專利名稱：一種提高本安開關電源性能的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在爆炸性危險環境的本安開關電源，特別是一種提高本安開關電源性能的裝置。
背景技術：
目前國際上普遍采用的防爆類型有隔爆型、增安型、本質安全型等等。比較各種防爆形式可知，本質安全型電氣設備從電路的電氣參數設計保證了防爆的要求，省去了厚重的防爆外殼，有著安全程度高，體積小，重量輕，攜帶維護方便和造價較低等優點，因此本質型安全電路被廣泛應用。大功率電氣設備的廣泛使用，增加了對大功率本安開關電源的需求。又由于本質安全的特殊要求，當本安電源采取并聯方式提高本安電源的功率時，會由于電流不均衡造成本安電源失效的問題，所以無法通過多個本安電源通過并聯的方式來實現功率的提高。 此外，當本安電源在滿載運行情況下出現短路故障時電流變化率較大，本安開關電源的EMI 效果較差。目前為實現輸出本質安全而提出的方法有(1)采用分流元件，如電感的分流元件，分流電容等，但是此方法只能用于本安電路中的元器件；(2)采用保護性組件，如進行過流，過壓保護，但是目前多采用恒流型本安電源，發熱嚴重。(3 )對電氣設備中元件參數進行限制，但是必須對所有的元器件故障狀態下所存儲的能量作出詳細計算，設計過程復雜且需模型準確。雖然采用了各種方法來提高本安開關電源的功率，但是目前本安開關電源的功率停留在IOW左右的級別，仍然無法滿足工業現場的功率要求。又因為保護方法中應用了電力電子器件，導致了 EMI效果較差。
發明內容本實用新型的目的是要提供一種提高本安開關電源性能的裝置，解決目前本安開關電源功率較小，本安開關電源的EMI效果較差的問題。為實現上述目的，本實用新型的提高本安開關電源性能的裝置，包括電流微分測量器、驅動電路、第一開關、第二開關、電感、限流電感和二極管，電流微分測量器與驅動電路的輸入端連接，驅動電路的輸出端同時與第一開關和第二開關的控制端連接，第一開關連接在電流微分測量器和限流電感之間，與限流電感為串聯連接，第二開關的一端連接在第一開關和限流電感之間，第二開關的另一端通過電阻R接地，限流電感與二極管并聯連接，并聯連接的限流電感與二極管通過負載電阻接地；電源的負極接地，正極連接電感，然后依次連接第一開關，限流電感，負載電阻、最后接地，當負載發生電容性點燃的情況下，第二開關閉合將限流電感接地；所述的電流微分測量器，運放Ul的一個輸入端接在電感的正端，另一輸入端分別通過電阻TP1接在運放U2的一個輸入端，通過電阻弋及電阻A接在運放U3的一個輸入端；運放U2的一個輸入端接在電感的負端，另一輸入端通過電阻A及慫接在運放U3的一個輸入端，此輸入端通過電阻冬接地，運放U3的另一輸入端通過電阻/P4接在運放U3輸出端上；運放U3輸出端與第一邏輯門U4及第二邏輯門U5連接，再分別接到二個驅動電路的輸入端，二個驅動電路的輸出端分別與第一開關和第二開關的控制端相連接。有益效果，由于采用了上述方案電流微分測量器的運算放大器對信號進行檢測并放大，動算放大器的輸出端通過邏輯門接在二個開關的驅動電路輸入端，驅動電路產生的信號驅動二個開關的斷開與閉合；第一開關串接限流電感，利用限流電感延遲電流變化的時間，使電壓降為零時電流才開始上升，降低了故障時的放電能量，提高輸出功率；電流微分測量器檢測電流變化率，電感L1的兩端接到電流微分測量器的輸入端，當發生短路時， 即在電容性點燃情況下，電流微分測量器di/di變化很大，電感兩端產生感應電動勢，電流微分測量器檢測到該信號并放大，運算放大器輸出信號使得驅動電路驅動第二開關閉合， 第一開關斷開；第一開關斷開，切斷電源向短路故障點的能量傳輸；第二開關閉合接入電阻R在電源內部消耗一部分電感L的儲能，減少對故障點的能量釋放，軟開關進一步減少了電容性點燃時能量釋放，從而提高了電源輸出功率，使本安開關電源的應用范圍更加廣泛； 當電路斷開時，即在電感性點燃情況下，電感L與二極管D形成內部環路，將電感上的尖峰電壓吸收，阻止電感上能量的釋放；可以提高電容性點燃情況下的功率，而不影響原來電感性點燃的功率。解決目前本安開關電源功率較小，本安開關電源的EMI效果較差的問題，達到了本實用新型的目的。
