一种齐纳式本安电源过载保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种齐纳式本安电源过载保护电路，它涉及本质安全型称重仪表的危险区电源电路设计领域。第一接口的1脚依次接第一电阻、第二熔断器至变压器原边的2脚，变压器副边的3脚接自恢复保险丝至整流器的2脚，整流器的1脚、4脚分别接三端稳压芯片的1脚、2脚，三端稳压芯片的3脚接第一熔断器、第三电阻至第二接口的1脚，第二接口的3脚接三端稳压芯片的2脚，第一熔断器和第三电阻之间的节点与第二接口的3脚之间还并接有第一稳压二极管与第二稳压二极管的串联电路、第三稳压二极管与第四稳压二极管的串联电路。本实用新型避免齐纳安全栅电路中的熔断器损坏，减少了现场的维护量，提高了本质安全电源的可靠性。
【专利说明】一种齐纳式本安电源过载保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是本质安全型称重仪表的危险区电源电路设计领域，具体涉及一种齐纳式本安电源过载保护电路。
【背景技术】
[0002]安全栅又称安全保持器，本安回路的安全接口，它能在安全区(本质安全)和危险区(非本质安全)之间双向传递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区的能量转递，齐纳式安全栅是一种常见的安全栅结构，齐纳式安全栅电路采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量，因其原理简单、电路易实现且价格低廉受到广泛应用，但由于自身原理的缺陷使其在应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围。
[0003]齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏，传统的齐纳式隔离栅电路存在过载问题，过载时间过长容易烧毁齐纳安全栅的熔断器，此外由于本质安全电源在安装使用中需要用户自行布线，因此在安装布线过程中很容易造成本质安全电源的输出端短路造成熔断器Fl断路，而该熔断器件价格普遍较高，更换同规格型号的熔断器不易采购，且由于灌封导致维护不便，频繁更换使得后期维护成本很高。
[0004]为了解决上述问题，设计一种新型的齐纳式本安电源过载保护电路还是很与必要的。
实用新型内容
[0005]针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种齐纳式本安电源过载保护电路，结构简单，设计合理，避免齐纳安全栅电路中的熔断器损坏，减少了现场的维护量，提高了本质安全电源的可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现:一种齐纳式本安电源过载保护电路，包括第一接口、第二接口、第一熔断器、第二熔断器、自恢复保险丝、三端稳压芯片、第一稳压二极管-第四稳压二极管、第一电阻-第三电阻和变压器，第一接口的I脚依次接第一电阻、第二熔断器至变压器原边的2脚，第一接口的2脚接变压器原边的I脚，变压器副边的3脚接自恢复保险丝至整流器的2脚，变压器副边的4脚接整流器的3脚，整流器的I脚、4脚分别接三端稳压芯片的I脚、2脚，三端稳压芯片的I脚与2脚之间接有电容，三端稳压芯片的2脚接地，三端稳压芯片的3脚接第一熔断器、第三电阻至第二接口的I脚，第二接口的3脚接三端稳压芯片的2脚，第一熔断器和第三电阻之间的节点与第二接口的3脚之间还并接有第二电阻与发光二极管的串联电路、第一稳压二极管与第二稳压二极管的串联电路、第三稳压二极管与第四稳压二极管的串联电路；所述的第一熔断器采用美国Iitterfuse公司的陶瓷管封装引线式快熔断型熔断器，第一稳压二极管-第四稳压二极管采用型号为1N5338B的稳压二极管，第三电阻采用国产无感绕线式功率电阻。
[0007]作为优选，所述的第一接口、第二接口均采用型号为Connect J5.08-3的接口。
[0008]作为优选，所述的三端稳压芯片采用型号为LM7809的三端稳压芯片。
[0009]本实用新型的有益效果:当过载发生时能够自动切断电源，保护器件不受损坏，改进齐纳安全栅的过载保护，防止熔断器的频繁更换，避免齐纳安全栅电路中的Fl熔断器损坏，减少了现场的维护量，提高了本质安全电源的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0011]图1为本实用新型的电路原理图；
[0012]图2为本实用新型第一熔断器的熔断时间与熔断电流曲线图；
[0013]图3为本实用新型自恢复保险丝的典型动作时间电流曲线图。
【具体实施方式】
[0014]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0015]参照图1-3，本【具体实施方式】采用以下技术方案:一种齐纳式本安电源过载保护电路，包括第一接口 Jl、第二接口 J2、第一熔断器Fl、第二熔断器F2、自恢复保险丝TF1、H端稳压芯片Ul、第一稳压二极管Dl-第四稳压二极管D4、第一电阻Rl-第三电阻R3和变压器Tl，第一接口 Jl的I脚依次接第一电阻R1、第二熔断器F2至变压器Tl原边的2脚，第一接口 Jl的2脚接变压器Tl原边的I脚，变压器Tl副边的3脚接自恢复保险丝TFl至整流器DBl的2脚，变压器Tl副边的4脚接整流器DBl的3脚，整流器DBl的I脚、4脚分别接三端稳压芯片Ul的I脚、2脚，三端稳压芯片Ul的I脚与2脚之间接有电容Cl，三端稳压芯片Ul的2脚接地，三端稳压芯片Ul的3脚接第一熔断器F1、第三电阻R3至第二接口J2的I脚，第二接口 J2的3脚接三端稳压芯片Ul的2脚，第一熔断器Fl和第三电阻R3之间的节点与第二接口 J2的3脚之间还并接有第二电阻R2与发光二极管D6的串联电路、第一稳压二极管Dl与第二稳压二极管D2的串联电路、第三稳压二极管D3与第四稳压二极管D4的串联电路。
