[实用新型]一种本质安全型工业以太网交换机电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交换机电源电路，具体涉及一种本安型工业以太网交换机电源电路。

背景技术

随着以太网技术的飞速发展，尤其是以太网传输速率的提高和以太网交换技术的发展，使以太网全面应用于工业控制领域成为可能。以太网网络具有数据处理速度快、数据处理容量大、接入点多等优点，愈来愈广泛的应用于各种现场通信的场合中，于是，针对不同行业对交换机的性能提出了不同的要求。本文主要涉及工业以太网交换机在煤矿行业环境中应用的安全问题。

目前，煤矿工业以太网本质安全型交换机出现采用3.3V直流电源供电，但交换机内部主要工作芯片的工作电压还包括1.2V，且工作电压上的负载电流很大，因此在交换机内部必须配备低压转换的电路，实现3.3V电压转换1.2V电压的功能。

现有实现低压转换的方案中，一是存在转换效率低的问题，二是大多电路结构复杂，外围器件多等缺点，影响交换机的本质安全。

实用新型内容

本实用新型提供了一种1.2V本质安全型的交换机电源电路，该电路高达90％以上的转换效率能降低交换机的功耗，提高交换机的本质安全。

系统的低功耗设计，依赖选用高效、结构简单的电源方案和电源设计，本实用新型的创新就在于高效、电路结构简单。

本实用新型设计了一种本质安全型工业以太网交换机电源，连接在3.3V直流主供电源的输出端和1.2V直流负载输入端之间，其关键在于：包括DC/DC降压芯片IC，至少一个前级滤波电容C1、后级滤波电容C5、电阻反馈网络R1和R2、补偿网络R3和C4以及软启动电容C3，其中：

所述降压芯片IC的电源输入端VIN以及使能端EN连接3.3V电源，GND端直接接地，在所述电源输入端VIN与接地端GND之间跨接有前级滤波电容C1，所述电容采用小封装的贴片陶瓷电容，所取容值满足本质安全要求；所述降压芯片的电源输出端VOUT1、VOUT2与接地端GND之间跨接后级滤波电容C5；所述降压芯片的输出端VOUT还与所述电阻网络R1、R2连接，R1跨接于所述降压芯片的输出端VOUT与反馈输入端FB之间，R2跨接于反馈输入端FB与GND之间；所述补偿网络R3、C4跨接于所述降压芯片的输出端VOUT与反馈输入端FB之间；所 述软启动电容C3跨接于所述降压芯片IC的软启动输入端SS与GND之间。

所述前级滤波电容还并联有第二前级电容C2；所述后级滤波电容还并联有第二后级电容C6；所述电容均采用小封转的贴片陶瓷电容。

输入主供电源采用本质安全型3.3V直流电源，由于所述电路中后级电流大，为使1.2V输出电压稳定，特在输出反馈环路上增加补偿网络以改善整个电路的稳定性。

所述降压芯片IC是LMZ10505，该LMZ10505的第1脚与第2脚并联作为输入端连接所述3.3V直流主供电源，第3脚作为软启动输入端连接所述软启动电容C3，第4脚作为接地端接地，第5脚作为反馈输入端与所述反馈网络R1、R2连接，第6脚与第7脚并联作为输入端连接所述后级滤波电容。

采用低压差DC/DC电源芯片LMZ10505为交换机主板提供稳定的的1.2V工作电压；使用该芯片可以在压差为0.8V的情况下输出稳定的1.2V的工作电压。

附图说明

附图是本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

本实用新型主供电源采用3.3V输入，采用高效的DC/DC电源方案将3.3V转换成系统需要的1.2V的工作电压，负载能力能达到5.0A，电源转换效率能达到90％以上，该电路的关键在于：包括DC/DC降压芯片IC，至少一个前级滤波电容C1、输出电容C5以及电阻。

本实用新型电路中考虑到的电源转换的效率，采用LMZ10505模块级降压转换器。所述降压IC的电源输入端VIN以及使能端EN连接3.3V电源，GND端直接接地，在所述电源输入端VIN与接地端GND之间跨接有前级滤波电容C1；所述降压芯片IC的电源输出端VOUT1、VOUT2与接地端GND之间跨接后级滤波电容C5；所述降压芯片IC的SS端通过电容C3与GND跨接，组成电源的软启动电路；所述降压芯片的输入端通过一分压网络连接到芯片的FB端，组成反馈电路。在本电路中滤波电容均采用贴片的陶瓷电容。

实用低压差DC/DC电源芯片LMZ10505为交换机主板提供稳定的的1.2V工作电压；实用该芯片可以在压差为0.8V的情况下输出稳定的电压。

根据GB3836.4-2000中容性电路火花放电最小点燃电压试验曲线，取安全系数K＝1.5，即考察电压为U＝3.3V*1.5＝4.95V的情况可得到对应的最大电容为100μF，本电路中电容取47μF，此时电容的储能为Wc＝C*Vo²*1/2＝0.256mJ，该能量值是满足本质安全要求的。