专利名称：一种便携式本质安全型电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源，尤其是一种适用于煤炭、石油、化工等电子设备 用的便携式本质安全型电源。
背景技术：
由于煤炭、石油、化工等产业的飞速发展，需要大量的本质安全型电子 设备对其进行环境、人员监测。在现有的电子设备中， 一般采用蓄电池、干 电池及其控制电路为便携电子设备供电。为了在恶劣环境下危险，需要对蓄 电池加隔爆箱，这样电源的体积较大，携带不便，不适合移动电子检测设备， 并且目前使用的干电池的电源电路可靠性差，抗干扰性弱，不能满足本质安 全型要求。
发明内容
本发明的目的是克服己有技术中的不足之处，提供一种电源电路可靠性 高，抗干扰性强，体积较小，携带方便的本质安全型电源。
为实现本发明的目的，本发明的本质安全型电源包括由电池模块、DC-DC 控制电路和稳压电路构成的电源供电电路，由电池模块提供输入电压，该电 压经过DC-DC控制电路调整后为电子设备的正常工作提供所需的电压，经稳 压电路输出电压值稳定、纹波电压和纹波电流值较小的输出电压，在稳压电 路的输出端连接一个当输入电流/电压过流/过压时实现关断的本质安全型 保护电路。
所述的本质安全型保护电路由双重过流保护电路和一重过压保护电路 并联构成；所述的本质安全型保护电路最终的输出电压为+3.3V;所述的双 重过流保护电路由两组并联的电阻和CMOS集成芯片串联构成；所述的电阻 为1KQ， CMOS集成芯片型号为ZXCT1010;所述的一重过压保护电路由二极 管VD6构成。
本发明的有益效果适用范围宽，可用于煤炭、石油、化工等领域，尤其是用于煤矿井下，可取消必须设在电源外面的隔爆箱，为井下电子设备、
电子监控系统提供通用的标准+3.3V输出电压，抗干扰能力强，可靠性高， 电路发生短路、断路等故障时，电火花能量不足以点燃危险性气体，避免了 采取隔爆箱的传统做法，其电源电路可靠性高，抗干扰能力强，体积小，成 本低，便于携带，具有广泛的实用性。
图1是本发明的便携式本质安全型电源电路原理方框图。 图2是本发明的便携式本质安全型电源保护电路图。
具体实施例方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步描述
图l所示，电子设备供电的本质安全型电源由电源供电电路和本质安全 型保护电路两部分构成。电源供电电路由电池模块l 、 DC-DC控制电路2 、 稳压电路3依次连接构成,通过电池模块1提供输入电压，该电压经过DC-DC 控制电路2调整后为电子设备的正常工作提供所需的稳定电压，经稳压电路 3输出电压值稳定、纹波电压和纹波电流值很小的输出电压；保护电路由相 并联的双重过流保护电路4与串联的一重过压保护电路5和稳压电路3提供 的一重过压保护共同构成本质安全型保护电路，为整个电源电路提供"双重 保护"，为电子设备提供本质安全型电源。
图2所示，电源供电电路接一个由电阻R25、 R26和电容C6共同构成了 输入滤波电路，其输出端连接一块ZXCT1010的Vin管脚，ZXCT1010的load 管脚连接另一块ZXCT1010的Vin管脚，在两块ZXCT1010的Vin管脚与Load 管脚间各并联有检测用阻值为1 KQ的电阻R22和R23;两组并联的CMOS 集成芯片和电阻串联实现双重保护，以避免其中任意一片芯片由于某种故障 导致失效而引起整个电路的安全保护的失效；与串联的两组ZXCT1010并联 一个二极管VD6， 二极管VD6的主要作用是实现两片电流集成芯片的保护， 以防止反向电压过高而损坏芯片，从而实现电路的一重过压保护；两个 ZXCT1010的10UT管脚均与相并联的电阻R24、 R27串联，以形成参考比较电 压，经过电阻R24的参考比较电压接入三极管VT2的基极，三极管VT2的集 电极连接一组由R28、 C10并联构成的RC稳压滤波电路，同时三极管VT2的
4集电极经分压电阻R29后接入三极管VT3的基极，三极管VT3的发射极和三 极管VT4的发射极均接第二块ZXCT1010的Load管脚，以实现对ZXCT1010 所监视的电流形成的电压的比较；三极管VT4的基极接入三极管VT5的集电 极，三极管VT3的基极经分压电阻R32接入三极管VT5的基极，三极管VT4 的集电极接输出端口。
