矿用宽输入电压单路本安电源的制作方法

1.本实用新型涉及一种矿用宽输入电压单路本安电源，属于矿井设备供电电源设备技术领域。


背景技术：

2.矿井井下开采作业区有大量电器设备，同时矿井存在多种供电电压，这些设备与供电电压要互相匹配才能安全、正常运行，并且供电电源根据要求应为本安电源。根据生产实际，井下多种设备可以自适应多种供电电压，是一个迫切需要解决的技术问题，设备自适应多种供电电压，有助于简化设备驳接，提高设备适应能力，降低设备库存及成本，方便维修和更换设备，对于矿山高效营运有重要意义。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种矿用宽输入电压单路本安电源，在传统本安电源基础上进行改进，实现宽输入电压，结合充电电池、充电管理、过放电保护环节，输出本质安全24v电压，实现具有后备电池功能的自适应宽输入电压本安电源，应用在矿井本安电源中。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：
5.一种矿用宽输入电压单路本安电源，包括电源变换组件，场效应管g1、场效应管g2、充电管理器ic1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电阻r0、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、电感l1、可控精密稳压源ic2、保险管f14、电源模块、12v电池组dc；所述电源变换组件的型号为pva40-27b18，充电管理器ic1的型号为hxt8675，可控精密稳压源ic2的型号为tl431，电源模块的型号为urb4824ymd-20wr3；127v-660v交流电输入电源变换组件的1脚、3脚之间，经隔离变换成18v直流电从电源变换组件的6脚、5脚输出，电容c1的两端分别与电源变换组件的5脚、6脚相连，场效应管g1的s极与电源变换组件6脚相连，场效应管g1的g极与电容c3串联后接充电管理器ic1的4脚，场效应管g1的d极与二极管d3的阳极相连，二极管d2的阴极与二极管d3的阴极相连，二极管d2的阳极分别与充电管理器ic1的8脚、电源变换组件的6脚相连，充电管理器ic1的1脚、2脚、3脚均与电容c2的一端相连，电容c2的另一端与电源变换组件5脚相连，所述电感l1的一端与二极管d3的阴极相连，电感l1的另一端分别与电阻r3的一端、12v电池组dc的正极相连，电阻r3的另一端串联电阻r2后与电源变换组件的5脚相连，充电管理器ic1的7脚连接于电阻r2、电阻r3之间，12v电池组dc的负极串联电阻r0后与电源变换组件的5脚相连，充电管理器ic1的6脚连接于12v电池组dc的负极，电阻r5的一端连接于12v电池组dc的正极，电阻r5的另一端串联电阻r4后接电源变换组件的5脚，电阻r6的一端接12v电池组dc的正极，电阻r6的另一端接可控精密稳压源ic2的k极，可控精密稳压源ic2的r极连接于电阻r4、电阻r5之间，可控精密稳压源ic2的r极连接于电源变换组件的5脚，场效应管g2的s极与12v电池组dc的正极相连，场效应管g2的g极与可控精密稳压源ic2的k极相连，场效应管g2的d极
与二极管d4的阳极相连，二极管d5的阳极与电源变换组件的5脚相连，二极管d5的阴极与二极管d4的阴极相连，二极管d4的阴极与保险管f14的一端相连，保险管f14的另一端串联电容c4后接电源变换组件的5脚，电源模块的3脚连接于保险管f14和电容c4之间，电源模块的2脚连接于电源变换组件的5脚，电源模块的4脚、6脚输出24v直流电源至本质安全电源电路。
6.本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
7.前述矿用宽输入电压单路本安电源，其中场效应管g1、场效应管g2的型号为hx807。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：对现有的煤矿井下本安电源进行了改进，在传统本安电源上增加宽输入电压、电池充电、充电管理、过放电保护等环节的电路，输出24v电压至本质安全电源电路，实现具有后备电池供电及充电保护的自适应宽输入电压本安电源，应用在矿井本安电源中。
附图说明
9.图1是本实用新型的电路图。
具体实施方式
10.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
