矿用本质安全开关电源的研究

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矿用本安开关电源的设计与性能研究

该电路的设计需要大容量的电容支持，与整流器并联，存在于输入端与负载端之间。通过检测电路的状态，检测电容的直流电压等，依据产生不同的特性获得最佳的直流电压。该电路损失因数相对较低，设计的优越性较强。所设计的输入整流滤波电路
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在普通电路的基础上进行改良，改良内容主要包括在原本电路基础上添加电容器和二极管，可供选择的连接方式为串联或并联。输入整流滤波器的电路如图 1 所示。
本安安全型直流高压开关电源和普通直流高压开关电源的主要区别之处在于，在开关电路可能发生
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2021 年 3 月 25 日第 38 卷第 6 期
Telecom Power Technology
Ｍａｒ．２５，２０２１，Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．６
开关故障时，本安安全型直流高压开关电源将出现火花，所需要释放出来的最大能量电流控制在一定安全能量范围内。对于那些输出电路功率小，并且需要无恒流电压稳定的电路，要求所需的直流稳压开关电源具备高输出特点，可直接在一个输出输入端内部连接限流稳压电阻，或者通过增大任一开关电源内部的限流外阻容量，降低输出控制电路最低限能，保证电源高输出。而对于那些输出电路功率较小，为保证所需的各种本安型直流稳压开关电源满足恒流电压稳定的高输出要求，不仅需要具备恒流稳压或者恒流限压及约束和控制恒流短路功能，还要保证电流过载或者存在限压短路，且可快速控制切断超负荷过流电压等。依据安全保护措施，减少控制电路输出能量，保证开关电源能够满足各种本安上安全和稳定的高性能输出要求。过载整流减压保护控制电路的过载整流减压保护方式包括 3 类，分别为三级限流型、截流型以及三级减压过载电流型。这 3 类可以广泛应用于不同的过流保护控制电路，但均需严格要求其过流保护电路动作快且稳定，并必须具有良好的保护性能 [5]。

矿用本质安全型开关电源的研究

矿用本质安全型开关电源的研究随着科技的发展和矿业的不断深入，矿山安全问题日益凸显。

矿山作为一个复杂的工作环境，存在着极高的危险性和不可预测性，因此对于矿山设备的安全性要求也越来越高。

在矿山中，电源是设备正常运行的基础，因此矿用本质安全型开关电源的研究显得尤为重要。

本质安全型开关电源是一种能够在异常情况下自动切断电源，以保护设备和人员安全的电源装置。

它具有以下几个特点：首先，它能够自动检测电流、电压等参数，并在出现异常情况时迅速切断电源，避免事故的发生。

其次，本质安全型开关电源采用了防爆技术，能够有效地防止火花、电弧等危险物质的产生和蔓延，减少爆炸风险。

第三，该电源还具备过载保护、短路保护等功能，能够有效地防止电路过载和短路引起的事故。

矿用本质安全型开关电源的研究主要集中在以下几个方面：首先，如何提高电源的安全性能，尽量减少事故的发生。

研究人员通过对电源的结构、材料等进行改进，使其更加耐高温、耐压、抗干扰能力更强。

其次，如何提高电源的自动监测和切断功能，使其能够在异常情况下迅速切断电源，避免事故的发生。

研究人员通过引入先进的传感器技术、智能控制技术等手段，提高电源的自动监测和切断能力。

第三，如何提高电源的防爆能力，减少爆炸风险。

研究人员通过采用防爆材料、防爆结构等措施，提高电源的防爆能力。

矿用本质安全型开关电源的研究对矿山的安全生产具有重要意义。

一方面，它能够保护设备和人员的安全，在异常情况下及时切断电源，减少事故的发生。

另一方面，它还能够提高矿山的生产效率和经济效益，减少因事故造成的停工和损失。

因此，加强对矿用本质安全型开关电源的研究，提高其安全性能和可靠性，对于矿山的安全生产具有重要的现实意义。

综上所述，矿用本质安全型开关电源的研究是目前矿山安全领域的热点问题。

通过对电源的结构、材料等进行改进，提高其安全性能和可靠性，能够有效地保护设备和人员的安全，提高矿山的生产效率和经济效益。

因此，在今后的工作中，需要进一步加。

探讨本质安全防爆电路的设计

探讨本质安全防爆电路的设计在科学技术的不断发展下，各行业的本质安全防爆电路的设计要求越来越高，尤其在煤矿井下作业中，本安电源的使用频率也越来越高，其对于参数的要求也逐渐提升，使得本质安全防爆电路设计成为了一项重要的安全供电设备。

标签：本质安全；防爆电路；设计1 前言本质安全电路防爆设计，主要是对电气参数进行合理的设计与分析，进而有效控制电火花能量，确保本质安全型的设备或是电路在正常运行、故障状态下所产生的热效应与电火花不至于引燃爆炸性的气体混合物，造成严重的爆炸事件。