圖1是本實用新型的系統框圖。圖2是本實用新型的電路結構圖。圖中1、電流微分測量器；2、驅動電路；3、限流電感；RL、負載電阻；Q1、第一開關； Q2、第二開關；D、二極管；U4、非門；U5、與門；Li、電感。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的一個實施例作進下步的描述本實用新型的提高本安開關電源性能的裝置包括電流微分測量器1、驅動電路2、 第一開關Q1、第二開關Q2、電感L1、限流電感3和二極管D，電流微分測量器1與驅動電路2 的輸入端連接，驅動電路2的輸出端同時與第一開關Ql和第二開關Q2的控制端連接，第一開關Ql連接在電流微分測量器1和限流電感3之間，與限流電感3為串聯連接，第二開關 Q2的一端連接在第一開關Ql和限流電感之間，第二開關Q2的另一端通過電阻R接地，限流電感3與二極管D并聯連接，并聯連接的限流電感L與二極管D通過負載電阻RL接地。電源的負極接地，正極連接電感Z1，然后依次連接第一開關Q1，限流電感3，負載電阻禮、最后接地，當負載發生電容性點燃的情況下，第二開關Q2閉合將限流電感3接地； 所述的電流微分測量器，運放Ul的一個輸入端接在電感、的正端，另一輸入端分別通過電阻ZP1接在運放U2的一個輸入端，通過電阻弋及電阻慫接在運放U3的一個輸入端；運放U2 的一個輸入端接在電感L工的負端，另一輸入端通過電阻&及慫接在運放U3的一個輸入端，此輸入端通過電阻冬接地，運放U3的另一輸入端通過電阻/P4接在其輸出端上；該輸出端與第一邏輯門U4及第二邏輯門TO連接，再分別接到二個驅動電路的輸入端，二個驅動電路的輸出端與分別與第一開關Ql和第二開關Q2的控制端相連接，控制二個開關的開通與斷開。
權利要求1. 一種提高本安開關電源性能的裝置，其特征是它包括電流微分測量器、驅動電路、 第一開關、第二開關、電感、限流電感和二極管，電流微分測量器與驅動電路的輸入端連接， 驅動電路的輸出端同時與第一開關和第二開關的控制端連接，第一開關連接在電流微分測量器和限流電感之間，與限流電感為串聯連接，第二開關的一端連接在第一開關和限流電感之間，第二開關的另一端通過電阻R接地，限流電感與二極管并聯連接，并聯連接的限流電感與二極管通過負載電阻接地；電源的負極接地，正極連接電感，然后依次連接第一開關，限流電感，負載電阻、最后接地，當負載發生電容性點燃的情況下，第二開關閉合將限流電感接地；所述的電流微分測量器，運放Ul的一個輸入端接在電感的正端，另一輸入端分別通過電阻TP1接在運放U2的一個輸入端，通過電阻弋及電阻慫接在運放U3的一個輸入端；運放U2的一個輸入端接在電感的負端，另一輸入端通過電阻A及慫接在運放U3的一個輸入端，此輸入端通過電阻冬接地，運放U3的另一輸入端通過電阻/P4接在運放U3輸出端上；運放U3輸出端與第一邏輯門 U4及第二邏輯門U5連接，再分別接到二個驅動電路的輸入端，二個驅動電路的輸出端分別與第一開關和第二開關的控制端相連接。
專利摘要一種提高本安開關電源性能的裝置，屬于爆炸性危險環境的本安開關電源。該裝置的電流微分測量器與驅動電路的輸入端連接，驅動電路的輸出端與開關的控制端連接，第一開關與限流電感為串聯連接，第二開關通過負載電阻接地，限流電感與二極管并聯連接，并聯連接的限流電感與二極管通過電阻RL接地。利用限流電感延遲電流變化的時間，使電壓降為零時電流才開始上升，降低了故障時的放電能量，提高了輸出功率，增強了本安系統的安全性和可靠性，可以提高電容性點燃情況下的功率，而不影響原來電感性點燃的功率，解決了目前本安開關電源功率較小，本安開關電源的EMI效果較差的問題。
文檔編號H02H7/10GK202134901SQ201120248048
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者于月森, 伍小杰, 馮海兵, 史雯, 左東升, 左蘭, 張望, 戚文艷, 李世光, 謝冬瑩 申請人:中國礦為業大學, 徐州寶迪電氣有限公司