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一种防爆开关电源电路及防爆电源控制箱

阅读:516发布:2024-01-15

专利汇可以提供一种防爆开关电源电路及防爆电源控制箱专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 适用于防爆电源领域,提供了一种防爆 开关 电路 及防爆电源控制箱,该电路包括:分布于本安电路控制板上的按键操作单元和显示单元,以及分布于高压胶封电路控制板上的控制单元;控制单元的输入端与市电连接,控制单元具有一个或多个输出端,控制单元的控制端与按键操作单元的输出端连接,控制单元的反馈端与显示单元的显示控制端连接。本发明通过按键生成低压开关控制 信号 传给控制单元,使用户操作省 力 、便捷,且按键部分采用本安电路设计,控制单元部分采用胶封电路设计,能够在各种环境中稳定工作,避免出现打火、 烧结 点,即使在防爆场合中也能实现安全控制,另外还能够实时显示开关状态,便于用户观察、操作。,下面是一种防爆开关电源电路及防爆电源控制箱专利的具体信息内容。

1.一种防爆开关电路,其特征在于,所述电路包括:
按键操作单元、控制单元和显示单元;
所述按键操作单元和所述显示单元位于所述本安电路控制板上,用户通过按触所述按键操作单元中的按键生成低压开关控制信号
所述控制单元位于所述高压胶封电路控制板上,所述控制单元根据所述低压开关控制信号控制市电的通断或选择电源输出通道,并生成对应按键的状态显示信号;
所述显示单元根据所述状态显示信号显示当前按键的开关状态;
所述控制单元的输入端与市电连接,所述控制单元具有一个或多个输出端,所述控制单元的控制端与所述按键操作单元的输出端连接,所述控制单元的反馈端与所述显示单元的显示控制端连接。
2.如权利要求1所述的电路,其特征在于,所述本安电路控制板为PCB电路板,所述本安电路控制板通过连接器端子与所述高压胶封电路控制板连接,连接器公端子与所述按键操作单元的输出端和所述显示单元的显示控制端连接,连接器母端子与所述控制单元的控制端和反馈端连接。
3.如权利要求1或2所述的电路,其特征在于,所述控制单元包括:
开关电源,用于将交流市电转换为直流电,为所述控制单元供电;
稳压保护模块,用于对所述开关电源模块转换的直流电进一步进行稳压保护,所述稳压保护模块的输入端与所述开关电源模块的输出端连接;
主控模块,用于根据所述低压开关控制信号生成市电开关信号和/或输出控制信号,所述主控模块的第一电源端与所述稳压保护模块的输出端连接,所述主控模块的第二电源端与所述开关电源模块的输出端连接,所述主控模块的输入端为所述控制单元的控制端;
市电开关模块,用于根据所述市电开关信号控制市电的通断,所述市电开关模块的电源端与所述开关电源模块的输出端连接,所述市电开关模块的输入端为所述控制单元的输入端与市电连接,所述市电开关模块的输出端与所述开关电源模块的输入端连接,所述市电开关模块的控制端与所述主控模块的一输出端连接;
输出控制模块,用于根据所述输出控制信号选择电源输出通道,所述输出控制模块的电源端与所述开关电源模块的输出端连接,所述输出控制模块的控制端与所述主控模块的另外多个输出端连接,所述输出控制模块具有多个输出通道作为所述控制单元的输出端,每个输出通道具有一组输入/输出端;
显示控制模块,用于根据所述市电开关信号或所述输出控制信号生成状态显示信号,所述显示控制模块的电源端与所述稳压保护模块的输出端连接,所述显示控制模块的输入端与所述主控模块的输出端对应连接,所述显示控制模块的输出端为控制单元的反馈端。
4.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述开关电源包括:
第一保险管、整流桥、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D1、二极管D4、二极管D5、变压器、基准源、第二光耦及电源转换芯片;
所述第一保险管的一端为所述开关电源的一输入端与所述整流桥的一输入端连接,所述整流桥的另一输入端为所述开关电源的另一输入端,所述整流桥的一输出端同时与所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电阻R1A、所述电阻R1的一端连接,所述整流桥的另一输出端同时与所述电容C1的另一端和所述电源转换芯片的1脚连接,所述电容C2的另一端与所述电源转换芯片的2脚连接,所述电阻R1A、所述电阻R1和所述电容C3的另一端同时与所述二极管D4的阴极连接,所述二极管D4的阳极与所述电源转换芯片的7脚连接,所述变压器的第一线圈的两端分别与所述电容C3的一端和所述二极管D4的阳极连接,所述电源转换芯片的5脚、6脚、7脚、8脚共接,所述电源转换芯片的3脚与所述电阻R2的一端连接,所述电阻R2的另一端与所述第二光耦的接收输出端连接,所述第二光耦的接收输入端与所述电源转换芯片的4脚连接,所述电源转换芯片的4脚还与所述电阻R3、所述电阻R4、所述电容C4