[发明专利]直流安全栅

说明书

技术领域

本发明属于直流电源类电子设备，特别涉及一种应用于易燃、易爆环境中， 处于非本安直流电源和本安负载设备之间的安全栅。

背景技术

煤矿井下综采工作面等易燃、易爆环境的直流用电设备必须是本质安全 (简称本安)产品，如在液压支架的电控系统中，支架的电控系统本身符合本 安要求，但在许多应用场合，给该电控系统提供电能的直流稳压电源是非本安 产品。

直流稳压电源把交流电转换为低压直流稳压电，一般情况下，直流稳压电 源具有较低的输出电阻和较大的输出储能参数，即输出电感和输出电容较大。

根据煤矿安全要求，煤矿井下使用的本安电子产品及其连接(本安)电缆， 对其储能参数(分布电容及电感)有一定的限值要求，不能超过设定的安全数 值。当发生短路时，本安电子产品(包含连接本安电缆)的储能元器件上储存 的能量快速释放，产生的火化能量不能引起安全事故。

因此，需要在非本安的直流稳压电源与本安的负载设备之间设置其本身符 合本安要求的直流安全栅。

中国专利200510043076.3公开了一种恒功率输出的高压大功率安全栅，在 接入交流电网的输入滤波电路、整流滤波电路的基础上，在整流波滤电路后接 有能量限制电路，解决了一般直流稳压电源存在较大输出储能参数带来的故障 情况下火花能量的问题，但存在如下不足：

1、只能对负载设备的过流和短路故障进行检测，而不能检测负载设备的 过压故障，安全性不足；

2、在负载设备出现过流和短路故障时，主控制开关是通过正反馈电路逐 渐截止以抑制火花能量，响应慢而造成安全性不足；

3、其输入电压检测仅具有功率恒定调节的作用，而不能在输入电压过低 或过高时控制电源的通断，存在过低电压使能量抑制电路不能正常工作及过高 电压而使安全栅本身出现故障的安全隐患；

4、其输出端不具有缓慢上电功能，在给容性负载供电时，易造成瞬间冲 击。

发明内容

本发明的目的是解决现有直流安全栅存在的安全性不足和接容性负载易 造成瞬间冲击的问题，提供一种直流安全栅，可以隔离一般直流稳压电源较大 的输出储能参数，对输入进行限压，输出缓慢上电及多级本安保护，因而安全 性更高且对容性负载供电不易造成冲击。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

直流安全栅，包括依次连接的下述电路

输入级，具有受输入电压控制的第一电子开关；

第一本安保护级，具有在过压、过流、短路故障下断开而在上述故障消除 后接通的受控第二电子开关；

第二本安保护级，具有在过压、过流、短路故障下断开而在上述故障消除 后接通的受控第三电子开关；

输出级，具有输出电压缓升电路和延时接通本级电路与负载的受控第四电 子开关。

所述输入级还包括一端与第一电子开关的控制端连接的施密特电压检测 电路，该检测电路的其中另一端连接输入电压；当输入电压低于第一电子开关 的第一控制阀值，施密特电压检测电路向第一电子开关的控制端发出关闭信 号，第一电子开关处于关闭状态；当输入电压上升到第一电子开关的第二控制 阀值，施密特电压检测电路向第一电子开关的控制端发出接通信号，第一电子 开关接通输入电压和第一本安保护级；当输入电压从超过第二控制阀值的高压 回落到第一电子开关的第三控制阀值，施密特电压检测电路向第一电子开关的 控制端发出接通信号，第一电子开关接通；所述输入级的输入电压从第一电子 开关的第二控制阀值继续上升到第四控制阀值时，施密特电压检测电路截止输 入电压，使其不输入第一电子开关。

所述第一本安保护级、第二本安保护级还分别包括能够检测输出级的过 压、过流和短路情况的故障检测电路，该检测电路的一端与输出级的输出端连 接，另有一端连接有单稳态电路；对于第一本安保护级，所述单稳态电路与第 二电子开关的控制端连接，对于第二本安保护级，所述单稳态电路与第三电子 开关的控制端连接。

所述输出级的输出电压缓升电路包括充电电容、充电电容的充电电路、其 输出端连接在输出级之输出端的可调线性稳压器，输出级还包括延时器，可调 线性稳压器的可调端电压随充电电容的电压同步变化，延时器的一端与第四电 子开关的控制端连接。