0引言

本安電源是本安型電氣設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，由于煤礦的機(jī)械化，井下傳感器、彎道報(bào)警器等設(shè)備的供電，通信、報(bào)警都要供電設(shè)備。但是基于井下復(fù)雜的環(huán)境，對(duì)供電設(shè)備的要求也是非常嚴(yán)格的，它要求電源電路的內(nèi)部和引出線無(wú)論是在正常工作還是在故障狀態(tài)下都是安全的并且出現(xiàn)的電火花不會(huì)點(diǎn)燃周?chē)h(huán)境中的爆炸性混合物。本安電源有ia和ib兩個(gè)等級(jí)。在本文中介紹的本安電源是井下常用的ia等級(jí)，也就是說(shuō)在一個(gè)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48V直流電源，經(jīng)過(guò)DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊（U1）輸出12V直流電，U2是7805穩(wěn)壓模塊，把12V直流電穩(wěn)壓輸出5V電壓為比較器供應(yīng)電源。圖1中R1是第1級(jí)過(guò)流保護(hù)采樣電阻，R2是第2級(jí)過(guò)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STM32進(jìn)行過(guò)流監(jiān)控。

圖1工作原理

1.2主回路

由于本系統(tǒng)是基于STM32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，STM32通過(guò)監(jiān)控這3個(gè)電壓值就可以確定本安電源是否過(guò)壓。當(dāng)BH1是低電平的時(shí)候Q4不導(dǎo)通、Q3截止，那么本安電源就沒(méi)有輸出；當(dāng)BH1是高電平的時(shí)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(shí)為高電平的時(shí)候本安電源才有輸出，其中任何一個(gè)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

1.3保護(hù)電路

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

（1）過(guò)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(guò)流保護(hù)

值為800mA,采樣電壓GND1通過(guò)U3放大，然后通過(guò)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(shí)，比較器輸出為低電平，本安電源沒(méi)有輸出。同時(shí)放大后的GND1經(jīng)過(guò)電壓跟隨器U5連接到STM32的AD轉(zhuǎn)換管腳，以便對(duì)其進(jìn)行軟件監(jiān)控。第2級(jí)過(guò)流保護(hù)同理。

圖3過(guò)流保護(hù)