[實用新型]一種提高容性負載啟動能力的本質安全電路

有效

• 申請號: 201420457358.2
• 申請日: 2014-08-10
• 公開（公告）號: CN204333892U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 闞建峰;何曉亮;闞婧軒
• 申請（專利權）人: 闞建峰;何曉亮
• 主分類號: H02H3/06
• 分類號: H02H3/06;H02H3/087;H02H3/20;H02M3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種能夠提供容性負載啟動能力的本質安全電路。涉及專利分類號H02發電、變電或配電H02H緊急保護電路裝置H02H3/00對正常電工作不希望有的變化直接響應的自動斷開緊急保護電路裝置，有或無事后再連接H02H3/26對電壓差或電流差響應的；對電壓之間或電流之間的相位差響應的H02H3/32包括對在單一系統的不同導線上相應點上的電壓值或電流值進行比較的，例如比較往返導線中的電流。

背景技術

傳統的礦用本安電源的本安電路部分多采用線性穩壓輸出方式，通過恒流輸出作為抑制火花放電的主要手段，當短路瞬間，電流迅速增大，最終被限定到恒流最大值，當負載電流繼續增大時，由于調整管兩端壓差較大，調整管的功耗會顯著增加，熱穩定性不好，導致調整管發熱燒壞，而采用開關式穩壓輸出本質安全型電路，由于電路輸出端的容性和感性較大，只能通過快速關斷調整管抑制火花放電，短路時瞬間釋放的能量較大，檢測電流超過閾值進行快速關斷，然而在給具有容性的負載供電瞬間，經常會迅速的達到過流保護點，導致過流保護動作，帶載能力不強。

目前，基于線性穩壓輸出的本質安全型電路效率低，大負載供電時，由于輸入端與輸出端壓差較大，調整管功耗較高，發熱量高，即使增加體積較大的散熱片，熱穩定性仍然不好，而基于開關穩壓輸出的本質安全型電路效率高，不發熱，體積小，但帶載能力極差，尤其是容性負載啟動過程中，瞬間大電流沖擊會導致過流保護，導致負載無法啟動。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的本質安全電路容性負載啟動過程中，負載在啟動的瞬間會產生大電流沖擊，導致過流保護，而不斷的過流保護機制會導致負載無法啟動的問題，研制的一種提高容性負載啟動能力的本質安全電路，具有：

與主供電通路連接、提供穩壓直流輸出的開關穩壓電路；與該穩壓輸出電路連接的調整管控制電路，該電路中調整管的輸出為最終的電路輸出；與調整管控制電路連接的過流過壓保護電路，該保護電路實時監測電路的過壓輸出以及短路和過流輸出并作出調整；與所述過流過壓保護電路連接的計數單元；與所述計時單元連接的單穩態觸發電路，該觸發電路與所述的調整管控制電路連接；當所述的過流過壓保護電路檢測到電路輸出發生過流或短路時，控制所述的計數單元開始計數；當計數單元達到閾值時，所述的單穩態觸發電路進行暫穩態輸出狀態，控制與其連接的調整管控制電路關斷輸出；當所述的過流過壓保護電路檢測到短路或過流恢復時，無效計數單元的計數信號；所述的單穩態觸發電路變為穩態狀態，所述的調整管輸出電路輸出正常。針對容性負載啟動和短路兩種引起過流的原因，設定了時間閾值，當超過時間閾值時，即可認定斷路發生，即刻關斷電路；當沒有超過時間閾值時，電路不關斷，防止容性負載啟動引起的過流重復觸發過流保護機制，造成電源始終不能正常啟動。

作為一個較佳的實施方式，所述的過流過壓保護電路包括一與所述調整管控制電路連接的比較器，該比較器采集所述調整管控制電路產生的過流信號的電平與基準信號電平進行比較，當檢測到過流信號時，向所述的計數單元輸出一清零計數信號，觸發所述計數單元開始計數；當檢測到過流信號消失時，向所述的計數單元發出停止計數信號。

更進一步的，作為本質安全電路在考慮過流和短路同時，也需要應對調整管控制電路可能出現過壓的情況，故優選的，所述的過流過壓保護電路采集所述調整管控制電路過壓信號的電平與基準信號電平進行比較；檢測出過壓信號時，控制所述的調整管控制電路關斷輸出。

作為一個較佳的實施方式，所述的調整管控制電路的核心元器件包括一與所述的過流過壓保護電路連接的PMOS管I，電路正常輸出時，該PMCS管I為導通狀態；當電路過壓或過流(短路)時，受所述過流過壓保護電路(過壓狀態)或單穩態觸發電路(過流或短路狀態)的輸出狀態控制，PMOS管I的柵極電壓和源極電壓相等，MOS管關閉輸出，即關斷電路的輸出。選擇PMOS作為核心元器件的調整管控制電路，相較于現有技術通常采用的負載開關可以有更寬的電壓選擇范圍，尤其是高電壓時，沒有合適的負載開關對應；相對與繼電器開關具有響應速度快的優勢。

作為一個較佳的實施方式，所述的計數單元包括一在輸出端持續發出脈沖波的脈沖發生電路和一與該發生電路連接的脈沖計數電路，所述的連續脈沖波為該計數電路的輸入信號；由所述的過流過壓保護電路輸出的清零計數輸入信號作為計數電路清零計數端的控制信號；若控制信號有效，則所述的脈沖計數電路開始計數；若控制信號無效，則所述的脈沖計數電路停止計數。采用這兩種方式可以有效的解決初次上電可靠性的問題。