阅读说明：本技术 一种满足ia等级的高功率输出本安电源 (High-power output intrinsic safety power supply meeting ia level ) 是由 于庆 林引 刘亚辉 郭江涛 周代勇 邵严 任高建 张金豪 贺奎 赵光绪 胡亮 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种满足ia等级的高功率输出本安电源,属于电气防爆领域,包括：非本安输入电源依次与开关电源拓扑电路、输出整流滤波电路、第一三级过压保护电路、限流电阻、电压过冲抑制电路、第二三级过压保护电路串联,输出本安电源；双电压反馈环路控制光耦与限流电阻并联,再串联至开关电源拓扑；限流电阻用于限制电路的最大输出电流值,第一三级过压保护电路和第二三级过压保护电路用于限制前后两点间的最大电压值,电压抑制过冲电路用于调整负载波动大而引起的输出误过压保护；双电压反馈环路控制光耦用于根据本安输出负载的电流值对直流电压的值进行反馈调整。(The invention relates to a high-power output intrinsic safety power supply meeting ia level, belonging to the field of electrical explosion prevention and comprising: the non-intrinsic safety input power supply is sequentially connected in series with the switching power supply topology circuit, the output rectification filter circuit, the first three-stage overvoltage protection circuit, the current-limiting resistor, the voltage overshoot suppression circuit and the second three-stage overvoltage protection circuit to output the intrinsic safety power supply; the dual-voltage feedback loop control optocoupler is connected with the current-limiting resistor in parallel and then connected to the switching power supply topology in series; the current-limiting resistor is used for limiting the maximum output current value of the circuit, the first three-level overvoltage protection circuit and the second three-level overvoltage protection circuit are used for limiting the maximum voltage value between the front point and the rear point, and the voltage suppression overshoot circuit is used for adjusting output error overvoltage protection caused by large load fluctuation; the dual-voltage feedback loop control optocoupler is used for carrying out feedback adjustment on the value of the direct-current voltage according to the current value of the intrinsic safety output load.)

一种满足ia等级的高功率输出本安电源

技术领域

本发明属于电气防爆领域，涉及一种满足ia等级的高功率输出本安电源。

背景技术

目前输出本安的电源研究及实现方法大多是基于ib安全要求的，而对满足ia安全等级的本安输出电源的研究相对较少，且目前满足ia安全等级的本安输出电源的保护方式主要是采用线性特性输出的保护方式，该方式的有效输出功率较低，不适合为本安型的分站、交换机供电，也不适合为远距离的本安型传感器供电。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于采用两级电压交叉反馈、电阻限流、多级过压保护以及输出电压过冲抑制相结合的方式，使电源满足ia安全等级的基础上，提升本安电源的输出功率以及提高了电源输出的稳定性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种满足ia等级的高功率输出本安电源，包括非本安输入电源、开关电源拓扑电路、输出整流滤波电路、限流电阻、第一三级过压保护电路、第二三级过压保护电路、电压过冲抑制电路、双电压反馈环路控制光耦；所述非本安输入电源依次与开关电源拓扑电路、输出整流滤波电路、第一三级过压保护电路、限流电阻、电压过冲抑制电路、第二三级过压保护电路串联，最后输出本安电源；所述双电压反馈环路控制光耦与限流电阻并联，再串联至所述开关电源拓扑；所述限流电阻用于限制电路的最大输出电流值，所述第一三级过压保护电路和第二三级过压保护电路用于限制前后两点间的最大电压值，所述电压抑制过冲电路用于调整负载波动大而引起的输出误过压保护；所述双电压反馈环路控制光耦用于根据本安输出负载的电流值对直流电压的值进行反馈调整。

进一步，电源采用两级电压交叉反馈的方式实现本安电源的高功率输出，当本安输出负载电流小于电路额定电流时，输出电压值将由V2点通过双电压反馈环路控制光耦控制开关电源拓扑使输出电压稳定在V2的设定值；当本安输出电流值大于电路设定的额定电流值时输出电压值将由V2点和V1点同时通过双电压反馈环路控制光耦控制开关电源拓扑使输出电压，V1点值将达到其最大输出值，其中V1点为限流电阻靠近非本安输入电源的一端，V2点为限流电阻靠近本案输出的一端。

