本安型LED照明驱动电路的制作方法

本实用新型属于矿井照明灯具的驱动电路，具体为本安型LED照明驱动电路，主要适用在具有甲烷或煤尘爆炸危险的煤矿巷道、峒室等场所。

背景技术：

煤矿上巷道内安装的巷道灯一般都为隔爆型巷道灯，现有的隔爆型巷道灯只是巷道灯壳体进行了隔爆设计，而隔爆型电气设备的防爆原理是：将电气设备的带电部件放在特制的外壳内，该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用， 并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆时所产生的爆炸压力，而不被破坏；外壳同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。这种特殊的外壳叫 “隔爆外壳 ”。这就是说，隔爆结构的壳体内部是可能发生爆炸的，但不会传到壳体外面来，因此这种结构的各部件的接合面，防爆面， 加工工艺要求较高，价格较贵。

技术实现要素：

针对煤矿上巷道内安装的隔爆型巷道灯，本实用新型提供防爆型巷道灯的驱动电路，该驱动电路是本安输出，具有电流反馈、电压反馈和过电流、过电压双重保护和短路闭锁保护，不用担心短路起火引起爆炸等事故，电路中有任何的异动毫秒级的响应速度切断供电，故障排除后，自动恢复，杜绝因电路故障而引起事故。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：本安型LED照明驱动电路，交流端口 AC-L经过保险管F1后接二极管整流桥DB1的一输入端，交流端口AC-N接二极管整流桥DB1的另一输入端，二极管整流桥DB1的输出端正极接第一电容C1的第一管脚，二极管整流桥DB1的输出端负极接高电压地（HGND），第一电容C1的第二管脚接高电压地（HGND），二极管整流桥DB1的输出端正极接第一电阻R1的第一管脚，第一电阻R1的第二管脚经依次串联的第二电阻R2、第三电阻R3后接低电压地（GND）；二极管整流桥DB1的输出端正极接第四电阻R4的第一管脚，第四电阻R4的第二管脚接第五电阻R5的第一管脚，第五电阻R5的第二管脚接接第十电容C10的第一管脚，第十电容C10的第二管脚接低电压地（GND），第三电容C3并联在第十电容C10的两端，第五电阻R5的第二管脚接第六晶体二极管D6的负极，第六晶体二极管D6的正极经过第八电阻R8接变压器T1的自然绕组N2的同名端，自然绕组N2的异名端接低电压地（GND），二极管整流桥DB1的输出端正极依次接第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第九电容C9的第一管脚和变压器T1自然绕组N1的异名端，第三十九电阻R39、 第四十电阻R40、第九电容C9的第二管脚相连后连接第五晶体二极管D5的负极，第五晶体二极管D5的正极接自然绕组N1的同名端；

型号为SN03A的PWM控制芯片IC1的第一管脚通过依次连接的第十二电阻R12、第十三电阻R13后接低电压地（GND），光电耦合器IC2的第四管脚接第六晶体二极管D6的负极，第三管脚接第十二电阻R12和第十三电阻R13的连接处，PWM控制芯片IC1的第一管脚连接第四电容C4的第一管脚，第四电容C4的第二管脚连接第三十七电阻R37的第一管脚，第三十七电阻R37的第二管脚接PWM控制芯片IC1的第二管脚；PWM控制芯片IC1的第一管脚和第二管脚之间连接第六电阻R6，PWM控制芯片IC1的第三管脚接第二电阻R2、第三电阻R3的连接处，第三管脚接第二电容C2的第一管脚，第二电容C2的第二管脚接低电压地（GND），第八管脚接第六晶体二极管D6的负极，场效应管Q1的漏极接自然绕组N1的同名端，栅极通过第九电阻R9接PWM控制芯片IC1的第七管脚，源极接PWM控制芯片IC1的第四管脚,第七管脚接第十晶体二极管D10负极，第十晶体二极管D10正极接场效应管Q1的栅极，栅极接第十电阻R10的第一管脚，第十电阻R10的第二管脚接PWM控制芯片IC1的第四管脚，第四管脚还分别通过第十五电阻R15、第十四电阻R14、第三十六电阻R36、第三十八电阻R38后接高电压地（HGND），第六管脚接低电压地（GND），第五管脚通过第十一电阻R11接自然绕组N2的同名端；