的一端连接,所述电阻R3、所述电阻R4的另一端均与所述二极管D1的阴极连接,所述二极管D1的阳极与所述变压器的第三线圈的一端连接,所述第三线圈的另一端和所述电容C4的另一端同时连接负电压,所述变压器的第二线圈的一端连接所述二极管D5的阳极,所述变压器的第二线圈的另一端接地,所述二极管D5的阴极为所述开关电源模块的输出端与所述电阻R5、所述电容C5、所述电阻R8的一端共接,所述电容C5的另一端接地,所述电阻R5的另一端同时与所述电阻R6的一端和所述第二光耦的发射输入端连接,所述第二光耦的发射输出端与所述电阻R6的另一端、所述电阻R7的一端、基准源的阴极共接,所述电阻R7的另一端与所述电容C6的一端连接,所述电容C6的另一端与所述电阻R8的另一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端和所述基准源的参考极共接,所述电阻R9的另一端、所述电阻R10的另一端和所述基准源的阳极同时接地。
5.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述稳压保护模块包括:
第二保险管、第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2、电阻R62;
所述第二保险管的一端为所述稳压保护模块的输入端,所述第二保险管的另一端与所述电阻R62的一端、所述第一齐纳二极管ZD1的阴极、所述第二齐纳二极管ZD2的阴极共接,所述第一齐纳二极管ZD1的阳极和所述第二齐纳二极管ZD2的阳极同时接地,所述电阻R62的另一端为所述稳压保护模块的输出端。
6.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述主控模块包括:
电源转换芯片、处理芯片、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、电容C19、电容C20、电容C21、第十五光耦、第十六光耦、第十七光耦、第十八光耦、第十九光耦;
所述电源转换芯片的输入端为所述主控模块的第二电源端与所述电容C19的一端连接,所述电源转换芯片的输出端与所述电容C20的一端和所述电容C21的一端共接,所述电源转换芯片的接地端与所述电容C19、所述电容C20、所述电容C21的另一端共接,所述处理芯片的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别与所述电阻R43、所述电阻R44、所述电阻R45、所述电阻R46、所述电阻R47的一端连接,所述电阻R43、所述电阻R44、所述电阻R45、所述电阻R46、所述电阻R47的另一端同时与所述电源转换芯片的输出端连接,所述处理芯片的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚还分别与所述第十九光耦、所述第十八光耦、所述第十七光耦、所述第十六光耦、所述第十五光耦的接收输入端连接,所述第十九光耦、所述第十八光耦、所述第十七光耦、所述第十六光耦、所述第十五光耦的接收输出端同时接地,所述第十五光耦、所述第十六光耦、所述第十七光耦、所述第十八光耦、所述第十九光耦的发射输入端分别与所述电阻R57、所述电阻R58、所述电阻R59、所述电阻R60、所述电阻R61的一端连接,所述电阻R57、所述电阻R58、所述电阻R59、所述电阻R60、所述电阻R61的另一端同时为所述主控模块的第一电源端,所述第十五光耦、所述第十六光耦、所述第十七光耦、所述第十八光耦、所述第十九光耦的发射输出端分别为所述主控模块的多个输入端,所述处理芯片的11脚、12脚、13脚、
14脚、15脚分别为所述主控模块的多个输出端分别与所述电阻R52、所述电阻R51、所述电阻R50、所述电阻R49、所述电阻R48的一端连接,所述电阻R52、所述电阻R51、所述电阻R50、所述电阻R49、所述电阻R48的另一端同时连接所述电源转换芯片的输出端。
7.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述市电开关模块包括:
电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R53、电阻R54、电容C7、电容C8、电容C9、电容C22、二极管D2、第一开关管、第十五开关管和继电器;
所述电容C7、所述电容C8、所述电阻R11、所述电阻R12的一端共接同时为所述市电开关模块的电源端,所述电容C7、所述电容C8的另一端均接地,所述电阻R11、所述电阻R12的另一端均与所述二极管D2的阴极连接,所述二极管D2的阴极、阳极分别与所述继电器的线圈两端连接,所述继电器的静触点为所述市电开关模块的输入端,所述继电器的动触点为所述市电开关模块的输出端,所述二极管D2的阳极与所述第一开关管的电流输入端连接,所述第一开关管的控制端与所述电容C9、所述电阻R13、所述电阻R14的一端共接,所述第一开关管的电流输出端、所述电容C9的另一端和所述电阻R14的另一端均接地,所述电阻R13的另一端连接系统电源,所述第一开关管的控制端还与所述第十五开关管的电流输入端连接,所述第十五开关管的控制端与所述电阻R53、所述电阻R54、所述电容C22的一端共接,所述第十五开关管的电流输出端、所述电阻R53的另一端和所述电容C22的另一端均接地,所述电阻R54的另一端为所述市电开关模块的控制端。