进一步，所述双电压反馈环路控制光耦包括四端光电耦合器、带铁芯电感线圈及控制电路。

进一步，所述限流电阻为精度为1％以上的薄膜型电阻，用于承受电路中可能出现的最高电压1.5倍的电压和最大功率1.5倍的功率。

进一步，所述三级过压保护电路是由三路重复的过压保护电路组成，所述过压保护电路由电压检测电路、驱动电路和晶闸管构成，所述电压检测电路检测线间电压值，所述驱动电路用于驱动晶闸管导通和截止；所述过压保护电路的工作原理是当V1点的电压值超过设定的最大值V1_max时驱动电路驱动晶闸管导通，当V2点的电压值超过设定的最大值V2_max时驱动电路驱动晶闸管导通。

进一步，三级过压保护电路的过压保护最大值为V1_max和V2_max，其中V1_max的值与限流电阻的最小值R_min共同确定输出本安电源的输出最大电流值V2_max用于确定输出本安电源的最大输出电压值V_max，输出本安电源的额定电流值R为限流电阻值，输出本安电源的输出最大功率为采用线性保护方式的输出本安电源的输出最大有效功率为在相同的本安参数条件下通过调整R的阻值来实现：

本发明的有益效果在于：本方案满足ia等级的高功率输出本安电源实现方法大幅提升了本安电源的输出功率和稳定性，不仅适用于为本安型的分站、交换机供电，也可为远距离的本安型传感器供电。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为满足ia等级的高功率输出本安电源实现框图；

图2为本实施例所述双电压反馈环路控制光耦的控制电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，一种满足ia等级的高功率输出本安电源，包括非本安输入电源、开关电源拓扑电路、输出整流滤波电路、限流电阻、第一三级过压保护电路、第二三级过压保护电路、电压过冲抑制电路、双电压反馈环路控制光耦；所述非本安输入电源依次与开关电源拓扑电路、输出整流滤波电路、第一三级过压保护电路、限流电阻、电压过冲抑制电路、第二三级过压保护电路串联，最后输出本安电源；所述双电压反馈环路控制光耦与限流电阻并联，再串联至所述开关电源拓扑；所述限流电阻用于限制电路的最大输出电流值，所述第一三级过压保护电路和第二三级过压保护电路用于限制前后两点间的最大电压值，所述电压抑制过冲电路用于调整负载波动大而引起的输出误过压保护；所述双电压反馈环路控制光耦用于根据本安输出负载的电流值对直流电压的值进行反馈调整。

在本实施例中，电源采用两级电压交叉反馈的方式实现本安电源的高功率输出，当本安输出负载电流小于电路额定电流时，输出电压值将由V2点通过双电压反馈环路控制光耦控制开关电源拓扑使输出电压稳定在V2的设定值；当本安输出电流值大于电路设定的额定电流值时输出电压值将由V2点和V1点同时通过双电压反馈环路控制光耦控制开关电源拓扑使输出电压，V1点值将达到其最大输出值，其中V1点为限流电阻靠近非本安输入电源的一端，V2点为限流电阻靠近本案输出的一端。在本实施例中，双电压反馈环路控制光耦的电路图如图2所示，包括四端光电耦合器U1和带铁芯T1的电感线圈，以及控制电路。

在本实施例中，限流电阻为精度为1％或精度更高的薄膜型电阻，电阻能承受电路中可能出现的最高电压1.5倍的电压和最大功率1.5倍的功率。

所述三级过压保护电路由3路重复的过压保护电路组成，过压保护电路由电压检测电路、驱动电路和晶闸管构成，电压检测电路检测线间电压值，驱动电路用于驱动晶闸管导通和截止。过压保护电路的工作原理是当V1点的电压值超过设定的最大值V1_max时驱动电路驱动晶闸管导通，当V2点的电压值超过设定的最大值V2_max时驱动电路驱动晶闸管导通。

三级过压保护电路的过压保护最大值为V1_max和V2_max，其中V1_max的值与限流电阻的最小值R_min共同确定输出本安电源的输出最大电流值V2_max用于确定输出本安电源的最大输出电压值V_max，输出本安电源的额定电流值R为限流电阻值，输出本安电源的输出最大功率为采用线性保护方式的输出本安电源的输出最大有效功率为在相同的本安参数条件下通过调整R的阻值来实现：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。