专利名称：矿用本质安全型不间断电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉 及电源领域，具体是一种矿用本质安全型不间断电源，尤其适合于 煤矿井下含瓦斯及煤尘较多的易燃易爆环境中使用。
背景技术：
危险环境中电子、电气等设备的大量应用，要求直流稳压电源具有较高的输出功 率。目前国内开发的本质安全型电源输出功率比较小，难以满足新型大功率设备要求，另外 由于市电供电的连续可靠性并不能得到保证，所以现有系统在市电断电的情况下就无法工 作。为了有效的提高生产效率、减少安全事故、降低人员伤亡，一种具有输入电压范围宽、负 载稳定度高、输出纹波电压小、对市电干扰小、瞬态响应速度快、输出功率较大、市电故障时 可以工作等特点的电源就显得特别重要。
发明内容本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种集隔爆、过流保护、过压保护、线 性稳定调压、不间断供电功能为一体的高效、较大功率矿用本质安全型不间断电源。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种矿用本质安全型不间断 电源，包括电源电路和充电电路；所述的电源电路主要由三端稳压芯片U1、U2、比较器芯片 U3、U5、输出可调稳压模块U4和功率开关集成模块TO组成；交流电经整流滤波后分别输入 三端稳压芯片Ul、U2中，三端稳压芯片Ul输出的信号经输出可调稳压模块U4给负载供电， 输出可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片TO，比较器芯片TO与功率开关集成模块TO相 连，功率开关集成模块U6连接三端稳压芯片Ul的输出端，实现电源输出端过压保护，输出 可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片U3，比较器芯片U3与三端稳压芯片Ul相连实现输 出端过压保护，三端稳压芯片U2给比较器芯片U3提供工作电压；所述的充电电路主要由三 端稳压芯片U7、蓄电池U8和比较器芯片U9组成；交流电经整流滤波后经三端稳压芯片U7 给蓄电池U8充电，比较器芯片U9实时采样蓄电池U8的电压值，蓄电池U8给电源电路充电。上述电路安装在符合煤矿安全规范要求的具有隔离爆炸功能的壳体中。功能原理交流电经整流滤波后分别输入到三端稳压芯片Ul和U2中，通过匹配电 阻值，Ul输出规定的电压值，U2输出采样电压及比较器工作电压；Ul与U4相连，U4具有过 流保护功能，为本质安全输出；功率开关芯片U6与比较器U5相连实现电源输出端过压保 护；U3与Ul相连实现输出端过压保护；U7与蓄电池U8相连，为其充电，U9实时采样电池U8 电压值，防止蓄电池U8过放。本实用新型的优点是矿用本质安全型不间断电源是集隔爆、线性调压、过流与过 压保护、电池浮充与过放保护于一体的设备，为减少安全事故、降低人员伤亡、提高危险环 境下设备的使用效率和有效性提供必要的保障。对其他工控系统如电力系统、电网设备监 控、石油化工系统的不间断电源具有借鉴意义。
图1本实用新型原理框图；图2本实用新型电路原理图。图中Ul 三端可调稳压芯片，主要实现将通过整流滤波的直流电压变为需要的直流电压，输入输出电压差不应超过30V ；U2 三端可调稳压芯片，主要用于取得比较器输入端的参考电压和工作电压；U3 比较器芯片，主要实现第一级过压保护的关动作，采用电压比较器LM393 ；U4:输出可调稳压模块，通过电阻的匹配，实现第二级过流保护和输出电压调节， 采用可调正式负稳压器LM723CN芯片；U5 比较器芯片，主要实现第二级过压保护的关动作，采用电压比较器LM393 ；U6 功率开关集成模块U6采用快速功率芯片TWH8751 ；用于驱动三极管的截止；U7 三端可调稳压芯片，输出电压即蓄电池充电电压；U8 蓄电池，当市电断电时，蓄电池为电路继续供电；U9 比较器芯片，实时采样电池电压值，防止电池过放，采用电压比较器LM393。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要由电源电路和充电电路组成。