因此，需要在电感电路、电阻电路、电容电路中，通过降低电流或电压的方式，确保其安全系数达到要求。

2 电路防火花的设计分析2.1 电感电流防火花设计在电感电流中，电感元起作为重要的储能元件，可将电路能量通过磁能形式加以储存，让电路在出现关闭时，将能源进行释放。

电感电流火花放电相对复杂，其火花放电的能源有的来自于电感元件的自身能量，有的来自于电源。

在电感电流出现断开时，除了电感电流会出现火花放电，电感元件的磁场储能依然会出现放电。

而在这个过程中，电路电极会迅速地切断，期间电极的电阻会大大增加，而电流则会极速下降，发生较大的电流变化，并会在电极间隙的位置发生较高的感应电动势，导致电感在储能放电的间隙位置发生放电。

当电感电路切断时，电火花会在较短时间內集中在某一空间，且能量巨大，很容易导致爆炸性混合物点燃。

若电感电路的电感相对较小，放电火花就会较为分散且巨大，不容易点燃爆炸性的混合物。

因此，若电感电路的电源电压相同，点燃的电流也会存在差异。

且电感电路点燃的电流，比电阻电路点燃的电流还小。

在设计过程中，要结合电感储能放电时对放电火花的影响进行充分的分析，在电感电路发生闭合时，不会导致电流因为突变而出现放电火花，点燃易爆炸的混合物或气体。

2.2 电阻电路防火花设计电阻电路出现火花放电，主要是由于电阻电路没有储能元件，在发生通断时，火花能源主要来自于电源，在电路断开之后，电极接触面会极速减小，而接触位置的电流密度则会急剧增加，在这种高电流及高电压的情况下，电流就会融化为金属熔桥。

煤矿用本质安全型电源设计理论研究

2020年10月第 49 卷第 5 期・48・中国矿山工程China Mine Engineering煤矿用本质安全型电源设计理论研究Research on design theory of intrinsically safe power supply for coal mine杨晓丹（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺113122）摘要:过电压保护、过电流保护及短路保护电路是煤矿用本质安全型电源普遍采用的电路。

随着煤矿井下监控检测类仪器仪表类产品越来越广泛，对供电电路的本质安全型电源要求也越来越高，本文介绍了几种煤矿用本质安全型电源的设计方法，其中详细介绍了关于过压保护和过流保护电路的工作原理。

关键词：本质安全型电源；保护电路；过电压；过电流；PWM 控制器Abstract : Overvoltage protection ，over-current protection and short-circuit protection circuit are widely used in coal mine intrinsically safe power supply. With the coal mine underground monitoring and testing instruments and meters products are more and more widelyused ，the requirement of intrinsically safe power supply for power supply circuit is also higher and higher ，this paper introduces severaldesign methods of intrinsically safe power supply for coal mine ， the working principle of over-voltage protection and over-current protection circuit is introduced in detail.Key words : intrinsic safety power supply ； protection circuit ； overvoltage ； overcurrent ； PWM controller文章编号：1672-609X (2020)05-0048-05 中图分类号：TD611文献标志码：A ________________作者简介：杨晓丹(1980 -)，女，汉族，黑龙江省鸡西人，工程师，本科生，从事煤矿井下防爆产品相关工作。

煤矿防爆电器中大容量本质安全电源的探究

煤矿防爆电器中大容量本质安全电源的探究煤炭科学研究总院沈阳研究院检测中心113122电气装置系统中可以通过某些昔施把非本质安全输人装换为本质安全输出，在爆炸性的环境中，一般要求关联电气设备内部要安装非能量限制电路和能量限制电路，而且在实际的结构中要防止非能量限制电路对能量限制电路造成影响，因为能量限制电路是本质安全电源的核心部位朱质安全输出需要能量限制电路来完成，在限制电路中，通过对其中能量的控制。

利用可靠性较高的控制电路参数把元件表面和导线的发热温度控制在规定气体混合物的燃点之下，把内在潜伏的火花能量限制在可点燃气体混合物的能量之下在规定故障和正常工作的条件下，如果电路产生的任何热效应或电火花都不能点燃环境中规定的爆炸气体，那么这种电路称为本质安全电路，：文章对于煤矿电器设备而言，防爆安全极为重要性，因此，要求煤矿防爆电器必须具备本质安全方面的点。

