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基于STM32的礦用本質(zhì)安全型電源設(shè)計

作者: 時間:2012-10-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/176063.htm

  本安是本安型電氣設(shè)備的一個重要組成部分,由于煤礦的機械化,井下傳感器、彎道報警器等設(shè)備的供電,通信、報警都需要供電設(shè)備。但是井下復(fù)雜的環(huán)境,對供電設(shè)備的要求也是非常嚴(yán)格的,它要求電路的內(nèi)部和引出線無論是在正常工作還是在故障狀態(tài)下都是安全的并且產(chǎn)生的電火花不會點燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合物。本安有“ia”和“ib”兩個等級。在本文中介紹的本安電源是井下常用的“ia”等級,也就是說在一個故障,一套保護(hù)電路損壞的情況下也能繼續(xù)工作。

  1 本安電源的組成及工作原理

  1.1 電源

  本系統(tǒng)中本安電源的輸入+Vin、-Vin為48 V 直流電源,經(jīng)過DC/DC 電源轉(zhuǎn)換模塊(U1)輸出12 V直流電,U2是7805 穩(wěn)壓模塊, 把12 V 直流電穩(wěn)壓輸出5 V 電壓為比較器提供電源。圖1 中R1是第1級過流保護(hù)采樣電阻,R2是第2 級過流保護(hù)采樣電阻, 采樣電阻把電流值轉(zhuǎn)換為電壓值GND1、GND2以便使用 進(jìn)行過流監(jiān)控。

圖1 工作原理

圖1 工作原理

  1.2 主回路

  由于本系統(tǒng)是 的本安電源的監(jiān)控,圖2 是主回路, 圖中UrU1、UrU2和UrUrout

  是采樣電壓, 通過監(jiān)控這3 個電壓值就可以確定本安電源是否過壓。當(dāng)BH1是低電平的時候Q4不導(dǎo)通、Q3截止,那么本安電源就沒有輸出;當(dāng)BH1是高電平的時候Q4、Q3導(dǎo)通,Q1、Q2

  也導(dǎo)通。由于Q1、Q2導(dǎo)通UrU2上就有采樣電壓,BH2的電平高低決定R24上的電壓是否為零。所以,只有當(dāng)BH1和BH2同時為高電平的時候本安電源才有輸出,其中任何一個是低電平本安電源就進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),這就是主回路的雙重保護(hù)。

圖2 主回路

圖2 主回路

  1.3 保護(hù)電路

  本系統(tǒng)中的保護(hù)電路有過流保護(hù)和過壓保護(hù)及其恢復(fù)電路。此系統(tǒng)是“ia”等級的本安電源,所有保護(hù)電路都有2 級, 本文只介紹其中的1 級。第2級和第1 級的電路是相同的。

  (1)過流保護(hù)

  圖1 中的采樣電阻把電流值轉(zhuǎn)換為電壓值GND1、GND2.圖3 中調(diào)節(jié)變阻器R32設(shè)定過流保護(hù)

  值為800 mA,采樣電壓GND1 通過U3放大,然后通過比較器U4和設(shè)定的電壓值相比較控制BH1.當(dāng)GND1 大于設(shè)定值時,比較器輸出為低電平,本安電源沒有輸出。同時放大后的GND1 經(jīng)過電壓跟隨器U5連接到STM32 的AD 轉(zhuǎn)換管腳,以便對其進(jìn)行軟件監(jiān)控。第2 級過流保護(hù)同理。

圖3 過流保護(hù)

圖3 過流保護(hù)


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