一种消除本安电源上电冲击的电路的制作方法

本发明涉及消除电源上电冲击的电路，特别是一种消除本安电源上电冲击的电路。

背景技术：

本质安全型电源尤其是输出电压为的本安电源在军工、石油、化工及矿山等存在可燃气体的环境中应用广泛。大部分用电器为容性负载，由于上电过程中需要充电，因此，其上电瞬间的功率大于其稳定工作的功率。由于本安电源对输出功率限制非常严格，很多工作功率满足本安要求的设备无法用本安电源供电。因此，只能使用低性能设备代替这类设备或者将这类设备改装成隔爆兼本安型设备。低性能设备性能无法满足使用要求；隔爆兼本安型设备增加设备体积、重量和成本，造成设备使用困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种消除本安电源上电冲击的电路，在上电时对用电设备进行恒流供电，当用电设备充电完成，电压值达到与本安电源供电电压相同时，自动切换到本安电源供电。

实现本发明目的的技术解决方案：一种消除本安电源上电冲击的电路，包括恒流源电路、输出电路和电压检测及控制电路；所述消除电路输入端接本安电源输入，所述本安电源输入分别与恒流源电路及输出电路连接；所述输出电路与所述电压检测及控制电路检测端、输出端相及恒流源电路连接；所述恒流源电路用于上电时为所述输出端提供恒定电流，减小上电冲击电流；所述输出电路用于切换所述恒流源输出和本安输入；所述电压检测及控制电路用于检测上电期间本安输出端的电压值，同时输出所述输出电路的控制信号。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

1)通过引入恒流源电路控制启动时输出电流；电压检测及控制电路检测用电设备是否完成上电进入正常工作状态并控制输出电路切换电源输出状态，在保证设备正常工作的前提下，有效减小上电冲击电流。2)本电路启动迅速稳定且不会在本安电路中引入过大的电容。3)本电路效率高，所使用的电压比较器功耗小，场效应管导通电阻小，而且不会引入额外的用电器件如电阻、二极管等)。4)本发明适用于多种本安电源，通过调整第一电阻r1及第二电阻r2的值可以设置恒流输入电流值，通过调整第六电阻r6及第七电阻r7的值，可以设置切换电压值；所选电压比较器tlv1805工作电压范围3.3v-40v；能够适应多种工作电压。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的一种消除本安电源上电冲击的电路装置原理图。

图2是本发明的一种消除本安电源上电冲击的电路的恒流源电路图。

图3是本发明的一种消除本安电源上电冲击的电路的输出电路图。

图4是本发明的一种消除本安电源上电冲击的电路的电压检测及控制电路图。

具体实施方式

结合图1-图4，本发明的一种消除本安电源上电冲击的电路，其特征在于，包括恒流源电路、输出电路和电压检测及控制电路；所述消除电路输入端接本安电源输入，所述本安电源输入分别与恒流源电路及输出电路连接；所述输出电路与所述电压检测及控制电路检测端及输出端相连接；所述电压检测及控制电路控制端与所述输出电路相连接。所述恒流源电路用于上电时为所述输出端提供恒定电流，减小上电冲击电流；所述输出电路用于切换所述恒流源输出和本安输入；所述电压检测及控制电路用于检测上电期间12v本安输出端的电压值，同时输出所述输出电路的控制信号。

进一步的，所述恒流源电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一比较器u1、第一场效应管q1；所述第一电阻r1一端与本安电源输入vin相连，另一端与第二电阻r2及第三电阻r3相连；第二电阻r2另一端接地；第三电阻r3另一端与第一比较器u1引脚4相连；第四电阻r4一端与第一比较器u1引脚3相连，另一端与第五电阻r5及第一场效应管q1引脚2、引脚3及引脚6相连；第五电阻另一端与本安电源输入vin相连；第一比较器u1引脚2接地，引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚1与第一场效应管q1引脚1相连；第一场效应管q1引脚4与引脚5相连，并与恒流源输出vout1相连。

进一步的，所述输出电路包括第二场效应管q2，第三场效应管q3；所述第二场效应管q2引脚1与控制信号1ctl1相连，引脚2、引脚3、引脚6相连并与恒流源输出vout1相连，引脚4和引脚5与输出vout相连；第三场效应管q3引脚1与控制信号2ctl2相连，引脚2、引脚3、引脚6相连并与本安电源输入vin相连，引脚4和引脚5与输出vout相连。