未文重点就由8098单片机所构成的大容量本安电源进行了分析，并就如何解决煤矿防爆电器始终处于本质安全的工作状态进行了研究，希望能为相关领域的研究提供借鉴。

煤矿防爆电器；本质安全电源；大容量作为一种兼监控、检测、通讯、报警及控制于一体的供电设备。

苯质安全电源无论是在石油化工领域，还是煤矿、纺织领域均具有十分广泛的应用。

特别对于煤矿生产领域，本质安全电源的应用尤为普遍，其能够为其他相关本质安全设备进行所需电源的提供，以确保电气设备的正常运行，因而是实现煤矿生产自动化的关键性防爆设备之一本文重点就煤矿防爆电器中本质安全电源的相关内容进行了研究，希望能够推动煤矿电器设备的安全运行，：、本质宏封、少广电器中大容量本质安全电煤￥质安全防爆回路主要是由一本质安全现场仪表以及作为回路能量限制关联设备的安全栅等组成的对于目前矿井下所采用的本质安全防爆回路而言，其回路限能设备的用电参数值需要满足有关规定的要最：由于我国煤矿中大容量质安全电源的应用仍存在着不少问题。

因此。

矿用本安电源的设计探讨

矿用本安电源的设计探讨作者：龙芃君来源：《名城绘》2019年第01期摘要：随着人们对安全的重视，本质安全型电路在矿井中的使用越来越广泛。

本质安全型电路是指在正常工作和规定的故障条件下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。

在矿井等存在易燃、易爆气体的工作环境中，需要电气设备考虑到电路中的电压、电流等情况，防止由于过流或过压产生的火花点燃井下气体引发事故。

作为电气化装置的供电核心，电源成为本安电气设备的最关键环节，因此矿用本质安全型电源的技术水平和质量要求越来越受到人们的重视。

本安电源是指在正常工作和故障状态下，其输出的最高电压、最大电流均具有本安性能的电源。

本文主要就矿用本安电源的设计展开了探讨。

关键词：矿用；本安电源；设计1、本安电源整体组成本安电源整体组成原理框图如图1所示，变压器一次设有多个输入抽头，接线时只需根据现场的实际电压等级选用对应等级的抽头和公共零线接入即可。

