电源过压双重保护模块的制作方法

1.本实用新型属于矿用本质安全型设备技术领域，尤其涉及一种用于本安电源供电设备的电源过压双重保护模块。


背景技术：

2.在矿用本质安全型设备中，对各种电压等级所对应的最大电容量有明确的要求(见gb/t 3836.4-2021,表a.2电压和设备类别相对应的允许电容)。在普通的降压电源电路中，会考虑器件短路等故障情况，在短路故障施加时，输出侧的电压等级与输入侧相同，往往将电源输出侧的电容全部按照输入电源的电压等级进行计算。这种计算方式，导致整个本安电路设计时只能使用有限数值的电容。


技术实现要素：

3.为了能够在电源输出侧使用较大电容，提高电源稳定性，本实用新型设计了一种电源过压双重保护模块。
4.本实用新型是通过如下技术方案实现的：
5.一种电源过压双重保护模块，包括电源模块、降压电路、一级过压保护电路及二级过压保护电路；
6.所述电源模块前端连接有保险丝；
7.所述降压电路与电源模块相连，用于对电源模块的输入电压降压处理后输出；
8.所述一级过压保护电路分别与降压电路、保险丝相连，用于对输出电压一级保护；
9.所述二级过压保护电路与一级过压保护电路、保险丝相连，用于在一级过压保护电路故障情况下进行二级保护。
10.在本实用新型一较佳实施例中，所述电源模块采用mp2359dj-lf-z电源芯片，输入电压为9-24v。
11.与其相对应地，所述降压电路采用dc/dc降压电路，将输入电压为9-24v转换为5v dc输出。
12.为了进一步保证安全性，所述一级过压保护电路与降压电路之间连接有tvs二极管，为降压电路的输出提供瞬态过压保护。
13.作为优选，所述一级过压保护电路或二级过压保护电路由可控硅、稳压管、滤波电路连接而成。
14.本实用新型的有益效果是：该电源过压双重保护模块在短路故障施加时，输出侧的电压等级不可能达到输入侧电压，这种设计允许本安电路输出侧电容数值按照自身输出侧电压等级所要求的电容值进行评估，有效地增加了本安电路设计中的允许电容值，从而提高了电源稳定性。
附图说明
15.图1为本实用新型的电源过压双重保护模块的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
17.如图1所示的一种电源过压双重保护模块，包括相连的电源模块1、降压电路2、一级过压保护电路3及二级过压保护电路4。
18.本电路最前端为一个一次性保险丝fu1(1a 63v)，电源模块1的电源芯片为mp2359dj-lf-z，与一个dc/dc降压电路连接，该降压电路2将(9～24)v输入电源转换为5vdc输出。降压后的电源先后经过一级过压保护电路3的“第一级过压保护”和二级过压保护电路4的“第二级过压保护”，两级过压保护电路，确保了输出侧的5v dc电压不会超出合理范围。
19.其中，dc/dc降压电路的输入电路由电容c2(4.7uf)、电阻r1(330k)构成；输出电压由r2、r3电阻分压反馈确定，在本设计中，r2为20k、r3为3.9k，且电源芯片mp2359dj-lf-z的fb参考电压为0.8v，通过计算，输出电压为(20 3.9)
÷
3.9*0.8＝4.903v。电源模块的整流滤波电路由电感l1、肖特基二极管v1和滤波电容c3构成。补偿电容c4可加快开关电源的瞬态响应速度。
20.tvs二极管vs1为dc/dc降压电路的输出提供瞬态过压保护。
21.每一级过压保护电路由可控硅、稳压管、滤波电路组成。以一级过压保护电路为例，其中稳压管q1(zmm5v6)的阈值决定了过压保护电路的过压保护点。当输入侧电压过压或者短路故障施加时，稳压管q1(zmm5v6)触发动作，导致滤波电路r4(1k)、c5(470nf)的电压值逐步升高，此时可控硅q1(z0107nn5aa4)将被打通，使输出侧造成短路，然后输入侧电流突然增大并超过一次性保险丝fu1的额定值，保险丝熔断，最终实现输出侧电路的保护。根据可控硅q1(z0107nn5aa4)自身特性，一旦导通之后，导通状态将被锁定，直至保险丝熔断，可确保电源输出被可靠短路(输出切断)。
22.二级过压保护电路的保护原理与一级过压保护电路的保护原理完全相同。同时串联两级保护电路，可确保即使有一级保护电路故障的情况下依然能够安全可靠的实现保护动作。
23.最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种电源过压双重保护模块，其特征在于：包括电源模块、降压电路、一级过压保护电路及二级过压保护电路；所述电源模块前端连接有保险丝；所述降压电路与电源模块相连，用于对电源模块的输入电压降压处理后输出；所述一级过压保护电路分别与降压电路、保险丝相连，用于对输出电压一级保护；所述二级过压保护电路与一级过压保护电路、保险丝相连，用于在一级过压保护电路故障情况下进行二级保护。2.根据权利要求1所述的电源过压双重保护模块，其特征在于：所述电源模块采用mp2359dj-lf-z电源芯片，输入电压为9-24v。3.根据权利要求2所述的电源过压双重保护模块，其特征在于：所述降压电路采用dc/dc降压电路，将输入电压为9-24v转换为5v dc输出。4.根据权利要求3所述的电源过压双重保护模块，其特征在于：所述一级过压保护电路与降压电路之间连接有tvs二极管，为降压电路的输出提供瞬态过压保护。5.根据权利要求4所述的电源过压双重保护模块，其特征在于：所述一级过压保护电路或二级过压保护电路由可控硅、稳压管、滤波电路连接而成。

技术总结
本实用新型涉及一种电源过压双重保护模块，包括相连的电源模块、降压电路、一级过压保护电路及二级过压保护电路。该电源过压双重保护模块在短路故障施加时，输出侧的电压等级不可能达到输入侧电压，这种设计允许本安电路输出侧电容数值按照自身输出侧电压等级所要求的电容值进行评估，有效地增加了本安电路设计中的允许电容值，从而提高了电源稳定性。从而提高了电源稳定性。从而提高了电源稳定性。


技术研发人员：曲磬 张春树 周文俊
受保护的技术使用者：常州三恒自动化科技有限公司
技术研发日：2022.08.11
技术公布日：2022/12/13