[发明专利]开关电源

说明书

本发明涉及一种制造性价比高、在爆炸危险区域中可用的用于向用电装置(S)供应被控制在期望值(U_s)的输出电压(U_out)的开关电源，包括：供应路径，所述供应路径包括经由驱动器(3)控制的开关控制器(5)、连接在所述开关控制器(5)后面的电流隔离变压器(7)、以及连接在所述变压器(7)后面的整流器(11)，所述整流器(11)包含输出电路(9)，所述用电装置(S)可连接至所述输出电路(9)的输出；以及反馈路径，经由所述反馈路径，向所述驱动器(3)馈送经由光源(13)和光接收器(15)发出的并且反映所述输出电压(U_out)的信号，基于所述信号，所述驱动器(3)经由所述开关控制器(5)的对应操作将所述输出电压(U_out)控制在所述期望值(U_s)，其特征在于，所述反馈路径包括：调压器(19)，所述调压器(19)将跨所述光源(13)降低的电源电压调节至低于所述期望值(U_s)的固定值，以及电流调节器(21)，所述电流调节器(21)将流经所述光源(13)的电流调节至与所述输出电压(U_out)对应的电流值。

技术领域

本发明涉及一种向用电装置供应被控制在期望值的输出电压的开关电源，包括：供应路径，该供应路径包括经由驱动器控制的开关控制器、连接在开关控制器后面的电流隔离变压器、以及连接在变压器后面的整流器，该整流器包含输出电路，用电装置可连接至该输出电路的输出；以及反馈路径，经由该反馈路径，向驱动器馈送经由光源和光接收器发出的并且反映输出电压的信号，基于该信号，驱动器经由开关控制器的对应操作将输出电压控制在期望值。

背景技术

这种类型的开关电源用于，例如，向工业测量技术中安装的电子装置(例如，诸如测量装置、传感器、测量和/或控制电路或者信号处理器等电子装置)供应由开关电源供应的并且被控制在预定期望值的输出电压。

用于产生被控制在预定期望值的输出电压的开关电源通常包括供应路径和反馈路径。供应路径用于接收被供应至输入侧的开关电源的电能，以转换该电能并且经由开关电源的输出来供应电能。反馈路径用于将被应用至输出的反映输出电压的信号引导回输入侧，基于该信号，借助在输入侧上提供的控制将输出电压控制成预定期望值。

有大量的应用，在这种情况下，应用受控的开关电源来向爆炸危险区域中的用电装置供电。在爆炸危险区域中，除了其它之外，严格的安全规范准则的目标是防止形成火花，在给定情况下，形成火花可能会触发爆炸。除此之外，通常，在爆炸危险区域中仅允许使用开关电源，开关电源的可经由外部能量源馈电的一次侧与向用电装置供电的二次侧电流隔离。在受控的开关电源的情况下，因此，在供应路径和反馈路径两者中，在任何情况下，都存在电流隔离，这满足在使用位置处要求的爆炸保护安全规范。

例如，在国际电工委员会(IEC)2012年1月27日版公布的标准IEC 60079-11中也能找到对应的安全要求。例如，在第11部分中，存在对满足爆炸保护等级本质安全(Ex-i)的隔离要求的电流隔离规范。根据该规范，可以经由固定绝缘来进行针对该保护等级足够的隔离，对于电压范围到高达60伏直流的应用，该隔离的厚度必须至少为0.5mm，而对于电压范围高达230伏交流的应用，该隔离的厚度必须至少为1mm。可替代地，也可以使用空气间隙，对于电压范围到高达60伏直流的应用，该空气间隙的宽度必须至少为3mm，而对于电压范围高达230伏交流的应用，该空气间隙的宽度必须至少为10mm。

为了保持这些规范，在反馈路径中可以应用具有相对地大的绝缘电阻的光耦合器。然而，满足这些要求的可从市场获得的光耦合器相当昂贵，即使是大量订购也相当昂贵。

信号发送器提供了明显更高性价比的替代方案，该信号发送器包括光源和单独的光接收器，该光接收器将撞击在光接收器上的光转换为电变量。因此，例如在DE 10 2010012 064A1中描述了一种离散构造的信号发送器，该信号发送器包括光源(例如，红外发光二极管)，该光源设置在电路板的一侧上并且通过电路板发送光，该光然后被设置在电路板另一侧上的光接收器接收。