进一步的，所述电压检测及控制电路包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二比较器u2及第三比较器u3；第六电阻r6一端与本安电源输入vin相连，另一端与第七电阻r7一端与第二比较器u2的引脚3相连；第七电阻r7另一端接地；第八电阻r8一端与本安电源输入vin相连，另一端与第九电阻r9一端及第三比较器u3引脚4相连；第九电阻r9另一端接地；第二比较器u2引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚2接地，引脚4与输出vout相连，引脚1与第一控制信号ctrl1相连；第三比较器u3引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚2接地，引脚3与第一控制信号ctrl1相连；引脚1与第二控制信号ctrl2相连。

优选的，所述所述第一比较器u1、第二比较器u2、第三比较器u3型号均为tlv1805。优选的，所述所述第一场效应管q1、第二场效应管q2、第二场效应管均q3型号为si8499db。

实施例

如图1所示，一种消除本安电源上电冲击的电路，包括恒流源电路、输出电路和电压检测及控制电路；所述消除电路输入端接本安电源输入，所述本安电源输入分别与所述恒流源及输出电路连接；所述输出电路与所述电压检测及控制电路检测端及所述输出端相连接；所述电压检测及控制电路控制端与所述输出电路相连接。所述恒流源电路用于上电时为所述输出端提供恒定电流，减小上电冲击电流；所述输出电路用于切换所述恒流源输出和所述本安输入；所述电压检测及控制电路用于检测上电期间12v本安输出端的电压值，同时输出所述输出电路的控制信号。

如图2所示，恒流源电路。电压比较器采用宽工作电压芯片，能够在3.3v-40vdc输入的条件下正常工作。恒流源电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一比较器u1、第一场效应管q1；第一电阻r1一端与本安电源输入vin相连，另一端与第二电阻r2及第三电阻r3相连；第二电阻r2另一端接地；第三电阻r3另一端与第一比较器u1引脚4相连；第四电阻r4一端与第一比较器u1引脚3相连，另一端与第五电阻r5及第一场效应管q1引脚2、引脚3及引脚6相连；第五电阻另一端与本安电源输入vin相连；第一比较器u1引脚2接地，引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚1与第一场效应管q1引脚1相连；第一场效应管q1引脚4与引脚5相连，并与恒流源输出vout1相连。通过调整第一电阻r1与第二电阻r2的值，可以对启动时恒流供电电流值进行配置。

如图3所示，输出电路包括第二场效应管q2，第三场效应管q3；第二场效应管q2引脚1与控制信号1ctl1相连，引脚2、引脚3、引脚6相连并与恒流源输出vout1相连，引脚4和引脚5与输出vout相连；第三场效应管q3引脚1与控制信号2ctl2相连，引脚2、引脚3、引脚6相连并与本安电源输入vin相连，引脚4和引脚5与输出vout相连。第二场效应管q2及第三场效应管q3接收极性相反的控制信号，始终处于只有一个场效应管导通的状态。

如图4所示，电压检测及控制电路包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二比较器u2及第三比较器u3；第六电阻r6一端与本安电源输入vin相连，另一端与第七电阻r7一端与第二比较器u2的引脚3相连；第七电阻r7另一端接地；第八电阻r8一端与本安电源输入vin相连，另一端与第九电阻r9一端及第三比较器u3引脚4相连；第九电阻r9另一端接地；第二比较器u2引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚2接地，引脚4与输出vout相连，引脚1与第一控制信号ctrl1相连；第三比较器u3引脚5及引脚6与本安电源输入vin相连，引脚2接地，引脚3与第一控制信号ctrl1相连；引脚1与第二控制信号ctrl2相连。通过调整第六电阻r6及第七电阻r7的值，可以对切换电压进行配置。第三比较器u3、第八电阻r8、第九电阻r9构成反向电路，使得第二控制信号ctrl2始终与第一控制信号ctrl1极性相反。

本发明通过对上电过程进行控制，使得设备上电时采用恒流供电，上电完成后采用电源直接供电，减少上电对本安电源的冲击，提高本安电源的带负载能力。