11.如图1所示，本实用新型矿用宽输入电压单路本安电源，包括电源变换组件，场效应管g1、场效应管g2、充电管理器ic1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电阻r0、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、电感l1、可控精密稳压源ic2、保险管f14、电源模块、12v电池组dc；所述场效应管g1、场效应管g2的型号为hx807，电源变换组件的型号为pva40-27b18，充电管理器ic1的型号为hxt8675，可控精密稳压源ic2的型号为tl431，电源模块的型号为urb4824ymd-20wr3；127v-660v交流电输入电源变换组件的1脚、3脚之间，经隔离变换成18v直流电从电源变换组件的6脚、5脚输出，电容c1的两端分别与电源变换组件的5脚、6脚相连，场效应管g1的s极与电源变换组件6脚相连，场效应管g1的g极与电容c3串联后接充电管理器ic1的4脚，场效应管g1的d极与二极管d3的阳极相连，二极管d2的阴极与二极管d3的阴极相连，二极管d2的阳极分别与充电管理器ic1的8脚、电源变换组件的6脚相连，充电管理器ic1的1脚、2脚、3脚均与电容c2的一端相连，电容c2的另一端与电源变换组件5脚相连，所述电感l1的一端与二极管d3的阴极相连，电感l1的另一端分别与电阻r3的一端、12v电池组dc的正极相连，电阻r3的另一端串联电阻r2后与电源变换组件的5脚相连，充电管理器ic1的7脚连接于电阻r2、电阻r3之间，12v电池组dc的负极串联电阻r0后与电源变换组件的5脚相连，充电管理器ic1的6脚连接于12v电池组dc的负极，电阻r5的一端连接于12v电池组dc的正极，电阻r5的另一端串联电阻r4后接电源变换组件的5脚，电阻r6的一端接12v电池组dc的正极，电阻r6的另一端接可控精密稳压源ic2的k极，可控精密稳压源ic2的r极连接于电阻r4、电阻r5之间，可控精密稳压源ic2的r极连接于电源变换组件的5脚，场效应管g2的s极与12v电池组dc的正极相连，场效应管g2的g极与可控精密稳压源ic2的k极相连，场效应管g2的d极与二极管d4的阳极相连，二极管d5的阳极与电源变换组件的5脚相连，二极管d5的阴极与二极管d4的阴极相连，二极管d4的阴极与保险
管f14的一端相连，保险管f14的另一端串联电容c4后接电源变换组件的5脚，电源模块的3脚连接于保险管f14和电容c4之间，电源模块的2脚连接于电源变换组件的5脚，电源模块的4脚、6脚输出24v直流电源至本质安全电源电路。
12.本实用新型的工作原理为：
13.一、宽电压输入：输入127v-660v交流电经过pva40-27b18型电源变换组件，将电压范围127v-660v的交流电隔离变换成18v直流电源输出。
14.二、电池充电管理：18v直流电压加在hx807型场效应管g1的s极上，hxt8675型充电管理器ic1输出pwm波控制场效应管g1的g极导通与截止，电流通过场效应管g1的d极，经过二极管d3、电感l1给12v电池组充电，电池电压反馈信号送回充电管理器ic1的第7脚，电池充电电流通过取样电阻r0反馈，送回充电管理器ic1的第6脚。调整、控制场效应管g1的开关占空比，以达到限流充电目的。当电池充满时，充电管理器ic1关断场效应管g1的g极，停止充电。
15.三、电池过放电保护：12v电池组电压高于11.2v时，集成块tl431导通，k极为低电平，场效应管g2导通，电流从g2的s脚到d脚流出，电池组通过二极管d4对外供电。当12v电池放电电压低于11.2v时，集成块tl431关闭，k脚为高电平，场效应管g2关闭，g2的d脚无电流输出停止供电。其中tl431是可控精密稳压源,很多应用中用它代替稳压二极管。本电路环节实现对电池使用中过放的保护，延长电池使用寿命。
16.四、供电自动切换：电源变换组件输出的18v电压加在二极管d5左端，12v电池电压加在二极管d4左端，两个二极管谁的输入电压高则谁优先导通，另一只二极管承受反压截止关闭。本电路环节实现交流输入供电与12v电池组供电的自动切换，提供了井下设备供电的可靠性。
17.五、urb4824ymd-20wr3型24v电源模块输入11.2v至18v直流电，经过电源隔离转换，隔离升压至24v，供给后级的本安电源电路，然后由本安电源电路输出本质安全电源，此处后级的本安电源电路可以使用现有电路与之配套。
18.除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。