基于STM32的礦用本質安全型電源設計

本安電源是本安型電氣設備的一個緊要組成部分，由于煤礦的機械化，井下傳感器、彎道報警器等設備的供電，通信、報警都要供電設備。但是基于井下復雜的環境，對供電設備的要求也是非常嚴格的，它要求電源電路的內部和引出線無論是在正常工作還是在故障狀態下都是安全的并且出現的電火花不會點燃周圍環境中的爆炸性混合物。本安電源有ia和ib兩個等級。在本文中解析的本安電源是井下常用的ia等級，也就是說在一個故障，一套保護電路損壞的情況下也能持續工作。

1本安電源的組成及工作原理

1.1電源

本系統中本安電源的輸入+Vin、-Vin為48V直流電源，經過DC/DC電源轉換模塊（U1）輸出12V直流電，U2是7805穩壓模塊，把12V直流電穩壓輸出5V電壓為比較器供應電源。圖1中R1是第1級過流保護采樣電阻，R2是第2級過流保護采樣電阻，采樣電阻把電流值轉換為電壓值GND1、GND2以便使用STM32進行過流監控。

圖1工作原理

1.2主回路

由于本系統是基于STM32的本安電源的監控，圖2是主回路，圖中UrU1、UrU2和UrUrout

是采樣電壓，STM32通過監控這3個電壓值就可以確定本安電源是不是過壓。當BH1是低電平的時候Q4不導通、Q3截止，那么本安電源就沒有輸出；當BH1是高電平的時候Q4、Q3導通，Q1、Q2

也導通。由于Q1、Q2導通UrU2上就有采樣電壓，BH2的電平高低決定R24上的電壓是不是為零。所以，惟有當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入保護狀態，這就是主回路的雙重保護。

圖2主回路

1.3保護電路

本系統中的保護電路有過流保護和過壓保護及其恢復電路。此系統是ia等級的本安電源，所有保護電路都有2級，本文只解析其中的1級。第2級和第1級的電路是相同的。

（1）過流保護

圖1中的采樣電阻把電流值轉換為電壓值GND1、GND2.圖3中調節變阻器R32設定過流保護

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

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除