多路矿用隔爆兼本质安全型电源设计与实现

发布时间：2017-10-05 01:11

  本文关键词：多路矿用隔爆兼本质安全型电源设计与实现

  更多相关文章： 本安电源 多路输出 隔离输出 模块化设计 跳频模式

【摘要】：本文通过分析现有本质安全型电源(以下简称本安电源)应用技术和产品现状,发现现有本安电源存在以下不足：当负载较多时,电源启动难,带负载能力差。单个本安电源输出功率有限,市面上的本安电源多为单路输出或双路输出。对于多路输出的本安电源,其各路输出一般是共地输出,难以满足监控系统隔离和信号传输稳定性要求。国家煤矿安防系统三网合一的提出和实施,需要较大输出功率的本安电源,现有本安电源无法满足此项需求。针对以上不足,为了增强电源启动能力和带载能力,本文采用跳频开关电源技术,成功研制出一款3路隔离输出隔爆兼本质安全型电源：5V/3A、12V/1A、15V/1A。该电源采用分离式反激开关电源拓扑,选用具有跳频模式的电源管理LC,提高了电源效率,也延长了电源寿命。3路输出相互隔离,解决系统间电磁兼容难题,提高了系统问信号传输稳定性。该多路隔爆兼本质安全型电源提高了煤矿自动化水平,为三网合一提供了解决方案。通过纵向研究本安理论和技术发展历史,横向对比现有本安电源理论、技术和产品现状,并结合现代化工业设计理念,本文采用模块化设计思想,设计了一次本安电源和二次本安电源。其中DC-DC隔离模块和双重过压过流保护模块,适用于一二次本安电源,经过调试可实现各模块间通用互换。既简化了本安电源结构和组件,也降低了本安电源成本,易于实现工业化批量生产。通过并流技术,为中大功率本安电源提供可行方案。该电源采用高端和低端双重过压过流保护电路,与现有本安电源采用的高端双重过压过流保护电路相比,设计理念更先进,控制逻辑更合理。经实际测试,当某路本安侧短路、过载或过压时,能迅速关断本安输出,没有电火花或产生较小电火花,其它路本安输出正常。故障切除后,该电源经软启动,自动恢复本安输出。测试结果证明本设计可行、有效。
【关键词】：本安电源 多路输出 隔离输出 模块化设计 跳频模式
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD611;TN86
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 线性本安电源11-12
• 1.3.2 开关电源12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13
• 1.5 本章小结13-14
• 2 多路隔爆兼本质安全型电源14-20
• 2.1 隔爆兼本质安全型电源概述14-15
• 2.2 隔爆兼本质安全型电源分类15-18
• 2.3 本文研究的技术指标18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 多路隔爆本安电源设计20-41
• 3.1 一次本安电源与二次本安电源20
• 3.2 一次本安电源模块设计20-38
• 3.2.1 一次本安电源总体方案20-22
• 3.2.2 电源输入EMI滤波器模块22-23
• 3.2.3 开关电源模块23-27
• 3.2.4 输入整流滤波模块27-28
• 3.2.5 高频变压器设计28-30
• 3.2.6 电压闭环反馈电路和恒流设计30-31
• 3.2.7 双重过压过流保护模块31-38
• 3.3 二次本安电源设计38-39
• 3.4 多路隔爆本安电源设计39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 结果验证41-52
• 4.1 前级开关电源模块实验验证41-46
• 4.1.1 软起动VCC电压上升波形41-42
• 4.1.2 空载波形测试42-44
• 4.1.3 轻载波形测试44-45
• 4.1.4 额定负载波形测试45-46
• 4.2 双重过压过流保护模块实验验证46-51
• 4.2.1 正常工作状态46-50
• 4.2.2 本安输出短路工作状态50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 总结与展望52-53
• 5.1 工作总结52
• 5.2 工作展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨柳春;谈开关电源的效率[J];兰州石化职业技术学院学报;2002年01期