变压器T1的自然绕组N3的同名端接第七晶体二极管D7的正极，第七晶体二极管D7的负极接第五电容C5（高频滤波）、第六电容C6（高频滤波）的第一管脚，第五电容C5、第六电容C6的第二管脚接低电压地（GND），第七晶体二极管D7的负极经过第十一电容C11和第四十二电阻R42的第二管脚连接，第四十二电阻R42的第一管脚和第七晶体二极管D7的阳极连接，第七晶体二极管D7的负极接第十六电阻R16的第一管脚，第十六电阻R16的第二管脚通过第二十一电阻R21接光电耦合器IC2的第一管脚，光电耦合器IC2的第二管脚接型号为SE1051的恒流恒压芯片IC4的第三管脚，第七晶体二极管D7的负极接第十七电阻R17的第一管脚，第十七电阻R17的第二管脚接恒流恒压芯片IC4的第一管脚，第一管脚和第二管脚之间连接第四十一电阻R41和第十九电阻R19，恒流恒压芯片IC4的第二管脚和第三管脚之间连接第十八电阻R18，恒流恒压芯片IC4的第二管脚接型号为AO4606的第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第四管脚接并联的第一组采样电阻RS1、RS2、RS3第一管脚，第一组采样电阻RS1、RS2、RS3第二管脚接第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第三管脚接第七电容C7的第一管脚，第七电容C7的第二管脚通过第二十电阻R20连接到第五管脚，第五管脚通过第四十三电阻R43接第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第六管脚接第十六管脚R16与第二十一管脚R21的连接点，同时第六管脚接第一稳压二极管Z1的负极，第一稳压二极管Z1正极接第二场效应管Q2的第一管脚，第十二电容C12与第一稳压二极管Z1并联，恒流恒压芯片IC4的第四管脚通过并联的第二组采样电阻RS4、RS5并经过采样电阻R01接低电压地（GND）；

第二十二电阻R22的第一管脚接采样电阻R01与第二组采样电阻RS4、RS5的连接点，第二十二电阻R22的第二管脚接第一可控硅SCR1的门极，第一可控硅的SCR1的阳极通过第二十四电阻R24接第二场效应管Q2的第二管脚，第一可控硅的SCR1的阳极通过第二十三电阻R23接第二场效应管Q2的第三管脚，第二场效应管Q2的第三管脚接第七晶体二极管D7的负极，第二场效应管Q2的第一管脚与第二管脚两端连接第二十五电阻R25，第七管脚、第八管脚相连，输出为V-，第一管脚连接第三十电阻R30的第一管脚，第三十电阻R30的第二管脚通过第三十一电阻R31接第二场效应管Q2的第四管脚，第二场效应管Q2的第三管脚和第四管脚之间连接第三十二电阻R32，第五管脚和第六管脚相连输出V+，V+和V-之间连接第三十五电阻R35，第一管脚还通过第二十六电阻R26接第二可控硅SCR2的门极，第二可控硅SCR2的阴极接采样电阻R01和第二组采样电阻RS4、RS5的连接点，阳极通过第二十电阻R28接晶体三极管QL的基极，晶体三极管QL的集电极接第三十电阻R30的第二管脚，晶体三极管QL的发射极接第七晶体二极管D7的负极，发射接和基极之间连接第二十九电阻R29，发射极通过第二十七电阻R27接第二可控硅SCR2的阳极，输出端V+连接第二稳压二极管DZ2的负极，第二稳压二极管DZ2的正极通过第三十四电阻R34接恒流恒压芯片IC4的第二管脚；第二稳压二极管DZ2与第三十四电阻R34的连接点接第八晶体二极管D8的阳极，第八晶体二极管D8阴极接第二可控硅SCR2的门极，输出端V+还接第三稳压二极管DZ3的负极，第三稳压二极管DZ3的正极通过第三十三电阻R33接恒流恒压芯片IC4的第二管脚；第三稳压二极管DZ3与第三十三电阻R33的连接点接第九晶体二极管D9的阳极，第九晶体二极管D9的阴极接第一可控硅的SCR1的门极。

