本質(zhì)安全型開關(guān)電源的研制.pdf

1、煤炭、石油、天然氣等危險(xiǎn)性環(huán)境中的用電設(shè)備越來越多被設(shè)計(jì)成本質(zhì)安全型，電源是電氣設(shè)備的“心臟”，因此，它的本質(zhì)安全性設(shè)計(jì)是整個(gè)本安系統(tǒng)的基礎(chǔ)。本課題將成熟的開關(guān)電源技術(shù)應(yīng)用到本質(zhì)安全電路研究中，基于單端反激式變換器，研制了一款18V/1A輸出的本質(zhì)安全型開關(guān)電源。該電源體積小，成本低，輸入與輸出電氣隔離，可實(shí)現(xiàn)多路本質(zhì)安全輸出，可為危險(xiǎn)性環(huán)境下的各類用電設(shè)備提供不同電壓等級的工作電壓。
　　 電容短路、電感斷路時(shí)能產(chǎn)生電火花，集

2、中釋放能量，因此，在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型開關(guān)電源時(shí)應(yīng)控制其故障時(shí)產(chǎn)生的電火花能量不點(diǎn)燃周圍可燃性氣體混合物。輸入整流濾波電路在整個(gè)電源系統(tǒng)中是存儲能量較大的一部分，也是至關(guān)重要的一部分，因此，本論文著重研究了這部分電路，采取的本安措施是在輸入濾波電容上串接一個(gè)電阻，目的是減小電容短路時(shí)的瞬間放電電流，從而限制火花放電能量，同時(shí)該電路還具有PFC功能。還具體分析了電容串接電阻電路短路火花放電特性，建立數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB仿真軟件對各數(shù)學(xué)表

3、達(dá)式進(jìn)行仿真分析及對輸入電流波形進(jìn)行頻譜分析，驗(yàn)證了該方法能有效減小電容的瞬間放電電流，從而減小放電能量，保證電路的本質(zhì)安全性；并驗(yàn)證了串接電阻對濾波效果無明顯影響，且對功率因數(shù)稍有提高。
　　 單端反激式變換器的變壓器實(shí)質(zhì)上是個(gè)儲能電感，故本電源采取的另一種本安措施就是提高開關(guān)電源的工作頻率，減小變壓器的存儲能量。
　　 本論文設(shè)計(jì)了本質(zhì)安全型開關(guān)電源的主電路及過流過壓保護(hù)電路，給出了重要元器件的具體參數(shù)計(jì)算及選型分析