2 肖乃昌,董树伟;煤矿开关电源的分类及应用[J];中州煤炭;2003年04期

3 薛同泽,沙占友,张永昌;开关电源的节能新技术[J];河北科技大学学报;2003年03期

4 朱金芳;并联均流技术在通信开关电源中的应用[J];辽宁科技学院学报;2005年03期

5 郑耀添;;控制技术在开关电源中的应用研究[J];化工之友;2007年03期

6 曹太强;许建平;徐顺刚;;开关电源谐波的研究[J];电焊机;2007年05期

7 李文;;一种高效率开关电源的设计与仿真[J];北京工商大学学报(自然科学版);2008年02期

8 朱春节;郭春生;李志国;吕长志;;开关电源模块可靠性的研究[J];环境技术;2008年02期

9 李文才;鲁传峰;;新一代开关电源发展趋势[J];能源技术与管理;2008年05期

10 李军庆;胡绍忠;;开关电源电磁干扰问题的探讨[J];轻工科技;2012年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈永真;;一种简洁的高效率开关电源的研制[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

2 李砚泉;;回扫式开关电源的设计[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年

3 朱春节;马卫东;郭春生;李志国;吕长志;;开关电源模块可靠性研究[A];2007'第十二届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2007年

4 陈百川;陈百江;;开关电源常见故障的检修[A];第六届中国科学家论坛论文汇编[C];2007年

5 屈熹;姜书艳;刘布民;;提高开关电源效率的方法研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

6 张利光;;通信开关电源原理简析及应用[A];河南省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

7 钟炎平;;开关电源的噪声及其抑制[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年

8 瞿小龙;徐自强;汪澎;;小型化开关电源的发展和趋势[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年

9 高峰;;计算机开关电源的一般维修方法[A];河南地球科学通报2008年卷（下册）[C];2008年

10 谢联f;;医疗设备的开关电源的工作原理和维修[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 徐君;亚洲开关电源制造业市场透析[N];中国电力报;2002年

2 雯丽;工业开关电源行业有待整合[N];国家电网报;2009年

3 浙江 吴建龙;5V/1A开关电源的制作[N];电子报;2013年

4 徐君;亚洲开关电源制造业市场透析[N];中国电力报;2002年

5 黎力;开关电源的选用[N];中国电力报;2004年

6 信息产业部电子九所 周平章 何发松;开关电源的技术与市场[N];中国电子报;2000年

7 中兴通讯股份有限公司电源系统部 向阳;探寻开关电源供应商新出路[N];中国电子报;2004年

8 吉林 刘柏林;改110V为220V输入的开关电源[N];电子报;2002年

9 广东 罗卫平;检修开关电源防止开关管炸裂方法[N];电子报;2003年

10 北京 张纯学;5V/3A开关电源的修理与改进[N];电子报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 于月森;本质安全型开关电源基础理论与应用研究[D];中国矿业大学;2012年

2 袁臣虎;开关电源DC/DC变换器电路参数及新拓扑研究[D];天津大学;2012年

3 陈乾宏;开关电源中磁集成技术的应用研究[D];南京航空航天大学;2002年

4 刘帘曦;基于Verilog-A HDL高层次行为模型的大功率DC/DC开关电源芯片的设计研究[D];西安电子科技大学;2006年

5 吴景林;40T混合磁体外超导磁体电源的开关电源方案研究与设计[D];中国科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐洪伟;开关电源在通信系统中的应用[D];内蒙古大学;2015年

2 王琳;基于STM32的高压电源设计[D];辽宁大学;2015年

3 高雪菲;基于DSP和FPGA的数字化开关电源的研究和设计[D];西南交通大学;2014年

4 李艳丽;开关电源中保护电路的研究与设计[D];西南交通大学;2015年

5 冯强;开关电源传导电磁干扰建模研究[D];西南交通大学;2015年

6 蒋丹;多路矿用隔爆兼本质安全型电源设计与实现[D];华中师范大学;2015年

7 张金格;开关电源故障诊断方法研究[D];沈阳理工大学;2015年

8 王旭亚;高精度半导体制冷大功率程控电源关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 陈山;低功耗LED开关电源研究与开发[D];广东工业大学;2015年

10 王秋影;电源公司新产品导入管理研究[D];广东外语外贸大学;2015年

，

本文编号：973905