不同电压等级的交流输入经熔断器进隔离变压器相应的输入端，不管隔离变压器的一次选用那种电压等级，其二次输出都为33V。

将变压器的输出连接到AC/DC转换器。

AC/DC输出的直流电压，一路经充电电路对备用蓄电池充电，贮存电能；另一路经DC/DC稳压环节得到稳定的电源输出。

为满足本质安全性能要求，采用截止式双重过流过压保护。

当交流电停电时，蓄电池中贮存的电能通过稳压环节放电，保持稳定的电源输出，实现不间断供电功能。

电池开关的作用是本设备在储存期间手动断开电池，防止放置太旧电池电量过放。

2、矿用本安电源的设计2.1隔离稳压电路隔离稳压电路的主要功能是实现电源输出的稳压和非本安电源输入端和本安电源输出端的隔离。

稳压能够使宽范围的电压输入转化为恒定的电压输出。

隔离使电源的输入与后续电路不共地，使电路避免由电涌和接地回路的过压、过流造成损害。

隔离稳压电路的核心是URA2412ZP-6WR3模块，其电压输入范围在9～36V，输出功率为6W，采用模块化的电路可大大精简电路，增加电路的可操作性。

煤矿井下安全开关电源设计思路探析

科技创新与应用Ｉ２０１５年第２０期
科技Байду номын сангаас创新
煤矿井下安全开关电源设计思路探析
李超
（凉山州益门煤矿，四川会理６１５１０４）摘要：近年来，伴随着煤矿生产设备在井下的广泛使用，在电源线路出现线路老化或者使用不当的情况下，产生短路、漏电或者电火花等事故的机率明显增加，对煤矿生产ｖＸ７Ｚ：ｒ－／，．的生命安全造成极大隐患。因此，必须高度重视煤矿井下安全开关电源设计工作，采取有效措施，确保电路安全运行和煤矿的安全生产。关键词：煤矿；安全开关；电源；设计煤炭在我国的能源结构中占有重要地位，我国的煤炭产量占世１．３电感在电容火花放电中的影响界煤炭总产量的３５％以上。但是，在煤炭的生产过程中，由于各种因由于煤矿井下安全电源线路回路中同时存在电容、电感这两种素的影响，矿井下会产生大量的易燃易爆气体以及粉尘等，极易引储能元器件，而电感的存在会对煤矿井下安全开关电源的设计产生发爆炸以及火灾等事故，对煤矿生产以及工人的生命财产安全造成出一定的影响。因此，要高度重视电感及其在电容火花放电中的影严重影响。近年来，随着科学技术的快速发展，很多检测仪器、通讯响进行研究。研究表明，煤矿井下安全电源电路中的初始电压以及设备、监控系统以及报警装置等被广泛运用到煤矿井下生产过程所选取的电感数值的不同，都会对电容火花放电过程中电流的变动中。这些用电设备在煤矿生产中，由于各种因素的影响，可能会产生情况产生出明显的影响。而由于电阻的存在，会对电容火花放电造短路、漏电以及电火花等事故，煤炭井下用电安全问题已经引起社成一定的能量损耗，因此，通过串联电感能够在一定程度上减缓电会的高度关注。容火花放电的电流增长速率，使其延迟达到电流峰值的时间，从而１煤矿井下安全开关电源电路放电特性分析避免煤矿井下危险环境中可燃气体的爆炸。在当前我国的能源结构中，煤矿仍然是支撑我国经济社会发展２煤矿井下安全开关电源的设计的重要组成部分。在煤矿井下生产过程中，由于各种因素的影响，难由于在煤矿井下的易燃易爆的危险环境下工作，因此，与一般免会发生爆炸等危险，造成严重的人员伤亡以及财产损失等。因此，的开关电源相比，安全开关电源具有特殊要求。首先，必须有安全保在煤矿井下生产中，应当高度重视安全开关电源设计。根据煤矿井护电路限制能量。依靠安全保护电路，煤矿井下安全开关电源可以下安全开关电源的要求，应当严格控制电路的火花放电能量，包括有效限制故障状态下火花放电能量，包括限制放电电压、电流以及电路放电的电流、电压以及放电时间等。同时，煤矿井下安全开关电放电时间等。在安全开关电源的输出功率小，对电压的稳定性要求源还应当具有稳压、限流等功能，并且能够在特殊情况下采取快速不高的时候，可以通过在电源输出端进行串联限流电阻的方式降低切断保护措施，确保满足煤矿安全生产的相关要求。而由于煤矿井放电能量。如果安全开关电源的输出功率较大，就应当加入过流、过下安全开关电源电路中含有很多电容、电感等储能元器件，这些元压多重保护电路，确保安全开关电源的安全输出。其次，重视电气隔器件会对电源电流的输出产生直接影响。因此，在对煤矿井下安全离。电气隔离指的是安全开关电源的输出端与输入端要有电气隔开关电源进行设计的时候，首先应当熟悉电容、电感放电等过程，掌离，防止能量由非本安的输入端传递至输出端，对输出端的安全性握其放电的基本原理，在此基础上，才能设计出符合安全要求的煤能产生不利影响。在多路输出时，一定要进行隔离处理，以限制火花矿井下安全开关电源。放电的能量，充分满足电源线路的安全运行要求。再次，确保不间断１．１煤矿井下电路产生电火花的规律供电。在煤矿井下承担着检测、监控以及报警等职能的电器设备必在易燃、易爆的环境下，电气设备在运行过程中产生出大量的须能够在电网断电之后可以继续工作。然而，煤矿井下的供电质量电火花，在达到爆炸性气体临界值的状态下，会引燃周围爆炸性物比较差，经常会出现电网断电的情况，这就要求安全开关电源能够质，造成严重的后果。因此，必须要重视研究煤矿井下电路电火花的不间断供电，以确保矿井下电气设备的正常工作与运行，提高煤矿规律，努力从源头消除其危害。大量研究表明，煤矿井下电路放电主生产安全ｌ生能。最后，煤矿井下电源电路能够提供多重化保护。电源要包括三种类型：电弧放电、辉光放电以及火花放电，或者这三种类的隔离、保护以及可靠性组件的设计要确保安全等级的双重化或多型同时出现。一般来说，电弧放电是在电压以及电流都不高的情况重化，根据相关国家标准，煤矿井下电气设备必须满足订）等级要下出现的，由于某种不稳定的放电经过转化产生。在电流很小而且求，保护电路要进行多重化设计。处于低电压的状态下，因为开关器件所具有的特殊性质，电路发生２．１煤矿井下安全开关电源技术指标及结构设计切换时会产生电弧放电现象。而辉光放电则是在高电压、小电流的根据煤矿井下安全开关电源的工作需要，其设计技术指标主要情况下产生的。由于这种情况很特殊，在实际的煤矿井下电路运行包括：额定输入电压１２７ＶＡＣ，频率５０ＨＺ；额定输出电压１２Ｖ；纹波中非常少见。由于煤矿井下电源电路在一般情况下带有电容和电感电压小于２％Ｖｏ；开关频率２００ｋＨＺ。煤矿井下安全开关电源将交流的，电路在导通以及断开的过程中，由于击穿了放电间隙，会发生电电１２７Ｖ转变成直流电１２Ｖ。电源结构图如图１所示。交流电经过整火花放电现象，这就是火花放电产生的主要原因。流、滤波等环节，成为纹波较大的直流电。在Ｂｕｃｋ — Ｂｏｏｓｔ变换器的作１．２电容性电路放电特性用下，经双重过压、过流保护电路之后，输出１２Ｖ直流电。由于安全煤矿井下安全开关电源应当充分满足电气设备性能指标的要开关电源主要是在煤矿井下这种危险性的条件下使用，因此，为了求，确保电气设备的安全运行。其中，电容、电感的影响较大。如果取安全的需要，必须要有双重过压、过流保护电路。煤矿井下安全开关值太大，那么相应的输出短路释放出的能量就会显著增加，而如果电源结构主要包括输入滤波电路、整流滤波电路、备用电源、Ｂｕｃｋ — 取值太小，就会增加开关管中的电流应力，导致输出纹波电压变大，Ｂｏｏｓｔ变换器、多重过压、过流保护电路等，最终实现安全输出。其总严重影响到输出电压的稳定性。所以，在取值过程中，应当充分考虑体结构框图如图１所示。ＡＣｔ２７Ｖｒ——— ———］到电气设备性能指标的要求，合理的取值是影响煤矿井下安全开关竺苎苎！竺ｌ． — 电源设计的关键性因素。在一般情况下，煤矿井下安全开关电源的 �

矿用本质安全电源

1.1 关于本安电源本安电源即本质安全电源，属于爆炸性气体环境用防爆电气设备，在强制性国家标准GB3836中有明确要求。

可以是直流，也可以是交流，它在极端情况下的放电能量不会点燃爆炸性气体。

而普通开关电源是电源的工作方式是开关方式。

相比于普通电源，本安电源对安全性的要求更为严格。

本安型开关电源突出优点是转换效率高、体积小、重量轻、输入电压范围宽、电网适应能力很强等优点。

在本安电源电路中，开关本安电源作为一种新的应用技术，具有独特的优点和良好的性能，尤其是具有较宽的电网适应性，在煤矿及其他含有爆炸性混合物的环境中，具有良好的应用前景，因此本安电源的设计具有十分重要的作用。

1.2 开关电源的种类及组成开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。

开关电源由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源组成。

1、主电路冲击电流限制：上电时限制输入侧的冲击电流。

输入滤波器：其功能是过滤电网中存在的杂波，防止机器产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波：电网的交流电源直接整流为更平滑的直流电。

逆变：将整流后的直流电转换为高频交流电，它是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波：根据负载需要提供稳定可靠的直流电源。

2、控制电路一方面，从输出端采集样本并与设定值进行比较，然后控制逆变器，改变其脉宽或脉冲频率以稳定输出。

另一方面，根据测试电路提供并经保护电路识别的数据，提供控制电路来保护电源采取各自措施。

3、检测电路在保护电路中提供运行中的各种参数和仪表数据。

1.3 本质安全开关电源与线性本安电源的区别线性本安电源具有线路简单、动态响应快、输出纹波小、干扰小、稳压性能好等优点，线性本安电源功率受限，但主要缺点是电源转换效率低、整体体积大、输入电压范围窄和对电网适应能力差。

本安型开关电源突出优点是转换效率高、体积小、重量轻、输入电压范围宽、电网适应能力很强等优点，通过提高开关频率可以增加本安电源输出功率，更重要的是高频开关电源通过提高电路的开关频率，使得电路当中使用的储能电感和储能电容值大大降低。

新型矿用本质安全型电源的设计与研究

越发展迅猛。煤矿的特殊环境，要求电气设备在有瓦
运输巷外，电源输入电压为交流１７标称值的７～２Ｖ５
１Ｏ／（９Ｖ～１０。电源输出电压波动范围为１９即５５４Ｖ）土１２纹波电压不应超过输出电压直流１Ｖ的．Ｖ，８
ＴＯＰ４Ｙ是２９ＰｗｒＩｔｇａｉｎ公司的ｏｅｎｅｒｔｏ
电源的关键部分即本质安全型参数主要是通过输
入／出过压保护模块、输出过流保护的调整实现的。输
本质安全型电源的评定有多方面的规则，最重要的是
在火花试验中，不得发生火花点燃，这样的话就能以
火试验。对电源来说，最不利条件通常发生在电阻串
联在电源的输出电路中，当电压不降低并将电流调到
电流、降低最大占空比等功能。ＴＯＰ４Ｙ具有频率抖２９动特性，这对降低电磁干扰很有帮助，只要合理地选
择安全电容Ｃ７和ＥＭＩ滤波器（、、Ｃ）的元件Ｌ２Ｌ３６值，就能使开关电源产生的电磁辐射符合ＣＩＰ２ＳＲ２（ＣＢ）Ｅ５２Ｂ国际标准。将Ｃ７的一端接ＵＩＦＣ／Ｎ５０２的
最大（即功率最大）的情况下。电源急剧短路瞬间允许通过的能量不应超过２ｔ，这样就点燃不起火花。ｏＪ￣
对电源的设计而言，电源在输出最高电压、最大电流（即功率最大）时，果发生短路，能量的泻放速度快如