本实用新型驱动电路可分为PWM振荡电路、恒压恒流保护电路（也叫前级保护电路）、后级保护电路。下面对每个电路分别进行介绍。

PWM振荡电路：开关变压器T1的主绕组N1、第一场效应管Q1的漏-源极、电阻R15//R14//R36//R38（工作电流检测电阻）为电源工作电流的通路；本实用新型启动电路与其它开关电源（启动电路由降压限流电阻组成）有所不同，输入电压经过整流桥DB1整流、第一电容C1滤波后由启动电阻R4、R5得到稳定的启动电压VCC，保障加到PWM控制芯片IC1的第八管脚的启动电流为正电流；电路起振后，由N2供电绕组、二极管D6、第三电容C3、第十电容C10组成整流滤波电路，提供芯片IC1的供电电压；这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。

恒压恒流保护电路：此电路部分也是第一级电压保护电路，开关变压器T1的N3绕组、二极管D7、第五电容C5、第六电容C6元件输出基准电压VDD，恒流恒压芯片IC4、光耦合器IC2构成了稳压控制回路，芯片IC1的1、2管脚外围元件第六电阻R6、第三十七电阻37、第四电容C4也是稳压回路的一部分。芯片IC1的1管脚为反馈脚，误差放大器的输入端，管脚2为补偿脚，误差放大器的输出端。4管脚为零电流检测脚，实际上，芯片IC4、IC1组成了外部误差放大器（相对于芯片IC1内部电压误差放大器），将输出基准电压变化反馈回芯片IC1的反馈电压信号输入端1管脚。反馈网络放在反馈脚和补偿脚之间，补偿脚和电流感应引脚4产生脉宽调制占空比。当基准电压VDD上升时，光耦合器IC2导通，芯片IC1的1脚电压上升，此脚电压与内部基准误差放大器同相端的电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲宽度，从而2脚电压下降，输出PWM脉冲占空比下降，输出电压回落。当输出电压异常上升时，芯片IC1的2脚下降为1V时，内部保护电路动作，电路停振。

前级保护电路：芯片IC1的4管脚CS是电流传感端。在外围电路中，在场效应管Q1的源极串接电流采样电阻（R15//R14//R36//R38四电阻并联），当负载电流超过额定值或输出短路，通过场效应管Q1电流增加，采样电阻（R15//R14//R36//R38）上的电压升高，当电压超过1V时，通过芯片IC1内部电流放大器使导通宽度变窄，输出电压下降，同时也使芯片IC1的工作电压下降。当下降至额定电压以下时，芯片IC1不能工作时，整个电路关闭，然后靠电阻R4、R5开始下一次启动过程，这被称为“打嗝”式（hiccup）保护。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（几百ms到几s）的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。短路现象消失后，电源自动恢复正常工作。

后级保护电路

后级保护电路分两级过流保护和两级过压保护，当发生过流或者过压时：如果其中一级过流保护或者过压保护故障了，由另外一级过流保护过或者过压保护进行保护，切断输出。

当发生过流时：

过流保护1

当因某种原因使输出电流增大，超过额定电流，达到保护电流时，采样电阻R01上的流过的电流也过流，达到保护的设定电流值时，电阻R01上的电压值升高，也就是A点的电压值升高。限流电阻R22上的电流变大，可控硅SCR1上的控制极G与阴极之间的电压值达到设定电压，触发可控硅CSR1导通，场效应管Q2的G1变为低电平，场效应管Q2的第一通道关断，形成保护。

过流保护2：

当因某种原因使输出电流增大，超过额定电流，达到保护电流时，如果场效应管Q2的第一通道故障，未进行保护的时候，采样电阻R01上的电流过流，同样采样电阻RS4//RS5串联采样电阻RS1//RS2//RS3上的电流和采样电阻R01上流过的电流是相同的，也就是说A、B两点的电压升高，流过限流电阻R26的电流变大，可控硅SCR2上的控制极G与阴极之间的电压值达到设定电压，触发可控硅SCR2导通，三极管QL导通，Q2的G2变为高电平，场效应管Q2的第二通道截止。

