礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)電源設(shè)計.pdf

1、目前本安直流電源人多采用線性電源，效率低、動態(tài)范圍窄且十分笨重，而開關(guān)電源克服了這些缺點，具有廣闊的發(fā)展前景。但是當前，對開關(guān)電源本安參數(shù)設(shè)計、本質(zhì)安全非爆炸性判據(jù)以及與開關(guān)電源相匹配的保護電路等方面的研究很少，難以滿足指導本安開關(guān)電源設(shè)計的要求。所以，對反激變換器進行本質(zhì)安全特性和保護電路適配性研究，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計一款本安電源對推廣本安開關(guān)電源的應(yīng)用具有重要的意義。
　　本文設(shè)計了一款滿足本安要求的18V/1A本安反激電源，主

2、要進行了三個方面的工作。首先，對變換器的靜態(tài)特性進行了深入分析，指出本安反激變換器的連續(xù)模式需要細分為完全電感供能和不完全電感供能兩種模式，通過推導得出了變換器工作在整個動態(tài)范圍內(nèi)的最大輸出紋波電壓、最大電感電流和最大輸出短路釋放能量，為設(shè)計同時滿足電路輸出性能要求和本質(zhì)安全要求的儲能器件提供依據(jù)。其次，分析了本安保護電路截斷能量的方式、自恢復功能實現(xiàn)以及負載誤觸發(fā)等問題，并通過引入單穩(wěn)態(tài)電路、虛擬軟開關(guān)技術(shù)和軟啟動技術(shù)實現(xiàn)保護電路與反

3、激電源相匹配。最后，根據(jù)本安電氣要求，設(shè)計了一款具有截止型自恢復保護電路的本安反激電源。本文的創(chuàng)新之處在于通過對本安反激電源火花放電時能量傳輸?shù)难芯亢蛯Ρ景脖Ｗo電路適配性研究，實現(xiàn)本安開關(guān)電源容量的提高，并通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)了自恢復功能。
　　根據(jù)本文設(shè)計，繪制了符合本安要求的版圖并制作了樣機，通過本安非爆炸性判據(jù)及實驗驗證了本文設(shè)計，測試結(jié)果表明:樣機輸出電壓18V、紋波小于2％，故障保護電路關(guān)斷時間小于0.5ms、自恢復動作