分析矿用本安电源的设计与实现

分析矿用本安电源的设计与实现作者：樊勇来源：《科学与财富》2019年第15期摘要：严格按照本安电路的设计原则及方法，介绍了一种矿用本质安全型电源，该电源可用于含爆炸气体和粉尘的煤矿井下，拥有两级过流保护一级过压保护，重点介绍了过流保护和过压保护的详细设计，并测试了它的机械性能和电气性能，结果表明该设备通过了国家各项指标，在煤矿的实际应用中取得了良好的效果。

关键词：本安;电源;设计;实现1.引言近年来，我国煤矿机械化、自动化程度日益提高，矿井监控、通讯、仪表自动化系统等应用日益普遍，但煤矿的特殊环境，要求煤矿电气设备必须采用本安设备。

本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分，其技术先进性和产品质量决定了本安设备的可靠性，从而直接影响到监测系统数据采集的准确性、稳定性，关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危。

一 .系统整体方案根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%～110%（即95V～140V），输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源（最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA）。

二系统整体方案根据煤矿用直流稳压电源的标准，电源输入电压为交流127V标称值的75%～110%（即95V～140V），输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压12V的5%.根据要求，本文采用TOP244Y开关电源芯片，在高频开关电源的基础上，外加过压保护电路、过流保护电路，设计了新型的12V本质安全型电源（最高开路电压12.4V、最大短路电流150mA）。

如图1所示，本系统包括以下3个部分：开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。

三 .硬件电路设计3.1 开关电源电路开关电源电路将交流电127V转变成直流电23V.电路原理图如图2所示，交流电经过整流、滤波，成为纹波较大的直流电，通过高频变压器、开关电源芯片TOP244Y得到23V的直流电。

煤矿本质安全电源电路设计综述

本质安全电源电路设计综述1 前言作为通讯、监控、检测、报警以及控制系统的供电设备，主要应用在石油、化工、纺织和煤矿等含有爆炸性混合物环境中。

本质安全电源电路必须符合本质安全电路标准的要求，本质安全电路是指在标准规定的条件（包括正常工作和标准规定的故障条件）下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路［1, 2, 3］。

其特点是：电源电路内部和引出线不论是在正常工作还是在故障状态下都是安全的，所产生的电火花不会点燃周围环境中的爆炸性混合物。

人们对本质安全电路理论研究已经有一百多年的发展历史，目前本质安全产品和标准已经形成了较为完整的体系。

本文在收集、整理大量参考文献的基础上，就以下几个方面分别进行介绍。

2 本质安全电源电路发展过程2.1 本质安全理论产生的背景1886年由普鲁士瓦斯委员会委托亚琛（Aachen）工业大学进行了瓦斯爆炸方面的基础性试验，并在1898年的后续试验过程中得出了“任何电火花都能够引起爆炸”重要结论［4］。

1911和1913年英国威尔士（Welsh）和圣海德（Senghenydd）煤矿因电铃信号线路产生放电火花先后发生瓦斯爆炸，造成数百人死亡的严重后果。

为此，当时任英国内政部技术官员R.V.Wheeler教授开始研究电铃信号电火花的引燃特性，并设计了火花试验装置。

1915年W.M.Thoronton参与了该项研究工作，在1916年提出了本质安全电路设计方法和理论，这一理论的提出标志着本质安全理论正式创立［5, 6, 7, 8, 9］。

2.2 早期的本质安全电源早期的本质安全电源是由16个湿式里单齐（Leclanche）电池串联而成的蓄电池组，输出电压为24V，蓄电池之间串联了一个大电阻用来限制短路电流，整体结构上将电阻和蓄电池组封装在一起。

由于用蓄电池作为信号电源非常不方便，容易出现故障，需要经常维护。

所以人们开始试验采用交流电作为电源，具体办法是利用一个信号变压器将电网电压转换较低的电压大约为15V，输出电流为1.6A (需串联非感性电阻)，将电源整体放入一个防爆壳内，从而提高其安全性能，满足安全生产的要求［9, 10, 11］。