过压保护1：当因某种原因使输出电压过高时，超过额定电压，达到保护电压时，第三稳压管TVS1（DZ3）导通，二级管D9导通，从而触发可控硅SCR1导通，场效应管Q2的G1极变为低电压，Q2的第一路开关管关断输出，形成保护。

过压保护2：当因某种原因使输出电压过高时，第二稳压管TVS1（DZ2）导通，二级管D8导通，从而触发可控硅SCR2导通，PNP三极管QL导通，场效应管Q2的G2为高电平，场效应管Q2的第二通道关断，形成保护。

本电路是一种恒流恒压开关电源并且带有过压、过流、短路保护的隔爆兼本安型巷道灯驱动电路。本安型LED巷道灯的使用，更符合煤矿安全生产和节能的要求。对矿井安全化、标准化的提升具有积极的意义，矿用本安型照明产品的推广，可彰显安全照明绿色照明理念，对构建安全矿井、文明矿井具有推动作用，将会是煤矿作业环境中使用的下一代照明产品。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本安型LED照明驱动电路，交流端口 AC-L经过保险管F1后接整流桥DB1的一输入端，交流端口AC-N接整流桥DB1的另一输入端，整流桥DB1的输出端正极接第一电容C1的第一管脚，整流桥DB1的输出端负极接高电压地，第一电容C1的第二管脚接高电压地，整流桥DB1的输出端正极接第一电阻R1的第一管脚，第一电阻R1的第二管脚经依次串联的第二电阻R2、第三电阻R3后接低电压地；整流桥DB1的输出端正极接第四电阻R4的第一管脚，第四电阻R4的第二管脚接第五电阻R5的第一管脚，第五电阻R5的第二管脚接接第十电容C10的第一管脚，第十电容C10的第二管脚接低电压地，第三电容C3并联在第十电容C10的两端，第五电阻R5的第二管脚接第六晶体二极管D6的负极，第六晶体二极管D6的正极经过第八电阻R8接变压器T1的自然绕组N2的同名端，自然绕组N2的异名端接低电压地，整流桥DB1的输出端正极依次接第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第九电容C9的第一管脚和变压器T1自然绕组N1的异名端，第三十九电阻R39、 第四十电阻R40、第九电容C9的第二管脚相连后连接第五晶体二极管D5的负极，第五晶体二极管D5的正极接自然绕组N1的同名端；

型号为SN03A的PWM控制芯片IC1的第一管脚通过依次连接的第十二电阻R12、第十三电阻R13后接低电压地，光电耦合器IC2的第四管脚接第六晶体二极管D6的负极，第三管脚接第十二电阻R12和第十三电阻R13的连接处，PWM控制芯片IC1的第一管脚连接第四电容C4的第一管脚，第四电容C4的第二管脚连接第三十七电阻R37的第一管脚，第三十七电阻R37的第二管脚接PWM控制芯片IC1的第二管脚；PWM控制芯片IC1的第一管脚和第二管脚之间连接第六电阻R6，PWM控制芯片IC1的第三管脚接第二电阻R2、第三电阻R3的连接处，第三管脚接第二电容C2的第一管脚，第二电容C2的第二管脚接低电压地，第八管脚接第六晶体二极管D6的负极，场效应管Q1的漏极接自然绕组N1的同名端，栅极通过第九电阻R9接PWM控制芯片IC1的第七管脚，S极接PWM控制芯片IC1的第四管脚,第七管脚接第十晶体二极管D10负极，第十晶体二极管D10正极接场效应管Q1的栅极，栅极接第十电阻R10的第一管脚，第十电阻R10的第二管脚接PWM控制芯片IC1的第四管脚，第四管脚还分别通过第十五电阻R15、第十四电阻R14、第三十六电阻R36、第三十八电阻R38后接高电压地，第六管脚接低电压地，第五管脚通过第十一电阻R11接自然绕组N2的同名端；

