[发明专利]一种功能安全产品用电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能安全产品用电源，属于工业过程测量和控制系统功能安全产品用电源领域。

背景技术

目前针对功能安全电源的设计结合IEC61508要求需要如下：

1、过电压保护与安全切断或切换到备用电源。

2、电压控制与安全关闭或切换到备用电源单元(次级)。

3、带安全断电或切换到备用电源单元。

4、防止电压击穿、电压波动、过压、低压的保护措施。

5、分开电力线和信息线。

6、抗物理环境(如温度，湿度，水，振动，灰尘，腐蚀物)的措施。

7、电磁兼容满足IEC 61326-3-1要求。

8、抗温升措施。

9、除此之外一般要求有低纹波，低噪声，响应时间快等。

目前传统小功率开关电源是大多以单端反激电路实现。使用的隔离方式还是以变压器隔离为主。隔离变压器大多数采用绕线方式。单端反激式开关电源以主开关管的周期性导通和关断为主要特征。开关管导通时，变压器一次侧线圈内储存能量；而开关管关断时，变压器将一次侧线圈内储存的电能通过变压器输出给负载供电，直到下一个脉冲到来，开始新的周期。

开关电源中的变压器起着非常重要的作用：一是实现电场-磁场-电场能量的转换，为负载提供稳定的电能；二是实现电压转换。通过改变变压器的初级绕组和多个次级绕组匝比得到多路不同的电压值；三是实现绝缘耐压隔离，保证用户端的安全和阻断和削弱高压或静电的串扰。

这种方式以其电路简单，而得到广泛使用。但该方式存在如下缺点和问题：

1、磁芯利用率很低，变压器的体积大

单端反激电源变压磁芯工作在磁滞回线的第一象限，磁芯利用率低。

2、开关管承受的电压高

变压器的输出电压由反激时输出，同时变压器不可避免有漏感存在，导致在传输电能时开关管承受的电压更高。

3、共模噪声大

开关管的反激电压高是共模噪声大的主要原因。在小信号的测量场合，噪声问题会变得十分的敏感，甚至有可能是致命问题。

4、输出电压的瞬态控制特性比较差

由于反激式开关电源仅在控制开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立刻对输出电压或电流产生反应，而需要等到下个工作周期时，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事件进行反应(即改变占空比)。因此，反激式开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较差。

5、容易磁饱和

反激式开关电源变压器的磁心一般都需要留一定的气隙，就是防止输出功率大时出现磁饱和；当磁饱和发生后电源就可能出现致命问题。

6、需要负载取样电路或负载取样绕组以跟踪输出电压的变化。

7、安全间距达不到本安与非本安间的绝缘距离要求，更不符合功能安全设计要求。

发明内容

发明目的：本发明提出一种功能安全电源，解决了隔离变压器容易磁饱和的问题。

技术方案：本发明提出一种功能安全产品用电源，包括隔离变压器，输入电压依次经过第一EMC电路、限压限流保护电路、DC/DC芯片和全桥过载保护驱动电路后输入隔离变压器的初级线圈；隔离变压器具有两个工作时轮流导通的次级线圈，分别与第二十五整流桥和第二十九整流桥连接，再分别由第一滤波电路和第二滤波电路滤波后输出。

优选地，所述全桥过载保护驱动电路包括全桥芯片，该全桥芯片输出端并联了RC吸收电路。

优选地，所述RC吸收电路包括两条并联的RC支路，分别包括了相互串联的第四十八电阻和第六十二电容，以及串联的第七十五电阻和第四十三电容，其中六十二电容和四十三电容的另一端接地。

优选地，所述限压限流保护电路，其包括保险丝、与保险丝串联的第七二极管，第二十三管，第六十三电阻，第七稳压二极管,第四十电容，第六二极管。

优选地，所述全桥过载保护驱动电路，该全桥过载保护驱动电路包括全桥芯片和第六十六电阻。