新型矿用“ia”本质安全型电源设计

“ ｉａ” ｃｌａｓｓｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｓａｆｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙꎬ ｔｈｅｐｏｗｅｒｌｉｍｉｔｄｅｓｉｇｎｏｆｕｓｉｎｇａｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙａｓｔｈｅｏｕｔｐｕｔ
ｃｉｒｃｕｉｔｏｆａｎｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｓａｆｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ. Ｔｈｅｎｅｗｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｃｏｕｌｄｎｏｔｏｎｌｙｍｅｅｔｔｈｅ
级ꎬ同样ꎬ按照防爆安全要求ꎬ 给ｉａ设备供电的电
用的可靠限流元器件ꎮ 常规的ｉａ等级电源设计如
质安全型设备ꎬ要求产品的防爆等级必须为ｉａ等
源ꎬ其供电口的防爆等级也必须为ｉａ等级 [１] ꎮ
在ＩＥＣＥｘ的国际认证体系中ꎬ许多国家在采掘
工作面都采用了ｉａ等级的传感器和仪表 [２] ꎮ 我国
得到Ｕ２ ꎬＵ２再经过稳压电路后ꎬ稳定输出Ｕｏｕｔ ꎮ 该
行分析ꎬ如图５所示ꎮ 电路采用Ｋ７８１５电源模块验
假设稳压电路为线性电源ꎬ输出电流Ｉ０与电阻Ｒ上
验ꎮ 分析如下:
电路的本质安全参数为:Ｕ０＝Ｕｏｕｔ < Ｕ１ ꎬＩ０＝Ｕ１ / Ｒꎮ
证是否会导致输出Ｉ０超限ꎬ火花特性无法通过试
最终Ｕｏｕｔ＝Ｕ１ / ２时ꎬ说明ｉａ电源达到带载极值ꎬ输
Ｕ１ / ２时ꎬ此时输出功率Ｐ０ > Ｐ０ｍａｘ ꎬｉａ电源无法带载ꎮ
原因是当ｉａ电源达到最大输出功率Ｐ０ｍａｘ时ꎬ都无法
带动负载ꎬ当Ｉ０继续增大ꎬＵｏｕｔ继续减小时ꎬ更多的
功率已消耗在电阻上ꎬ电源能够提供的功耗Ｐ０反倒

煤矿井下安全开关电源设计思路探析

煤矿井下安全开关电源设计思路探析近年来，伴随着煤矿生产设备在井下的广泛使用，在电源线路出现线路老化或者使用不当的情况下，产生短路、漏电或者电火花等事故的机率明显增加，对煤矿生产以及工人的生命安全造成极大隐患。

因此，必须高度重视煤矿井下安全开关电源设计工作，采取有效措施，确保电路安全运行和煤矿的安全生产。

标签：煤矿；安全开关；电源；设计煤炭在我国的能源结构中占有重要地位，我国的煤炭产量占世界煤炭总产量的35%以上。

但是，在煤炭的生产过程中，由于各种因素的影响，矿井下会产生大量的易燃易爆气体以及粉尘等，极易引发爆炸以及火灾等事故，对煤矿生产以及工人的生命财产安全造成严重影响。

近年来，随着科学技术的快速发展，很多检测仪器、通讯设备、监控系统以及报警装置等被广泛运用到煤矿井下生产过程中。

这些用电设备在煤矿生产中，由于各种因素的影响，可能会产生短路、漏电以及电火花等事故，煤炭井下用电安全问题已经引起社会的高度关注。

1 煤矿井下安全开关电源电路放电特性分析在当前我国的能源结构中，煤矿仍然是支撑我国经济社会发展的重要组成部分。

在煤矿井下生产过程中，由于各种因素的影响，难免会发生爆炸等危险，造成严重的人员伤亡以及财产损失等。

因此，在煤矿井下生产中，应当高度重视安全开关电源设计。

根据煤矿井下安全开关电源的要求，应当严格控制电路的火花放电能量，包括电路放电的电流、电压以及放电时间等。

同时，煤矿井下安全开关电源还应当具有稳压、限流等功能，并且能够在特殊情况下采取快速切断保护措施，确保满足煤矿安全生产的相关要求。

而由于煤矿井下安全开关电源电路中含有很多电容、电感等储能元器件，这些元器件会对电源电流的输出产生直接影响。

因此，在对煤矿井下安全开关电源进行设计的时候，首先应当熟悉电容、电感放电等过程，掌握其放电的基本原理，在此基础上，才能设计出符合安全要求的煤矿井下安全开关电源。

1.1 煤矿井下电路产生电火花的规律在易燃、易爆的环境下，电气设备在运行过程中产生出大量的電火花，在达到爆炸性气体临界值的状态下，会引燃周围爆炸性物质，造成严重的后果。

