[实用新型]一种提高容性负载启动能力的本质安全电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够提供容性负载启动能力的本质安全电路。涉及专利分类号H02发电、变电或配电H02H紧急保护电路装置H02H3/00对正常电工作不希望有的变化直接响应的自动断开紧急保护电路装置，有或无事后再连接H02H3/26对电压差或电流差响应的；对电压之间或电流之间的相位差响应的H02H3/32包括对在单一系统的不同导线上相应点上的电压值或电流值进行比较的，例如比较往返导线中的电流。

背景技术

传统的矿用本安电源的本安电路部分多采用线性稳压输出方式，通过恒流输出作为抑制火花放电的主要手段，当短路瞬间，电流迅速增大，最终被限定到恒流最大值，当负载电流继续增大时，由于调整管两端压差较大，调整管的功耗会显著增加，热稳定性不好，导致调整管发热烧坏，而采用开关式稳压输出本质安全型电路，由于电路输出端的容性和感性较大，只能通过快速关断调整管抑制火花放电，短路时瞬间释放的能量较大，检测电流超过阈值进行快速关断，然而在给具有容性的负载供电瞬间，经常会迅速的达到过流保护点，导致过流保护动作，带载能力不强。

目前，基于线性稳压输出的本质安全型电路效率低，大负载供电时，由于输入端与输出端压差较大，调整管功耗较高，发热量高，即使增加体积较大的散热片，热稳定性仍然不好，而基于开关稳压输出的本质安全型电路效率高，不发热，体积小，但带载能力极差，尤其是容性负载启动过程中，瞬间大电流冲击会导致过流保护，导致负载无法启动。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的本质安全电路容性负载启动过程中，负载在启动的瞬间会产生大电流冲击，导致过流保护，而不断的过流保护机制会导致负载无法启动的问题，研制的一种提高容性负载启动能力的本质安全电路，具有：

与主供电通路连接、提供稳压直流输出的开关稳压电路；与该稳压输出电路连接的调整管控制电路，该电路中调整管的输出为最终的电路输出；与调整管控制电路连接的过流过压保护电路，该保护电路实时监测电路的过压输出以及短路和过流输出并作出调整；与所述过流过压保护电路连接的计数单元；与所述计时单元连接的单稳态触发电路，该触发电路与所述的调整管控制电路连接；当所述的过流过压保护电路检测到电路输出发生过流或短路时，控制所述的计数单元开始计数；当计数单元达到阈值时，所述的单稳态触发电路进行暂稳态输出状态，控制与其连接的调整管控制电路关断输出；当所述的过流过压保护电路检测到短路或过流恢复时，无效计数单元的计数信号；所述的单稳态触发电路变为稳态状态，所述的调整管输出电路输出正常。针对容性负载启动和短路两种引起过流的原因，设定了时间阈值，当超过时间阈值时，即可认定断路发生，即刻关断电路；当没有超过时间阈值时，电路不关断，防止容性负载启动引起的过流重复触发过流保护机制，造成电源始终不能正常启动。

作为一个较佳的实施方式，所述的过流过压保护电路包括一与所述调整管控制电路连接的比较器，该比较器采集所述调整管控制电路产生的过流信号的电平与基准信号电平进行比较，当检测到过流信号时，向所述的计数单元输出一清零计数信号，触发所述计数单元开始计数；当检测到过流信号消失时，向所述的计数单元发出停止计数信号。

更进一步的，作为本质安全电路在考虑过流和短路同时，也需要应对调整管控制电路可能出现过压的情况，故优选的，所述的过流过压保护电路采集所述调整管控制电路过压信号的电平与基准信号电平进行比较；检测出过压信号时，控制所述的调整管控制电路关断输出。

作为一个较佳的实施方式，所述的调整管控制电路的核心元器件包括一与所述的过流过压保护电路连接的PMOS管I，电路正常输出时，该PMCS管I为导通状态；当电路过压或过流(短路)时，受所述过流过压保护电路(过压状态)或单稳态触发电路(过流或短路状态)的输出状态控制，PMOS管I的栅极电压和源极电压相等，MOS管关闭输出，即关断电路的输出。选择PMOS作为核心元器件的调整管控制电路，相较于现有技术通常采用的负载开关可以有更宽的电压选择范围，尤其是高电压时，没有合适的负载开关对应；相对与继电器开关具有响应速度快的优势。

作为一个较佳的实施方式，所述的计数单元包括一在输出端持续发出脉冲波的脉冲发生电路和一与该发生电路连接的脉冲计数电路，所述的连续脉冲波为该计数电路的输入信号；由所述的过流过压保护电路输出的清零计数输入信号作为计数电路清零计数端的控制信号；若控制信号有效，则所述的脉冲计数电路开始计数；若控制信号无效，则所述的脉冲计数电路停止计数。采用这两种方式可以有效的解决初次上电可靠性的问题。