8.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述输出控制模块包括:
电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管;
所述电阻R17、所述电阻R21、所述电阻R25、所述电阻R29的一端分别为所述输出控制模块的多个控制端,所述电阻R17、所述电阻R21、所述电阻R25、所述电阻R29的另一端分别与所述第三开关管、所述第五开关管、所述第七开关管、所述第九开关管的控制端一一对应连接,所述第三开关管、所述第五开关管、所述第七开关管、所述第九开关管的电流输出端均接地,所述第三开关管、所述第五开关管、所述第七开关管、所述第九开关管的电流输入端分别与所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管、所述第八开关管的控制端一一对应连接,所述第三开关管的控制端还与所述电阻R18的一端和所述电容C10的一端共接,所述第三开关管的电流输入端还与所述电阻R15和所述电阻R16的一端共接,所述第五开关管的控制端还与所述电阻R22的一端和所述电容C11的一端共接,所述第五开关管的电流输入端还与所述电阻R19和所述电阻R20的一端共接,所述第七开关管的控制端还与所述电阻R26的一端和所述电容C12的一端共接,所述第七开关管的电流输入端还与所述电阻R23和所述电阻R24的一端共接,所述第九开关管的控制端还与所述电阻R30的一端和所述电容C13的一端共接,所述第九开关管的电流输入端还与所述电阻R27和所述电阻R28的一端共接,所述电容C7、所述电容C8、所述电容C9、所述电容C22、所述电阻R16、所述电阻R18、所述电阻R20、所述电阻R22、所述电阻R24、所述电阻R26、所述电阻R28、所述电阻R30的另一端均接地,所述电阻R15、所述电阻R19、所述电阻R23、所述电阻R27的另一端同时为所述所述输出控制模块的电源端,所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管、所述第八开关管的电流输入端和电流输出端分别对应为所述输出控制模块多个输出通道的一组输入/输出端。
9.如权利要求3所述的电路,其特征在于,所述显示控制模块包括:
电阻R29A、电阻R30A、电阻R31、电阻R31A、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R40A、电阻R41、电阻R42、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第十光耦、第十一光耦、第十二光耦、第十三光耦、第十四光耦;
所述电阻R30A、所述电阻R32、所述电阻R35、所述电阻R38、所述电阻R41的一端分别为所述显示控制模块的多个输入端,所述电阻R30A、所述电阻R32、所述电阻R35、所述电阻R38、所述电阻R41的另一端分别与所述第十光耦、所述第十一光耦、所述第十二光耦、所述第十三光耦、所述第十四光耦的发射输入端连接,所述第十光耦、所述第十一光耦、所述第十二光耦、所述第十三光耦、所述第十四光耦的发射输出端均接地,所述第十光耦、所述第十一光耦、所述第十二光耦、所述第十三光耦、所述第十四光耦的接收输出端也均接地,所述第十光耦、所述第十一光耦、所述第十二光耦、所述第十三光耦、所述第十四光耦的接收输入端分别与所述电阻R56、所述电阻R55、所述电阻R54、所述电阻R39、所述电阻R53的一端一一对应连接,所述电阻R56、所述电阻R55、所述电阻R54、所述电阻R39、所述电阻R53的另一端分别与所述第十开关管、所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管、所述第十四开关管的控制端一一对应连接,所述第十开关管、所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管、所述第十四开关管的电流输入端同时为所述显示控制模块的电源端,所述第十开关管、所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管、所述第十四开关管的电流输出端分别与所述电阻R29A、所述电阻R31A、所述电阻R34、所述电阻R37、所述电阻R40A的一端一一对应连接,所述电阻R29A、所述电阻R31A、所述电阻R34、所述电阻R37、所述电阻R40A的另一端分别为所述显示控制模块的多个输出端。
10.一种防爆电源控制箱,其特征在于,所述防爆电源控制箱包括如权利要求1至9任一项所述的防爆开关电路。