电源电路主要由三端 稳压芯片Ul、U2、比较器芯片U3、U5、输出可调稳压模块U4和功率开关集成模块U6组成； 交流电经整流滤波后分别输入三端稳压芯片Ul、U2中，三端稳压芯片Ul输出的信号经输出 可调稳压模块U4给负载供电；输出可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片U5，比较器芯 片U5与功率开关集成模块U6相连，功率开关集成模块U6连接三端稳压芯片Ul的输出端， 实现电源输出端过压保护；输出可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片U3，比较器芯片U3 与三端稳压芯片Ul相连实现输出端过压保护；三端稳压芯片U2给比较器芯片U3提供工作 电压。充电电路主要由三端稳压芯片U7、蓄电池U8和比较器芯片U9组成；交流电经整流 滤波后经三端稳压芯片U7给蓄电池U8充电，比较器芯片U9实时采样蓄电池U8的电压值， 蓄电池U8给电源电路充电。如图2所示，在电源电路中，外部交流电经过整流滤波变直流后，分两路输入到三 端可调稳压芯片Ul、U2中，Ul为主电路电压调整芯片，输出规定电压值，U2输出得到12V， 为后面的比较器芯片提供工作电压，同时得到Vref比较电压。当输出端电压超过允许最大 值，稳压管工作导致电阻R21两端电压升高，电压比较器U3输出端为高电平，晶闸管Q2导 通，晶闸管Ql导通，这样Ul的输出端被短路，无电压输出。当电源输出端过压时，电压比较 器U5的正向输入端电压升高，晶闸管Q3导通，TO输出端电位升高，三极管Q5截至，无电压 输出。第一级过流保护由RIO、Rl 1、R14、Q4、Q5组成，当输入电流超过允许最大电流，三极 管Q4导通，实现对Q5的C-E极电流的分流，达到限流目的。电压调节第二级过流保护通过 调节LM723实现，其10，11脚分别与三极管Q6的B，C极相连来驱动电路，调节R17的阻值 可调整输出电压，调节R12可调整输出电流。在充电电路中，外部交流电经过整流滤波后输入到三端稳压芯片U7中，U7的输出 对蓄电池U8进行充电，采用浮充方式。当市电断电后，蓄电池U8为电源电路供电，电压比较器U9实时检测电池电压，当蓄电池U8电压下降到限定电压后，电压比较器U9输出低电平，三极管Q9关断，防止蓄电池U8过放。
权利要求一种矿用本质安全型不间断电源，包括电源电路和充电电路；其特征是所述的电源电路由三端稳压芯片U1、U2、比较器芯片U3、U5、输出可调稳压模块U4和功率开关集成模块U6组成；交流电经整流滤波后分别输入三端稳压芯片U1、U2中，三端稳压芯片U1输出的信号经输出可调稳压模块U4给负载供电，输出可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片U5，比较器芯片U5与功率开关集成模块U6相连，功率开关集成模块U6连接三端稳压芯片U1的输出端，实现电源输出端过压保护，输出可调稳压模块U4输出端连接比较器芯片U3，比较器芯片U3与三端稳压芯片U1相连实现输出端过压保护，三端稳压芯片U2给比较器芯片U3提供工作电压；所述的充电电路主要由三端稳压芯片U7、蓄电池U8和比较器芯片U9组成；交流电经整流滤波后经三端稳压芯片U7给蓄电池U8充电，比较器芯片U9实时采样蓄电池U8的电压值，蓄电池U8给电源电路充电。上述电路安装在符合煤矿安全规范要求的具有隔离爆炸功能的壳体中。
2.根据权利要求1所述的矿用本质安全型不间断电源，其特征是所述的输出可调稳 压模块U4采用可调正式负稳压器LM723CN芯片。
3.根据权利要求1所述的矿用本质安全型不间断电源，其特征是功率开关集成模块 U6采用快速功率芯片TWH8751。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用本质安全型不间断电源，涉及电源领域。主要由电源电路和充电电路组成。电源电路中，交流电经过整流滤波后输入三端稳压芯片U1和U2，通过匹配电阻值，U1输出规定的电压值，U2输出采样电压及比较器工作电压；U1与输出可调稳压模块U4相连；功率开关集成模块U6与比较器芯片U5相连实现过压保护；比较器芯片U3与U1相连实现双重过压保护。充电电路中，三端稳压芯片U7与蓄电池U8相连，比较器芯片U9实时采样电池电压值，防止蓄电池过放。本实用新型的有益效果是它集隔爆、过流与过压保护、线性稳定调压、不间断供电功能为一体的高效、较大功率的矿用本质安全型不间断电源。
文档编号H02H3/20GK201570978SQ200920049030
公开日2010年9月1日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者冯小龙, 姜晓燕, 张兴华, 盛文燕, 钱建生 申请人:徐州中矿大华洋通信设备有限公司