規(guī)定的電路部位短路時(shí)產(chǎn)生的電火花的能量限制在一定范圍內(nèi)。除必須符合GB3836.4標(biāo)準(zhǔn)要求外，還須通過國(guó)家指定的防爆檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的本安電路火花點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)。

由于開關(guān)電源的體積小、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，本安電源由線性電源向開關(guān)電源發(fā)展是必然的趨勢(shì)，而開關(guān)變換器是開關(guān)電源的核心部件。目前國(guó)內(nèi)本質(zhì)安全開關(guān)電源的最大輸出功率一般在18W左右。傳統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)通常有恒流型、減流型方式，但是該兩種方式存在保護(hù)是功耗大等缺點(diǎn)；目前比較先進(jìn)的保護(hù)方式為截流型方式，但是該方式需要自恢復(fù)，且通常截止時(shí)間較大，限制了本安電源功率的提高。本安電源在煤礦等防爆場(chǎng)合使用的最為廣泛，這形成了目前本安電源的最大輸出功率的瓶頸，不能突破這一功率瓶頸，則無法適應(yīng)設(shè)備對(duì)提高本安電源輸出容量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠的本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置及方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置，包括與檢測(cè)電路相連的輸入信號(hào)接頭、軟啟動(dòng)電路、快速關(guān)斷電路和開關(guān)管，輸入信號(hào)接頭分別與軟啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路的輸入端連接，軟啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路的輸出端分別與開關(guān)管連接；所述軟啟動(dòng)電路包括電阻R1、雙極結(jié)型三極管V1、電容C1，雙極結(jié)型三極管V1的引腳1與引腳2之間串聯(lián)電阻R1，雙極結(jié)型三極管V1的引腳1與引腳3之間串聯(lián)電容C1，雙極結(jié)型三極管V1的引腳3接地；所述快速關(guān)斷電路包括電阻R2和雙極結(jié)型三極管V2，雙極結(jié)型三極管V2的引腳1與引腳2之間串聯(lián)電阻R1和電阻R2，雙極結(jié)型三極管V2的引腳3接地，雙極結(jié)型三極管V2的引腳1與開關(guān)管Q1的觸發(fā)端連接，開關(guān)管Q1的源極接輸入端IN，漏極接輸出端OUT。

本發(fā)明的本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)方法：

a．當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到故障時(shí)，檢測(cè)電路發(fā)出低電平信號(hào)，輸入信號(hào)接頭接收低電平信號(hào)；

b．輸入信號(hào)接頭將低電平信號(hào)發(fā)射到快速關(guān)斷電路的雙極結(jié)型三極管V2的基極，雙極結(jié)型三極管V2開通，開關(guān)管Q1的柵源之間的電容通過V2進(jìn)行放電；

c．開關(guān)管Q1快速關(guān)斷，從而切斷整個(gè)電路起到保護(hù)的作用；

d．當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)發(fā)現(xiàn)故障排除之后，檢測(cè)電路發(fā)出高電平信號(hào)，輸入信號(hào)接頭接收高電平信號(hào)；

e．輸入信號(hào)接頭將高電平信號(hào)發(fā)射到軟啟動(dòng)電路的雙極結(jié)型三極管V1的基極，雙極結(jié)型三極管V1開通打開開關(guān)管Q1的柵極，這時(shí)開關(guān)管Q1的輸入端IN和輸出端OUT開通，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管Q1連接的后續(xù)電路的軟啟動(dòng)。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以使礦用本安電源在輸出端短路的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)在5us的短時(shí)間內(nèi)快速關(guān)斷輸出開關(guān)管Q1，并且實(shí)現(xiàn)開關(guān)管Q1的軟啟動(dòng)。開關(guān)管Q1快速關(guān)斷，使得輸出電流也快速被切斷，降低了短路點(diǎn)釋放的能量，從而提高本安電源的功率；軟啟動(dòng)可使開關(guān)管Q1緩慢開通，減小電流沖擊，從而提高本安電源的安全性能。此外該方案易于實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明的保護(hù)電路原理圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)例框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，本發(fā)明的本安型大功率開關(guān)變換器輸出短路保護(hù)裝置，包括輸入信號(hào)接頭、軟啟動(dòng)電路、快速關(guān)斷電路和開關(guān)管，輸入信號(hào)接頭分別與軟啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路的輸入端連接，軟啟動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路的輸出端分別與開關(guān)管的輸入端連接。