[实用新型]一种本质安全型电源的电火花限制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种适合使用在矿用电源上的本质安全型电源电火花限制装置。

背景技术

目前，我国本质安全型（简称本安）的防爆电气产品的需求越来越大，同时要求这些产品在规定的试验条件下，其电路所产生的电火花不能点燃规定的爆炸性气体混合物。对于电气设备来讲，电源部分的本安特性非常重要，它是整个设备的能源核心，同时又是电气设备产生电火花的根源。而电火花的本质在于两点：一是电压；二是电流。电压越高，产生的电火花越大；同样，电流越大，产生的电火花也越大。

由于电气设备的供电特性，电压基本不能改变，所以在电火花试验中，我们需要尽可能地限制火花放电中的电流，将电火花电流限制在稍高于设备的最高工作电流以内。由于电火花试验中的火花放电时间非常短，几乎是纳秒级别的，一般电流限制电路的响应速度远远不够，所以，在不采用本实用新型的技术方案的情况下，现有的普通电流限制电路在本安试验中是很难通过试验，达到本安电路的要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种本质安全型电源的电火花限制装置，能够迅速地限制电源的电流，过流时间只有几个或者几十个纳秒。整个电路不需要高速的运算放大器，在各种实验条件下均能很好地抑制电火花的产生，具有很好的防爆特性。所述技术方案如下：

一种本质安全型电源的电火花限制装置，包括：

电源正极输入端、电源负极输入端、正极输出端和负极输出端，所述电源正极输入端和外接电源的正极相连，所述电源负极输入端与外接电源的地线相连，所述正极输出端和负极输出端之间连接外接负载；

电流检测及电流突变限制模块，连接在所述电源正极输入端与所述正极输出端之间，用于对电源电流取样并转换成电压信号，提供检测电压，还用于限制电源电流的突变；

预设电压提供模块，与所述电源正极输入端和地线相连接，用于提供预设电压，该预设电压对应于电源的安全阈值电流；

电压比较模块，分别与所述电流检测及电流突变限制模块和所述预设电压提供模块相连接，用于产生控制信号；

反馈电路模块，分别与所述电流检测及电流突变限制模块和保护电路模块相连接，还与所述负极输出端相连接，用于产生反馈控制信号；

保护电路模块，分别与所述电压比较模块和所述反馈电路模块相连接，还与所述负极输出端相连接，根据所述控制信号和反馈控制信号来控制是否增加整个回路的电阻。

进一步的，所述电流检测及电流突变限制模块包括采样电阻和电感，所述采样电阻和所述电感相串联。

进一步的，所述电感为差模电感。

进一步的，所述电压比较模块进一步包括：

第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻相串联，连接在所述正极输出端和所述电源负极输入端之间，所述第一分压电阻和第二分压电阻的连接点作为第一采样电压输出端，用于对检测电压分压，提高采样电压一；

第一电压比较器，用于比较所述采样电压一和所述预设电压的大小，输出比较的结果作为控制信号；

充电二极管、放电二极管和电容，所述充电二极管的阳极与所述第一采样电压输出端相连接，阴极与所述电容相连接，同时与所述放电二极管的阳极相连接，所述放电二极管的阴极与所述电源正极输入端相连接，所述电容的另一端与所述第一电压比较器的输出端相连接，所述充电二极管、放电二极管和电容组成的部分，用于防止第一电压比较器的输出抖动。

进一步的，所述反馈电路模块进一步包括：

第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和第四分压电阻相串联，连接在所述正极输出端和所述电源负极输入端之间，用于对检测电压分压，提高采样电压二；

第二电压比较器，用于比较所述负极输出端对地的电压和所述采样电压二的大小，输出比较的结果作为反馈控制信号。

进一步的，所述保护电路模块包括：

保护电阻，一端与所述负极输出端相连接，另一端接地；

第五分压电阻和第六分压电阻，所述第五分压电阻一端与所述第一电压比较器的输出端相连接，另一端作为分压点与第六分压电阻相连接，所述第六分压电阻另一端接地；

第一开关器件，所述第一开关器件的控制端与所述第一电压比较器的输出端相连接，所述第一开关器件的输入端与所述分压点相连，所述第一开关器件的输出端接地；

第二开关器件，所述第二开关器件的控制端与所述第一开关器件的输入端相连，所述第二开关器件的输入端连接所述负极输出端，所述第二开关器件的输出端接地；