專利名稱：礦用本質安全型不間斷電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉 及電源領域，具體是一種礦用本質安全型不間斷電源，尤其適合于 煤礦井下含瓦斯及煤塵較多的易燃易爆環境中使用。
背景技術：
危險環境中電子、電氣等設備的大量應用，要求直流穩壓電源具有較高的輸出功 率。目前國內開發的本質安全型電源輸出功率比較小，難以滿足新型大功率設備要求，另外 由于市電供電的連續可靠性并不能得到保證，所以現有系統在市電斷電的情況下就無法工 作。為了有效的提高生產效率、減少安全事故、降低人員傷亡，一種具有輸入電壓范圍寬、負 載穩定度高、輸出紋波電壓小、對市電干擾小、瞬態響應速度快、輸出功率較大、市電故障時 可以工作等特點的電源就顯得特別重要。
發明內容本實用新型針對現有技術存在的不足，提供一種集隔爆、過流保護、過壓保護、線 性穩定調壓、不間斷供電功能為一體的高效、較大功率礦用本質安全型不間斷電源。為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是一種礦用本質安全型不間斷 電源，包括電源電路和充電電路；所述的電源電路主要由三端穩壓芯片U1、U2、比較器芯片 U3、U5、輸出可調穩壓模塊U4和功率開關集成模塊TO組成；交流電經整流濾波后分別輸入 三端穩壓芯片Ul、U2中，三端穩壓芯片Ul輸出的信號經輸出可調穩壓模塊U4給負載供電， 輸出可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片TO，比較器芯片TO與功率開關集成模塊TO相 連，功率開關集成模塊U6連接三端穩壓芯片Ul的輸出端，實現電源輸出端過壓保護，輸出 可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片U3，比較器芯片U3與三端穩壓芯片Ul相連實現輸 出端過壓保護，三端穩壓芯片U2給比較器芯片U3提供工作電壓；所述的充電電路主要由三 端穩壓芯片U7、蓄電池U8和比較器芯片U9組成；交流電經整流濾波后經三端穩壓芯片U7 給蓄電池U8充電，比較器芯片U9實時采樣蓄電池U8的電壓值，蓄電池U8給電源電路充電。上述電路安裝在符合煤礦安全規范要求的具有隔離爆炸功能的殼體中。功能原理交流電經整流濾波后分別輸入到三端穩壓芯片Ul和U2中，通過匹配電 阻值，Ul輸出規定的電壓值，U2輸出采樣電壓及比較器工作電壓；Ul與U4相連，U4具有過 流保護功能，為本質安全輸出；功率開關芯片U6與比較器U5相連實現電源輸出端過壓保 護；U3與Ul相連實現輸出端過壓保護；U7與蓄電池U8相連，為其充電，U9實時采樣電池U8 電壓值，防止蓄電池U8過放。本實用新型的優點是礦用本質安全型不間斷電源是集隔爆、線性調壓、過流與過 壓保護、電池浮充與過放保護于一體的設備，為減少安全事故、降低人員傷亡、提高危險環 境下設備的使用效率和有效性提供必要的保障。對其他工控系統如電力系統、電網設備監 控、石油化工系統的不間斷電源具有借鑒意義。
圖1本實用新型原理框圖；圖2本實用新型電路原理圖。圖中Ul 三端可調穩壓芯片，主要實現將通過整流濾波的直流電壓變為需要的直流電壓，輸入輸出電壓差不應超過30V ；U2 三端可調穩壓芯片，主要用于取得比較器輸入端的參考電壓和工作電壓；U3 比較器芯片，主要實現第一級過壓保護的關動作，采用電壓比較器LM393 ；U4:輸出可調穩壓模塊，通過電阻的匹配，實現第二級過流保護和輸出電壓調節， 采用可調正式負穩壓器LM723CN芯片；U5 比較器芯片，主要實現第二級過壓保護的關動作，采用電壓比較器LM393 ；U6 功率開關集成模塊U6采用快速功率芯片TWH8751 ；用于驅動三極管的截止；U7 三端可調穩壓芯片，輸出電壓即蓄電池充電電壓；U8 蓄電池，當市電斷電時，蓄電池為電路繼續供電；U9 比較器芯片，實時采樣電池電壓值，防止電池過放，采用電壓比較器LM393。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型主要由電源電路和充電電路組成。