[0016]值得注意的是，所述的第一接口 Jl、第二接口 J2均采用型号为Connect J5.08-3的接口。
[0017]此外，所述的三端稳压芯片Ul采用型号为LM7809的三端稳压芯片。
[0018]本【具体实施方式】第一熔断器Fl采用美国Iitterfuse公司的陶瓷管封装引线式快熔断型熔断器，规格型号是0.315A/250V,第一稳压二极管Dl-第四稳压二极管D4采用motorola公司的稳压二极管1N5338B，规格型号为5.1V/5W，第三电阻R3采用国产无感绕线式功率电阻，规格型号为ΙΟΩ/eW，这部分电路构成了齐纳结构的安全栅电路，限压限流后的能量通过第二接口 J2连接至危险区，满足危险区用电要求。
[0019]当危险区的用电设备在故障情况下发生短路故障时，相当于第二接口 J2的1、3脚短路，此时会有短路电流Is = Uo/(R3+Fl [熔丝冷态电阻])^ 0.793A的电流流过该齐纳结构的安全栅电路的第一熔断器F1，通过查找第一熔断器Fl的手册所提供之熔断时间与熔断电流曲线图(图2)，我们可以得知第一熔断器Fl将在100秒左右熔断。
[0020]因此，为了防止第一熔断器Fl的频繁损坏和更换，在电源变压器Tl的次级与整流桥的输入回路之间串联一颗自恢复保险丝TFl，该自恢复保险丝规格型号为0.5A/60V,其目的是在第一熔断器Fl熔断之前先行动作，从而保护第一熔断器Fl避免频繁更换。
[0021]本【具体实施方式】的工作原理如下:将本质安全电源的输出端，即第二接口 J2短接，模拟输出端发生短路过载的情况。
[0022]通过计算我们可以得知，流经自恢复保险丝TFl的有效值电流大于短路电流Is，根据该型号自恢复保险丝的典型动作时间电流曲线图(图3)我们可以查得，该自恢复保险丝会在20秒钟左右发生雪崩效应断开回路电流，该20秒动作时间远小于第一熔断器Fl在第二接口 J2短路的情况下的动作时间(100秒)，因此自恢复保险丝TFl将于第一熔断器Fl先动作，从而断开回路，保护了第一熔断器Fl免于熔断；当第二接口 J2的短路故障消除之后，自恢复保险丝TFl的结温下降至正常值，又将恢复导通，从而避免齐纳安全栅电路中的第一熔断器Fl损坏，减少了现场的维护量，提高了本质安全电源的可靠性。
[0023]此外，将自恢复保险丝TFl放置于变压器次级和整流二极管的交流侧之间，还可以将自恢复保险丝TFl的保护范围最大化，既保护了第一熔断器F1，同时也可以保护变压器和整流二极管，从而达到较好的使用效率。
[0024]本【具体实施方式】提供了一种过载保护电路，当过载发生时能够自动切断电源，保护器件不受损坏，当过载情况撤销后，可自行恢复工作，结构简单，设计合理，保护电路原器件，有效避免熔断器损坏，减少了维护，降低了成本，可靠性高，具有广泛的市场应用前景。
[0025]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种齐纳式本安电源过载保护电路，其特征在于，包括第一接口(JI)、第二接口(J2)、第一熔断器(Fl)、第二熔断器(F2)、自恢复保险丝(TFl)、三端稳压芯片(Ul)、第一稳压二极管(Dl)-第四稳压二极管(D4)、第一电阻(Rl)-第三电阻(R3)和变压器(Tl)，第一接口(Jl)的I脚依次接第一电阻(R1)、第二熔断器(F2)至变压器(Tl)原边的2脚，第一接口(Jl)的2脚接变压器(Tl)原边的I脚，变压器(Tl)副边的3脚接自恢复保险丝(TFl)至整流器(DBl)的2脚，变压器(Tl)副边的4脚接整流器(DBl)的3脚，整流器(DBl)的I脚、4脚分别接三端稳压芯片(Ul)的I脚、2脚，三端稳压芯片(Ul)的I脚与2脚之间接有电容(Cl)，三端稳压芯片(Ul)的2脚接地，三端稳压芯片(Ul)的3脚接第一熔断器(Fl)、第三电阻(R3)至第二接口(J2)的I脚，第二接口(J2)的3脚接三端稳压芯片(Ul)的2脚，第一熔断器(Fl)和第三电阻(R3)之间的节点与第二接口(J2)的3脚之间还并接有第二电阻(R2)与发光二极管(D6)的串联电路、第一稳压二极管(Dl)与第二稳压二极管(D2)的串联电路、第三稳压二极管(D3)与第四稳压二极管(D4)的串联电路；所述的第一熔断器(Fl)采用陶瓷管封装引线式快熔断型熔断器。
2.根据权利要求1所述的一种齐纳式本安电源过载保护电路，其特征在于，所述的第一稳压二极管(Dl)-第四稳压二极管(D4)采用型号为1N5338B的稳压二极管。
3.根据权利要求1所述的一种齐纳式本安电源过载保护电路，其特征在于，所述的第三电阻(R3)采用国产无感绕线式功率电阻。
4.根据权利要求1所述的一种齐纳式本安电源过载保护电路，其特征在于，所述的第一接口(Jl)、第二接口(J2)均采用型号为Connect J5.08-3的接口。
5.根据权利要求1所述的一种齐纳式本安电源过载保护电路，其特征在于，所述的三端稳压芯片(Ul)采用型号为LM7809的三端稳压芯片。
【文档编号】H02H3/08GK204089152SQ201420630759
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】江华锋 申请人:上海耀华称重系统有限公司