矿用本质安全型开关电源的研究

矿用本质安全型开关电源的研究摘要：矿用本质安全型开关电源是一种特殊的电源，其原理基于本质安全的概念。

其主要特点是具有自我保护功能，能够在任何危险情况下自动停止工作，保障电器设备和人员的安全。

在矿山等易燃易爆的场所使用本质安全型电源，将是一种可靠、安全的选择。

本文将针对矿用本质安全型开关电源展开详细分析，以供参考。

关键词：矿用；本质；安全型；开关；电源前言：本质安全型开关电源是一种特殊的直流电源，可以在矿山等容易发生爆炸事故的场所使用，以确保电器设备的安全、可靠运行。

矿山是一个特殊的工作环境，其环境和工作条件会对电器设备的性能和安全性提出很高的要求。

因此，为了保障矿山电器设备的正常工作和人员生命安全，需要采用具有本质安全性的开关电源，以保障矿山电器设备的正常工作和人员生命安全。

1.矿山环境和电器设备的特点1.1矿山环境的特点矿山的地下深度很深，常年不见阳光，地下的环境温度很高，且湿度较大。

地下深处气压也较大，这种环境会对电器设备的工作产生很大的影响。

矿山地下的环境中含有大量的灰尘和湿气，这些物质会对电器设备的工作产生很大的影响。

一些矿物中还含有腐蚀性气体，会对电器设备造成腐蚀和损坏。

矿山事故是一种常见的安全事故，特别是煤矿和金属矿山。

矿山事故会对电器设备产生很大的冲击和损害，因此需要使用具有本质安全性的电源，以保障矿山电器设备的正常工作和人员生命安全[1]。

1.2矿井中电器设备的特点矿井中的电器设备工作环境十分恶劣，温度高、湿度大、灰尘多，容易受到腐蚀和损坏。

矿山中的电器设备需要长时间工作，运行时间长，需要具有稳定、可靠、高效的电源。

矿井中的电器设备安全性要求很高，特别是对于煤矿等易燃易爆的场所，需要使用具有本质安全性的电源，以避免安全事故的发生。

矿井中的电器设备需要远距离传输电能，需要使用高效、稳定的电源，以保障电能传输的可靠性和稳定性。

1.矿用本质安全型开关电源原理矿用本质安全型开关电源主要包括变压器、整流器、滤波器、开关电源、控制电路等组成部分。

基于矿用开关电源设计与故障维护分析

基于矿用开关电源设计与故障维护分析摘要：矿用开关电源是一种在煤矿等有爆炸危险的场所使用的电源，具有本质安全、防爆、防潮、防尘等高要求，其结构设计也必须符合这些特殊要求。

矿用开关电源的结构设计必须适应煤矿等有爆炸危险的场所使用的特殊要求，采用塑壳封装、铝壳封装和防爆箱式等结构形式，以确保电源的稳定性、安全性和可靠性。

本文将针对矿用开关电源设计与故障维护展开相应分析，以供参考。

关键词：矿用开关；电源设计；故障；维护前言：矿用开关电源是应用于煤矿等有爆炸危险的场所的电源，具有防爆、本质安全等高要求。

在电路设计方面，需要考虑多个方面以确保电源的安全、稳定和可靠。

矿用开关电源的电路设计需要考虑多个方面，如本质安全型电路设计、选用防潮、防尘元器件、合理选择电源拓扑结构、采用高品质电源IC等，以确保电源的安全、稳定和可靠。

同时，还需要进行多次测试和调试，以确保电源的性能符合要求。

1 矿用开关电源结构1.1塑壳封装结构塑壳封装结构是矿用开关电源中最常见的一种结构形式，通常使用ABS、PC等材料制成外壳，具有良好的机械强度和防护性能。

此外，塑壳封装结构可以有效避免电路板的短路和污染，具有稳定可靠、经济实用等优点。

1.2铝壳封装结构铝壳封装结构是一种优良的矿用开关电源外壳结构形式，具有良好的导热性能和强度，可以有效地防止电路板的污染和短路，在潮湿的煤矿环境中使用更为可靠。

1.3防爆箱式结构防爆箱式结构是一种特殊的矿用开关电源结构形式，主要用于防爆要求更高的场所。

它采用特殊的防爆箱，防护等级高，可以有效地防止电路故障和爆炸，保障了人员和设备的安全。

2 矿用开关电源电路设计2.1采用本质安全型电路设计本质安全型电路是在电路设计中必须考虑的一个重要因素。

本质安全型电路应该具有“先断电后跨越”的特点，即在发生电路故障时，电路应该先自动断电，保护人身安全和设备安全。

因此，在电路设计中需要考虑电路故障的可能性，并采用应急措施，如过载保护、短路保护等，以确保电源的本质安全。

矿用本质安全型开关电源的研究

矿用本质安全型开关电源的研究
王韶勋
【期刊名称】《江西煤炭科技》
【年(卷),期】2023()1
【摘要】为了提高矿井电气设备供电的安全性和可靠性,对矿用本质安全型开关电源的原理及其保护电路和性能改善措施进行分析研究。

首先,本安电源具有电气隔离、限制火花能量等特点;其次,研究了开关电源的电能转换原理,比较了常见开关电源的拓扑、优缺点和适用场合;最后,分析了开关电源的基本保护电路和性能提升措施。

【总页数】3页(P191-193)
【作者】王韶勋
【作者单位】山西焦煤西山煤电斜沟矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD68
【相关文献】
1.矿用本质安全型开关电源的设计
2.矿用本质安全开关电源的研究
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4.矿用本质安全型黑光摄像仪的研究与应用
5.煤矿用本质安全型电源设计理论研究
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