变压器T1的自然绕组N3的同名端接第七晶体二极管D7的正极，第七晶体二极管D7的负极接第五电容C5、第六电容C6的第一管脚，第五电容C5、第六电容C6的第二管脚接低电压地，第七晶体二极管D7的负极经过第十一电容C11和第四十二电阻R42的第二管脚连接，第四十二电阻R42的第一管脚和第七晶体二极管D7的阳极连接，第七晶体二极管D7的负极接第十六电阻R16的第一管脚，第十六电阻R16的第二管脚通过第二十一电阻R21接光电耦合器IC2的第一管脚，光电耦合器IC2的第二管脚接型号为SE1051的恒流恒压芯片IC4的第三管脚，第七晶体二极管D7的负极接第十七电阻R17的第一管脚，第十七电阻R17的第二管脚接恒流恒压芯片IC4的第一管脚，第一管脚和第二管脚之间连接第四十一电阻R41和第十九电阻R19，恒流恒压芯片IC4的第二管脚和第三管脚之间连接第十八电阻R18，恒流恒压芯片IC4的第二管脚接型号为AO4606的第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第四管脚接并联的第一组采样电阻RS1、RS2、RS3第一管脚，第一组采样电阻RS1、RS2、RS3第二管脚接第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第三管脚接第七电容C7的第一管脚，第七电容C7的第二管脚通过第二十电阻R20连接到第五管脚，第五管脚通过第四十三电阻R43接第二场效应管Q2的第一管脚，恒流恒压芯片IC4的第六管脚接第十六管脚R16与第二十一管脚R21的连接点，同时第六管脚接第一稳压二极管Z1的负极，第一稳压二极管Z1正极接第二场效应管Q2的第一管脚，第十二电容C12与第一稳压二极管Z1并联，恒流恒压芯片IC4的第四管脚通过并联的第二组采样电阻RS4、RS5并经过采样电阻R01接低电压地；

第二十二电阻R22的第一管脚接采样电阻R01与第二组采样电阻RS4、RS5的连接点，第二十二电阻R22的第二管脚接第一可控硅SCR1的门极，第一可控硅的SCR1的阳极通过第二十四电阻R24接第二场效应管Q2的第二管脚，第一可控硅的SCR1的阳极通过第二十三电阻R23接第二场效应管Q2的第三管脚，第二场效应管Q2的第三管脚接第七晶体二极管D7的负极，第二场效应管Q2的第一管脚与第二管脚两端连接第二十五电阻R25，第七管脚、第八管脚相连，输出为V-，第一管脚连接第三十电阻R30的第一管脚，第三十电阻R30的第二管脚通过第三十一电阻R31接第二场效应管Q2的第四管脚，第二场效应管Q2的第三管脚和第四管脚之间连接第三十二电阻R32，第五管脚和第六管脚相连输出V+，V+和V-之间连接第三十五电阻R35，第一管脚还通过第二十六电阻R26接第二可控硅SCR2的门极，第二可控硅SCR2的阴极接采样电阻R01和第二组采样电阻RS4、RS5的连接点，阳极通过第二十电阻R28接晶体三极管QL的基极，晶体三极管QL的集电极接第三十电阻R30的第二管脚，晶体三极管QL的发射极接第七晶体二极管D7的负极，发射接和基极之间连接第二十九电阻R29，发射极通过第二十七电阻R27接第二可控硅SCR2的阳极，输出端V+连接第二稳压二极管DZ2的负极，第二稳压二极管DZ2的正极通过第三十四电阻R34接恒流恒压芯片IC4的第二管脚；第二稳压二极管DZ2与第三十四电阻R34的连接点接第八晶体二极管D8的阳极，第八晶体二极管D8阴极接第二可控硅SCR2的门极，输出端V+还接第三稳压二极管DZ3的负极，第三稳压二极管DZ3的正极通过第三十三电阻R33接恒流恒压芯片IC4的第二管脚；第三稳压二极管DZ3与第三十三电阻R33的连接点接第九晶体二极管D9的阳极，第九晶体二极管D9的阴极接第一可控硅的SCR1的门极，

电容CY1、CY2的第一管脚接与变压器绕组之间的隔离接地，然后接到产品外壳上，电容CY1的第二管脚接高电压地HGND，安规电容CY2的第二管脚接低电压地GND。