在电源电路正常工作的状态下，三极管VT4、 VT5导通，电源输出直接 经过三极管VT4输出，三极管VT2、 VT3均截止不导通，因此，保护电路是 不起保护作用的；当电路过流或过压时，引起电源供电线路上输出电流的增 加，芯片ZXCT1010检测电阻R22两端的电压，然后通过外置分流电阻器R27 转换为一定比例的输出电流，该电流再经输出电阻器R24定位，产生参考输 出电压，从而使得三极管VT2的基极电压升高，导致三极管VT2导通，那么 三极管VT2的集电极电压也随着集电极电流的上升而上升，从而导致三极管 VT3的基极电流增大，三极管VT3实现导通，则三极管VT4的发射极电压升 高，从而导致三级管VT4截止，实现关断，则无电流电压输出，从而实现保 护。
保护电路采用CMOS集成芯片ZXCT1010作为主要控制芯片，该集成芯片 的电流监视器能够测量低值感应电阻器两端的电压，可通过外置分流电阻器 转换为一定比例的输出电流，该电流再经输出电阻器定位，产生精度为1% 的接地参考输出电压。通过该集成芯片对输出电流和电压的监视，实现对三 极管开关通断的控制，从而实现过压保护和过流保护。由于电源供电电路中 的控制芯片LTC1871内部已经集成了过压保护的功能，参照《爆炸性环境用 防爆电气设备本质安全型电路和电气设备标准》中的最小点燃电流、电压曲 线配置外围电路的阻抗元件，满足本质安全电路发生短路、断路等故障时瞬 间允许通过的电火花的能量小于20 u J的要求，同时以最快的速度泄放能量， 即可保障电路的本质安全保护。因此在保护电路中只需加设一重过压保护和 两重过流保护电路即可实现本质安全。
权利要求
1.一种便携式本质安全型电源，包括由电池模块(1)、DC-DC控制电路(2)和稳压电路(3)构成的电源供电电路，由电池模块(1)提供输入电压，该电压经过DC-DC控制电路(2)调整后为电子设备的正常工作提供所需的电压，经稳压电路(3)输出电压值稳定、纹波电压和纹波电流值较小的输出电压，其特征在于在稳压电路(3)的输出端连接一个当输入电流/电压过流/过压时实现关断的保护电路。
2. 根据权利要求1所述的便携式本质安全型电源，其特征在于，所述 的保护电路由双重过流保护电路(4)和一重过压保护电路(5)并联构成。
3. 根据权利要求1或2所述的本质安全型电源，其特征在于，所述的 保护电路最终的输出电压为+3. 3V。
4. 根据权利要求2所述的便携式本质安全型电源，其特征在于，所述 的双重过流保护电路(4)由两个电阻(R22、 R23)分别与两个CMOS集成芯 片相并联的电路串联构成。
5. 根据权利要求4所述的便携式本质安全型电源，其特征在于，所述 的电阻(R22、 R23)为1KQ， CMOS集成芯片型号为ZXCT1010。
6. 根据权利要求2所述的便携式本质安全型电源，其特征在于，所述 的一重过压保护电路(5)由二极管VD6构成。
全文摘要
一种便携式本质安全型电源，适用于煤炭、石油、化工等电子设备。它包括由电池模块、DC-DC控制电路和稳压电路构成的电源供电电路，由电池模块提供输入电压，该电压经过DC-DC控制电路调整后为电子设备的正常工作提供所需的电压，经稳压电路输出电压值稳定、纹波电压和纹波电流值较小的输出电压，在稳压电路的输出端连接一个当输入电流/电压过流/过压时实现关断的本质安全型保护电路。无须在电源外面加设隔爆箱，能为易燃易爆环境中的电子设备、电子监控系统提供通用的标准+3.3V输出电压，抗干扰能力强，可靠性高，电路发生短路、断路等故障时，电火花能量不足以点燃危险性气体，其电源电路可靠性高，抗干扰能力强，体积小，成本低，便于携带，具有广泛的实用性。
文档编号H02M3/04GK101615845SQ20081002238
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月28日 优先权日2008年6月28日
发明者倩 卢, 周公博, 朱真才, 沈春丰, 陈光柱 申请人:中国矿业大学