專利名稱：礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于電源技術領域，涉及一種礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，適用于礦下傳感器網絡等分布式系統的供電。
背景技術：
目前，隨著國民經濟的發展，分布式供電系統在礦下得到了廣泛的應用，礦井下分布著大量的傳感器設備，這類傳感器設備都有一個獨立的直流轉換本安電源模塊，為其各自的傳感器電路供電，同時這些傳感器設備都由礦上的一個大型本安電源供電。一般情況下，為保證礦下傳感器設備工作電壓的穩定，直流轉換本安電源模塊前端都并有大容量的電容。直流轉換本安電源模塊本身符合本質安全要求，但是在前級本安電源上電過程中，各個直流轉換本安電源模塊同時從母線中吸收大量的瞬間電流，造成前級本安電源的誤動作，使得傳感器設備不能正常工作。
發明內容
本發明的目的在于為礦用直流轉換本安電源模塊提供一種礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，以減小上電時時，從前級本安電源的吸收的瞬間電流，提高礦下傳感器設備的穩定性。為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下一種礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，其特征是包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，電容Cl、電容C2、電容C3、電阻Rl、電阻R2和場效應管Ql，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯在電容Cl兩端，構成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負極VIN-;所述場效應管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯在直流轉換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路還包括二極管D1，二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應管Ql的柵極。所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路還包括二極管D2，二極管D2串聯在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+。所述的電阻R2的阻值范圍在100K到IM之間，電容C2的電容值范圍在IuF到IOuF之間。本發明相比于現有的技術具有如下優點
I、由于上電時場效應管Ql處于關斷狀態，電容C2通過電阻R2充電，當電容C2的電壓達到場效應管Ql的開啟電壓Vgs (th)時，場效應管Ql才開始導通，因此直流轉換本安電源模塊延遲一段時間開始上電，保證了直流轉換本安電源模塊在前級本安電源電壓已經建立之后才上電，因此傳感器設備所需的瞬間電流可以通過前級本安電源和儲能電容共同提高，以減小上電時從前級本安電源吸收的沖擊電流的大小；
2、隨著場效應管Ql柵極和源極間的電壓Vgs的緩慢升高，上電電流也緩慢升高直到直流轉換本安電源模塊前的儲能電容充滿，減少了上電過程中所需的峰值電流；
3、由于裝配時電阻R2和電容C2隨機組合，直流轉換本安電源模塊的延遲上電時間不相同，因此錯開了各直流轉換本安電源模塊的上電時間，進一步減小對前級本安電源的沖擊。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明·
圖I是礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路。
具體實施例方式實施例I
一種礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-,電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應管Q1，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯在電容Cl兩端，構成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負極VIN-;所述場效應管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯在直流轉換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。實施例2
采用本發明的一個礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路如圖I所示。該電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2、場效應管Q1、二極管Dl和二極管D2其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯在電容Cl兩端，構成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負極VIN-;所述場效應管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點連接，場效應管Ql的源極連接電源輸入負極VIN-，場效應管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯在后級本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用；所述二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應管Ql的柵極；所述二極管D2串聯在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+ ;所述場效應管Ql為金屬氧化物半導體場效應晶體管。本發明的工作原理如下
當前級本安電源上電時，場效應管Ql處于關斷狀態，電源線上的電壓首先通過所述電容Cl濾波，濾除電源線上的高頻干擾，同時電源通過所述的電阻R2給電容C2充電，當電容C2上的電壓上升到場效應管Ql的開啟電壓Vgs (th)時，場效應管Ql開始導通，導通所需時間Ton的計算方法為Ton=R2*C2*ln (VIN/ (VIN-Vgs (th)));場效應管Ql導通后，傳感器設備前的儲能電容C3通過場效應管Ql和二極管D2與前級的本安電源連通，隨著電容C2兩端的電壓逐漸升高，場效應管Ql的阻抗從高阻抗逐漸變為低阻抗，直到場效應管Ql完全導通。由于電阻R2和電容C2的延遲作用，保證了場效應管Ql導通的過程中，前級本安電源已經完全建立，電容C2的充電電流可以由前級的本安電源和儲能電容共同提供，減少了開機時對本案電源的沖擊，保證了前級本安電源的正常工作和傳感器設備電壓的正常建立。由于傳感器設備的電壓建立發生在前級前級本安電源電壓建立以后，因此該電路起到緩啟動的作用。當前級本安電源關斷輸出時，電容C2、二極管Dl和電阻Rl組成一個閉合回路，電容C2通過二極管Dl和電阻Rl放電，當電容C2兩端的電壓低于場效應管Ql的開啟電壓時，晶體管關斷，關斷所需的時間計算如下Toff=Rl*C2*ln (Vgs (th)/VIN);瀉放電阻Rl取的較小，可以保證在本安電源關斷輸出時，場效應管Ql快速關斷，緩啟動電路快速復位，在下一次本安電源上電時，該電路繼續起到緩啟動的作用。
當前級本安電源發生電壓跌落時，由于二極管D2的作用，傳感器設備中的儲能電容C3不會向前級倒灌電流，傳感器設備正常工作所需的電壓可以通過儲能電容C3來維持，如果電壓跌落的時間過長，在電阻R2和電容C2的作用下，當儲能電容C3上的電壓下降到一定的程度時，該控制電路能自動關斷場效應管Q1，保證了在前級本安電源發生長時間電壓跌落后傳感器設備的緩啟動。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
權利要求
1.礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，其特征是包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，電容Cl、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應管Q1，其中所述電容Cl連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻Rl并聯在電容Cl兩端，構成電容Cl的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負極VIN-;所述場效應管Ql的柵極與電阻R2和電容C2的連接點連接，晶體管Ql的源極連接電源輸入負極VIN-，晶體管Ql的漏極連接后級本安電源的地GND ;所述電容C3并聯在直流轉換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。
2.根據權利要求I所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，其特征是所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路還包括二極管D1，二極管Dl的陰極連接在電源的輸入正極VIN+，二極管Dl陽極連接場效應管Ql的柵極。
3.根據權利要求I所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，其特征是所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路還包括二極管D2，二極管D2串聯在電源的輸入正極VIN+和后級本案電源模塊的正極輸入端VCC之間，其中二極管D2的陰極連接在后級本案電源模塊的正極輸入端VCC，二極管D2陽極連接電源的輸入正極VIN+。
4.根據權利要求I所述的礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，其特征是所述的電阻R2的阻值范圍在IOOK到IM之間，電容C2的電容值范圍在IuF到IOuF之間。
全文摘要
本發明涉及一種礦用直流轉換本安電源的緩啟動電路，包括電源輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2和場效應管Q1，其中所述電容C1連接在電源的輸入正極VIN+和電源輸入負極VIN-，起到濾除高頻干擾的作用；所述電阻R1并聯在電容C1兩端，構成電容C1的瀉放回路；所述電阻R2和電容C2串聯，電阻R2的另一端連接電源的輸入正極VIN+，電容C2的另一端連接電源輸入負極VIN-；所述場效應管Q1的柵極與電阻R2和電容C2的連接點連接，晶體管Q1的源極連接電源輸入負極VIN-，晶體管Q1的漏極連接后級本安電源的地GND；所述電容C3并聯在直流轉換本安電源模塊的輸入端，起到儲能作用。本發明的電路提高礦下傳感器設備的穩定性。
文檔編號H02M1/34GK102780390SQ20121025527
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者付靈忠, 劉彥明, 李小平, 謝楷, 黎劍兵 申請人:西安電子科技大學