電源電路主要由三端 穩壓芯片Ul、U2、比較器芯片U3、U5、輸出可調穩壓模塊U4和功率開關集成模塊U6組成； 交流電經整流濾波后分別輸入三端穩壓芯片Ul、U2中，三端穩壓芯片Ul輸出的信號經輸出 可調穩壓模塊U4給負載供電；輸出可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片U5，比較器芯 片U5與功率開關集成模塊U6相連，功率開關集成模塊U6連接三端穩壓芯片Ul的輸出端， 實現電源輸出端過壓保護；輸出可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片U3，比較器芯片U3 與三端穩壓芯片Ul相連實現輸出端過壓保護；三端穩壓芯片U2給比較器芯片U3提供工作 電壓。充電電路主要由三端穩壓芯片U7、蓄電池U8和比較器芯片U9組成；交流電經整流 濾波后經三端穩壓芯片U7給蓄電池U8充電，比較器芯片U9實時采樣蓄電池U8的電壓值， 蓄電池U8給電源電路充電。如圖2所示，在電源電路中，外部交流電經過整流濾波變直流后，分兩路輸入到三 端可調穩壓芯片Ul、U2中，Ul為主電路電壓調整芯片，輸出規定電壓值，U2輸出得到12V， 為后面的比較器芯片提供工作電壓，同時得到Vref比較電壓。當輸出端電壓超過允許最大 值，穩壓管工作導致電阻R21兩端電壓升高，電壓比較器U3輸出端為高電平，晶閘管Q2導 通，晶閘管Ql導通，這樣Ul的輸出端被短路，無電壓輸出。當電源輸出端過壓時，電壓比較 器U5的正向輸入端電壓升高，晶閘管Q3導通，TO輸出端電位升高，三極管Q5截至，無電壓 輸出。第一級過流保護由RIO、Rl 1、R14、Q4、Q5組成，當輸入電流超過允許最大電流，三極 管Q4導通，實現對Q5的C-E極電流的分流，達到限流目的。電壓調節第二級過流保護通過 調節LM723實現，其10，11腳分別與三極管Q6的B，C極相連來驅動電路，調節R17的阻值 可調整輸出電壓，調節R12可調整輸出電流。在充電電路中，外部交流電經過整流濾波后輸入到三端穩壓芯片U7中，U7的輸出 對蓄電池U8進行充電，采用浮充方式。當市電斷電后，蓄電池U8為電源電路供電，電壓比較器U9實時檢測電池電壓，當蓄電池U8電壓下降到限定電壓后，電壓比較器U9輸出低電平，三極管Q9關斷，防止蓄電池U8過放。
權利要求一種礦用本質安全型不間斷電源，包括電源電路和充電電路；其特征是所述的電源電路由三端穩壓芯片U1、U2、比較器芯片U3、U5、輸出可調穩壓模塊U4和功率開關集成模塊U6組成；交流電經整流濾波后分別輸入三端穩壓芯片U1、U2中，三端穩壓芯片U1輸出的信號經輸出可調穩壓模塊U4給負載供電，輸出可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片U5，比較器芯片U5與功率開關集成模塊U6相連，功率開關集成模塊U6連接三端穩壓芯片U1的輸出端，實現電源輸出端過壓保護，輸出可調穩壓模塊U4輸出端連接比較器芯片U3，比較器芯片U3與三端穩壓芯片U1相連實現輸出端過壓保護，三端穩壓芯片U2給比較器芯片U3提供工作電壓；所述的充電電路主要由三端穩壓芯片U7、蓄電池U8和比較器芯片U9組成；交流電經整流濾波后經三端穩壓芯片U7給蓄電池U8充電，比較器芯片U9實時采樣蓄電池U8的電壓值，蓄電池U8給電源電路充電。上述電路安裝在符合煤礦安全規范要求的具有隔離爆炸功能的殼體中。
2.根據權利要求1所述的礦用本質安全型不間斷電源，其特征是所述的輸出可調穩 壓模塊U4采用可調正式負穩壓器LM723CN芯片。
3.根據權利要求1所述的礦用本質安全型不間斷電源，其特征是功率開關集成模塊 U6采用快速功率芯片TWH8751。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用本質安全型不間斷電源，涉及電源領域。主要由電源電路和充電電路組成。電源電路中，交流電經過整流濾波后輸入三端穩壓芯片U1和U2，通過匹配電阻值，U1輸出規定的電壓值，U2輸出采樣電壓及比較器工作電壓；U1與輸出可調穩壓模塊U4相連；功率開關集成模塊U6與比較器芯片U5相連實現過壓保護；比較器芯片U3與U1相連實現雙重過壓保護。充電電路中，三端穩壓芯片U7與蓄電池U8相連，比較器芯片U9實時采樣電池電壓值，防止蓄電池過放。本實用新型的有益效果是它集隔爆、過流與過壓保護、線性穩定調壓、不間斷供電功能為一體的高效、較大功率的礦用本質安全型不間斷電源。
文檔編號H02H3/20GK201570978SQ200920049030
公開日2010年9月1日 申請日期2009年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者馮小龍, 姜曉燕, 張興華, 盛文燕, 錢建生 申請人:徐州中礦大華洋通信設備有限公司