[发明专利]一种用于易燃易爆场所电子设备的本安型USB接口电路

说明书

本发明涉及应用于易燃易爆场所电子设备的本安型USB接口电路。该电路采用了电源磁隔离+信号磁隔离+安全栅的技术，通过升压模块、电源隔离模块、信号隔离芯片、瞬态抑制二极管以及安全栅的共同作用，达到在易燃易爆场所电子设备的USB接口本质安全上的防爆效果。本设计主要由升压模块、隔离电源、信号隔离芯片、安全栅、共模电感以及瞬态抑制二极管组成。本发明提供的这种设计，具有可靠性高、性能稳定的优点，可以从根本上解决电子设备在易燃易爆场所中信号接口通信的本质安全问题。

技术领域

本发明属于安全生产保障设备领域。特别涉及易燃易爆场所的具有设备间交互接口的电子设备设计。

背景技术

随着社会的进步，科技的发展，应用于易燃易爆等危险场所的电子设备越来越多，这些设备的智能化水平也越来越高，因此在很多情况下需要在危险区通过接口进行数据的通信，由于工作环境的特殊要求，假如通信接口设计不当，使得在故障状态下发生打火、过热等情况，就会造成潜在的危险隐患。

因此，针对易燃易爆等危险场所的电子设备存在的以上问题，开发一种安全、可靠、便捷的数据通信接口装置，具有重要的现实意义。

发明内容

USB接口目前已经成为数码产品与PC机通信的事实标准。本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种应用于易燃易爆等危险场所的USB接口电路。应用该电路的USB接口可以在危险区域直接使用，避免为了使用接口通信而在隔爆舱壁增加接口舱门的复杂结构，并减轻了设备重量和设计难度，该接口的设计初衷就是以本安接口为目标设计的。

本发明提出一种应用于易燃易爆等危险场所的电子设备的USB接口电路，其特征在于，该电路主要由升压模块、隔离电源芯片、信号隔离芯片、安全栅、共模电感以及瞬态抑制二极管组成；其中，电源芯片、信号隔离芯片的一次侧端、相应的安全栅、升压模块、相应的瞬态抑制二极管以及相应的共模电感作为电路部分I，其余作为电路部分II。整体电路的供电是由电路部分I传至电路部分II，信号则在电路部分I与电路部分II之间进行双向差分传输。供电电源在经过相应安全栅后先进入升压模块，再进入隔离电源的一次侧和隔离芯片的一次侧，给电源隔离模块的一次侧以及信号隔离芯片的一次侧供电；差分数据信号的一路信号经过相应的安全栅，再经过共模电感，同时在受到瞬态抑制二极管的监测下到达信号隔离芯片的一次侧；隔离电源的二次侧与隔离信号芯片的二次侧相连；隔离信号芯片二次侧的隔离信号在瞬态抑制二极管的监测下经过共模电感以及安全栅与其它设备电路相连；差分数据信号的另一路信号则反相从隔离信号端经过信号隔离芯片的二次侧端相应的安全栅、瞬态抑制二极管、共模电感给电路部分I的数据信号，构成完整的差分信号通信。

这些技术共同保证了USB接口在易燃易爆危险场所的正常使用，以及本安电路的防爆安全性能。

本发明所述的升压模块用于维持供电端的USB供电电压。

本发明所述的隔离电源用于产生隔离的安全电压。

本发明所述的安全栅，用于当系统发生短路等故障时，限制电路的释放能量，保证系统本质安全。

本发明所述的共模电感，是为了消除USB差模信号中的共模噪声。

本发明所述的瞬态抑制二极管主要用于对电路元件进行快速过电压保护。

本发明具有以下特点及有益效果：

本发明电路适用于易燃易爆场所的具有USB接口通信的电子设备设计，在电源上和数据传输上均采用了磁隔离的技术，并结合了安全栅技术、升压稳压技术以及瞬态电压保护，使得该电路形式简单、响应速度快、安全可靠性高，在此基础上，可以使得现场设备体积减小、重量减轻，并给整机的结构设计带来方便。此电路体积小，可移植性强，可作为在燃易爆场所环境下具有USB接口通信的电子设备设计的通用方案。

附图说明

图1为本发明的本安型键盘电路示意图。