本質安全型開關電源的研制.pdf

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

2、中釋放能量，因此，在設計本質安全型開關電源時應控制其故障時產生的電火花能量不點燃周圍可燃性氣體混合物。輸入整流濾波電路在整個電源系統(tǒng)中是存儲能量較大的一部分，也是至關重要的一部分，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電阻，目的是減小電容短路時的瞬間放電電流，從而限制火花放電能量，同時該電路還具有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，建立數學模型，利用MATLAB仿真軟件對各數學表

3、達式進行仿真分析及對輸入電流波形進行頻譜分析，驗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，保證電路的本質安全性；并驗證了串接電阻對濾波效果無明顯影響，且對功率因數稍有提高。
　　 單端反激式變換器的變壓器實質上是個儲能電感，故本電源采取的另一種本安措施就是提高開關電源的工作頻率，減小變壓器的存儲能量。
　　 本論文設計了本質安全型開關電源的主電路及過流過壓保護電路，給出了重要元器件的具體參數計算及選型分析