[發(fā)明專利]開關(guān)電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780036733.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN109314469B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西蒙·魏登布魯赫;納西斯·米歇爾·尼茨基厄加德烏;馬克斯·耶勒
• 申請（專利權(quán)）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H05B45/14
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發(fā)明涉及一種制造性價(jià)比高、在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中可用的用于向用電裝置(S)供應(yīng)被控制在期望值(U_s)的輸出電壓(U_out)的開關(guān)電源，包括：供應(yīng)路徑，所述供應(yīng)路徑包括經(jīng)由驅(qū)動器(3)控制的開關(guān)控制器(5)、連接在所述開關(guān)控制器(5)后面的電流隔離變壓器(7)、以及連接在所述變壓器(7)后面的整流器(11)，所述整流器(11)包含輸出電路(9)，所述用電裝置(S)可連接至所述輸出電路(9)的輸出；以及反饋路徑，經(jīng)由所述反饋路徑，向所述驅(qū)動器(3)饋送經(jīng)由光源(13)和光接收器(15)發(fā)出的并且反映所述輸出電壓(U_out)的信號，基于所述信號，所述驅(qū)動器(3)經(jīng)由所述開關(guān)控制器(5)的對應(yīng)操作將所述輸出電壓(U_out)控制在所述期望值(U_s)，其特征在于，所述反饋路徑包括：調(diào)壓器(19)，所述調(diào)壓器(19)將跨所述光源(13)降低的電源電壓調(diào)節(jié)至低于所述期望值(U_s)的固定值，以及電流調(diào)節(jié)器(21)，所述電流調(diào)節(jié)器(21)將流經(jīng)所述光源(13)的電流調(diào)節(jié)至與所述輸出電壓(U_out)對應(yīng)的電流值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種向用電裝置供應(yīng)被控制在期望值的輸出電壓的開關(guān)電源，包括：供應(yīng)路徑，該供應(yīng)路徑包括經(jīng)由驅(qū)動器控制的開關(guān)控制器、連接在開關(guān)控制器后面的電流隔離變壓器、以及連接在變壓器后面的整流器，該整流器包含輸出電路，用電裝置可連接至該輸出電路的輸出；以及反饋路徑，經(jīng)由該反饋路徑，向驅(qū)動器饋送經(jīng)由光源和光接收器發(fā)出的并且反映輸出電壓的信號，基于該信號，驅(qū)動器經(jīng)由開關(guān)控制器的對應(yīng)操作將輸出電壓控制在期望值。

背景技術(shù)

這種類型的開關(guān)電源用于，例如，向工業(yè)測量技術(shù)中安裝的電子裝置(例如，諸如測量裝置、傳感器、測量和/或控制電路或者信號處理器等電子裝置)供應(yīng)由開關(guān)電源供應(yīng)的并且被控制在預(yù)定期望值的輸出電壓。

用于產(chǎn)生被控制在預(yù)定期望值的輸出電壓的開關(guān)電源通常包括供應(yīng)路徑和反饋路徑。供應(yīng)路徑用于接收被供應(yīng)至輸入側(cè)的開關(guān)電源的電能，以轉(zhuǎn)換該電能并且經(jīng)由開關(guān)電源的輸出來供應(yīng)電能。反饋路徑用于將被應(yīng)用至輸出的反映輸出電壓的信號引導(dǎo)回輸入側(cè)，基于該信號，借助在輸入側(cè)上提供的控制將輸出電壓控制成預(yù)定期望值。

有大量的應(yīng)用，在這種情況下，應(yīng)用受控的開關(guān)電源來向爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中的用電裝置供電。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中，除了其它之外，嚴(yán)格的安全規(guī)范準(zhǔn)則的目標(biāo)是防止形成火花，在給定情況下，形成火花可能會觸發(fā)爆炸。除此之外，通常，在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中僅允許使用開關(guān)電源，開關(guān)電源的可經(jīng)由外部能量源饋電的一次側(cè)與向用電裝置供電的二次側(cè)電流隔離。在受控的開關(guān)電源的情況下，因此，在供應(yīng)路徑和反饋路徑兩者中，在任何情況下，都存在電流隔離，這滿足在使用位置處要求的爆炸保護(hù)安全規(guī)范。

例如，在國際電工委員會(IEC)2012年1月27日版公布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 60079-11中也能找到對應(yīng)的安全要求。例如，在第11部分中，存在對滿足爆炸保護(hù)等級本質(zhì)安全(Ex-i)的隔離要求的電流隔離規(guī)范。根據(jù)該規(guī)范，可以經(jīng)由固定絕緣來進(jìn)行針對該保護(hù)等級足夠的隔離，對于電壓范圍到高達(dá)60伏直流的應(yīng)用，該隔離的厚度必須至少為0.5mm，而對于電壓范圍高達(dá)230伏交流的應(yīng)用，該隔離的厚度必須至少為1mm。可替代地，也可以使用空氣間隙，對于電壓范圍到高達(dá)60伏直流的應(yīng)用，該空氣間隙的寬度必須至少為3mm，而對于電壓范圍高達(dá)230伏交流的應(yīng)用，該空氣間隙的寬度必須至少為10mm。

為了保持這些規(guī)范，在反饋路徑中可以應(yīng)用具有相對地大的絕緣電阻的光耦合器。然而，滿足這些要求的可從市場獲得的光耦合器相當(dāng)昂貴，即使是大量訂購也相當(dāng)昂貴。

信號發(fā)送器提供了明顯更高性價(jià)比的替代方案，該信號發(fā)送器包括光源和單獨(dú)的光接收器，該光接收器將撞擊在光接收器上的光轉(zhuǎn)換為電變量。因此，例如在DE 10 2010012 064A1中描述了一種離散構(gòu)造的信號發(fā)送器，該信號發(fā)送器包括光源(例如，紅外發(fā)光二極管)，該光源設(shè)置在電路板的一側(cè)上并且通過電路板發(fā)送光，該光然后被設(shè)置在電路板另一側(cè)上的光接收器接收。