一种本质安全Buck电路的制作方法

本申请涉及本质安全电路技术领域，特别涉及一种本质安全buck电路。

背景技术：

应用于爆炸性气体环境的本质安全电路，按gb3836.4-2000标准定义为：在本标准规定条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路，其具体表现为：在iec(国际电工委员会)火花试验装置上进行规定条件的检测试验，电路的任何一处出现短路、开路和接地三种情况下均不能点燃规定的爆炸性气体。

buck安全电路是一种广泛应用于爆炸性气体环境中的电路，但是由于现有的buck电路中存在电容和电感两种基本元件，会因为电感所在回路发生断路，导致电感因为存储能量产生电弧，还会因为电容短路，导致电容因为存储能量产生电弧，这些都导致现有的buck电路的本质安全性能较低。

现有技术中至少存在如下问题：现有的buck电路，会因为电感所在回路发生断路，导致电感因为存储能量产生电弧，还会因为电容短路，导致电容因为存储能量产生电弧，这些都导致现有的buck电路的本质安全性能较低。.

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种本质安全buck电路，以提高buck电路的本质安全性能。

本申请实施例提供一种本质安全buck电路是这样实现的：

一种本质安全buck电路，包括：

buck电路，包括电源、第一mosfet管、二极管、电感、电容、电阻；

电感旁路支路；

开关单元，包括第二mosfet管、第三mosfet管，所述第二mosfet管串联在电感旁路支路，所述第三mosfet管与所述电容串联；

检测驱动单元，包括输入端，所述输入端用于检测所述buck电路的断路或短路，还包括输出端，所述输出端用于控制所述mosfet管的导通或截止。

优选实施例中，所述检测驱动单元包括：

第一输入端，包括两个接点，分别与所述电感的第一端、所述第一端与所述二极管负极之间的结点电性连接；

第二输入端，包括两个接点，分别与所述电感的第二端、所述第二端与所述第二mosfet管漏极之间的结点电性连接；

第三输入端，包括两个接点，分别与所述电阻所在支路的两端结点电性连接；

第四输入端，包括两个接点，分别电性连接在所述电容的上极板和所述第三mosfet管之间的限流电阻的两端；

第一输出端，与所述第一mosfet管的栅极电性连接，用于控制所述第一mosfet管的导通或截止；

第二输出端，与所述第二mosfet管的栅极电性连接，用于控制所述第二mosfet管的导通或截止；

第三输出端，与所述第三mosfet管的栅极电性连接，用于控制所述第三mosfet管的导通或截止。

优选实施例中，当所述第一输入端的两个接点之间发生断路时，所述第一输入端检测到所述两个接点之间电压升高，驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电；

所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，所述第二输出端控制所述第二mosfet管导通，所述电感与所述二极管、所述第二mosfet管组成续流回路，使所述电感的存储能量耗散。

优选实施例中，当所述第二输入端的两个接点之间发生断路时，所述第二输入端检测到所述两个接点之间电压升高，驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电；

所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，所述第二输出端控制所述第二mosfet管导通，所述电感与所述二极管、所述第二mosfet管组成续流回路，使所述电感的存储能量耗散。

优选实施例中，当所述电容支路两端发生短路时，电容支路电流快速上升，所述第四输入端检测到所述限流电阻两端的电压上升，同时所述第三输入端检测到所述两个接点之间电压下降，驱动所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电，使得电弧能量无源而终止。

利用本申请实施例提供的一种本质安全buck电路，可以通过所述检测驱动单元，实时检测到所述buck电路中的断路或者电容短路情况，通过所述检测驱动单元的输出端，控制所述mosfet管的导通和截止。这样，就可以有效地使因电容短路或者电感断路产生的存储能量耗散，避免电弧的产生，从而有效提高所述buck电路的本质安全性能，得到一种本质安全的buck电路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是buck电路的电路结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的一种本质安全buck电路的电路结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的一种检测驱动单元的电路结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种本质安全buck电路。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图2是本申请所述一种的方法流程图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的电路结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述电路中可以包括更多或者更少的模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的结构中，这些电路结构不限于本申请实施例或附图所示的电路结构。

具体的如图2所述，本申请提供的一种本质安全buck电路的一种实施例可以包括：

buck电路，包括电源e、第一mosfet管m1、二极管d、电感l、电容c、电阻r1；

电感旁路支路；

开关单元，包括第二mosfet管m2、第三mosfet管m3，所述第二mosfet管m2串联在电感旁路支路，所述第三mosfet管m3与所述电容串联；

检测驱动单元，包括输入端，所述输入端用于检测所述buck电路的断路或短路，还包括输出端，所述输出端用于控制所述mosfet管的导通或截止。

所述buck电路的电路结构图如图1所示。一般的，如图1所示，所述buck电路可以包括电源e、mosfet管m、二极管d、电感l、电容c、电阻r。

如图2所示，所述检测驱动单元可以包括：

第一输入端j1，包括两个接点a1和a2，分别与所述电感l的第一端、所述第一端与所述二极管d负极之间的结点电性连接；

第二输入端j2，包括两个接点a3和a4，分别与所述电感l的第二端、所述第二端与所述第二mosfet管m2漏极之间的结点电性连接；

第三输入端j3，包括两个接点a5和a6，分别与所述电阻r1所在支路的两端结点电性连接；

第四输入端j4，包括两个接点a7和a8，分别电性连接在所述电容c的上极板和所述第三mosfet管m3之间的限流电阻r2的两端；

第一输出端s1，与所述第一mosfet管m1的栅极电性连接，用于控制所述第一mosfet管m1的导通或截止；

第二输出端s2，与所述第二mosfet管m2的栅极电性连接，用于控制所述第二mosfet管m2的导通或截止；

第三输出端s3，与所述第三mosfet管m3的栅极电性连接，用于控制所述第三mosfet管m3的导通或截止。

利用上述实施例提供的一种本质安全buck电路的实施方式，可以通过所述检测驱动单元，实时检测到所述buck电路中的断路或者电容短路情况，通过所述检测驱动单元的输出端，控制所述mosfet管的导通和截止。这样，就可以有效地使因电容短路或者电感断路产生的存储能量耗散，避免电弧的产生，从而有效提高所述buck电路的本质安全性能，得到一种本质安全性能更高的buck电路。

图3本申请一个实施例中，所述检测驱动单元的电路结构示意图，如图3所示，检测驱动单元可以包括j1、j2、j3和j4四个输入端和s1、s2和s3三个用于mosfet管驱动的输出端。检测驱动单元的电路结构，如图3所示，来自j1、j2、j3和j4的输入信号，依次经过差动放大器、基本rs触发器、逻辑运算电路和mosfet管驱动电路后由s1、s2和s3输出。当j1和j2所检测的电路任何一处或两处都发生开路产生电弧时，采集到电弧电压经过差动放大器后输出高电平，高电平对基本rs触发器置位，触发器输出高电平并保持，经过或门的逻辑电路，通过mosfet的驱动电路从而导通mosfet管。当发生电容短路产生电弧时，j3和j4检测到的电弧电压和电弧电流经过差动放大器后输出高电平，高电平对基本rs触发器置位，触发器输出高电平并保持，经过与门和非门的逻辑电路，输出低电平，通过mosfet的驱动电路从而断开mosfet管。当电路发生电感开路或者电容短路时，s3都会立即输出信号，关断电源的开关。电路结构增加了隔离电源dc_dc_3，输入为电源e，输出正为vcc_3,输出负为gnd_3，以隔离控制电路对主电路的影响。

本申请一个实施例中，当所述第一输入端的两个接点之间发生断路时，所述第一输入端检测到所述两个接点之间电压升高，可以首先驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电；

然后所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，在此之后，所述第二输出端控制所述第二mosfet管导通，所述电感与所述二极管、所述第二mosfet管组成续流回路，使所述电感的存储能量耗散。

本申请另一个实施例中，当所述第二输入端的两个接点之间发生断路时，所述第二输入端检测到所述两个接点之间电压升高，可以首先驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电；

然后所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，在此之后，所述第二输出端控制所述第二mosfet管导通，所述电感与所述二极管、所述第二mosfet管组成续流回路，使所述电感的存储能量耗散。

利用上述两个实施例提供的实施方式，可以在断路后有效耗散所述电感中的存储能量，有效避免电弧的产生，提高所述buck电路的本质安全性能。

本申请又一个实施例中，当所述电容发生短路时，电容支路电流快速上升，所述第四输入端检测到所述限流电阻两端的电压上升，同时所述第三输入端检测到所述两个接点之间电压下降，可以首先驱动所述第三输出端控制所述第三mosfet管截止，然后驱动所述第一输出端控制所述第一mosfet管截止，使电源停止供电，使得电弧能量无源而终止。

利用上述实施例提供的实施方式，可以在电容所在支路两端发生短路后，快速的断开与电容串联的开关和电源开关，使得电弧的能量因无源而终止，提高所述buck电路的本质安全性能。

利用上述各实施例提供的一种本质安全buck电路的实施方式，可以通过所述检测驱动单元，实时检测到所述buck电路中的断路或者电容短路情况，通过所述检测驱动单元的输出端，控制所述mosfet管的导通和截止。这样，就可以有效地使因电容短路或者电感断路产生的存储能量耗散，避免电弧的产生，从而有效提高所述buck电路的本质安全性能，得到一种本质安全的buck电路。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。