说明书全文

一种防爆开关电源电路及防爆电源控制箱

技术领域

[0001] 本发明属于防爆电源领域,尤其涉及一种防爆开关电源电路及防爆电源控制箱。

背景技术

[0002] 随着工业的快速发展,电源箱被用于各种领域中,通常,电源箱将市电转换为直流电输出,为真空断路器及其它高压开关提供操作电源。在传统电源箱中,控制开关大多是直接控制开闭,在大电流,高电压的情况下容易出现打火、烧结点,在恶劣情况下甚至可能导电,导致使用人员触电的危险。
[0003] 特别地,对于一些防爆场合,打火现象进一步加剧了防爆场所的不安全性,同时,采用大电流进行开关控制容易导致结点烧掉,影响产品可靠性。
[0004] 并且,传统电源箱中进行开关控制时需要较大的气操作,并且反复操作不便捷,也无工作状态指示,导致客户使用不便。

发明内容

[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种防爆开关电源电路,旨在解决现有电源箱的开关控制在防爆场合造成安全性差、操作不便的问题。
[0006] 本发明实施例是这样实现的,一种防爆开关电源电路,所述电路包括:
[0007] 按键操作单元、控制单元和显示单元;
[0008] 所述按键操作单元和所述显示单元位于所述本安电路控制板上,用户通过按触所述按键操作单元中的按键生成低压开关控制信号
[0009] 所述控制单元位于所述高压胶封电路控制板上,所述控制单元根据所述低压开关控制信号控制市电的通断或选择电源输出通道,并生成对应按键的状态显示信号;
[0010] 所述显示单元根据所述状态显示信号显示当前按键的开关状态;
[0011] 所述控制单元的输入端与市电连接,所述控制单元具有一个或多个输出端,所述控制单元的控制端与所述按键操作单元的输出端连接,所述控制单元的反馈端与所述显示单元的显示控制端连接。
[0012] 本发明实施例的另一目的在于,提供一种包括上述防爆开关电路的防爆电源控制箱。
[0013] 本发明实施例采用本安和浇封两种防爆模式组合,对于人员直接接触部分电路采用本安电路,高电压大电流部分采用“m”型浇封型式来保护,在本安电路控制板上生成低压开关控制信号传给高压胶封电路控制板上的控制单元,控制单元根据低压开关控制信号控制市电的通断或选择电源输出通道,并控制显示当前按键的开关状态,使用户操作省力、便捷,能够在各种环境中稳定工作,避免出现打火、烧结点,即使在防爆场合中也能实现安全控制,还便于用户观察、操作。附图说明
[0014] 图1为本发明实施例提供的防爆开关电路的结构图;
[0015] 图2为本发明实施例提供的防爆开关电路中分布于本安电路控制板上的示例电路图;
[0016] 图3为本发明实施例提供的防爆开关电路中分布于高压胶封电路控制板上的控制单元的示例电路图;
[0017] 图4为本发明实施例提供的防爆开关电路中开关电源模的示例电路图;
[0018] 图5为本发明实施例提供的防爆开关电路中主控模块的示例电路图;
[0019] 图6为本发明实施例提供的防爆开关电路中市电开关模块和输出控制模块的示例电路图;
[0020] 图7为本发明实施例提供的防爆开关电路中稳压保护模块和显示控制模块的示例电路图。

具体实施方式

[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022] 本发明实施例通过按键生成低压开关控制信号传给控制单元,使用户操作省力、便捷,且按键部分采用本安电路设计,控制单元部分采用胶封电路设计,能够在各种环境中稳定工作,避免出现打火、烧结点,即使在防爆场合中也能实现安全控制,另外还能够实时显示开关状态,便于用户观察、操作。
[0023] 图1示出了本发明实施例提供的防爆开关电路的结构,为了便于说明,仅示出了与本发明相关的部分。
[0024] 作为本发明一实施例,该防爆开关电路可以应用于多种电源控制箱中,尤其适用于防爆电源控制箱及车载防爆电源控制箱中,该防爆开关电路分布于本安电路控制板1和高压胶封电路控制板2上,其中本安电路控制板1可以通过连接器端子与高压胶封电路控制板2连接,该防爆开关电路包括:
[0025] 按键操作单元11、控制单元21和显示单元12;
[0026] 按键操作单元11和显示单元12位于本安电路控制板1上,用户通过按触按键操作单元11中的按键生成低压开关控制信号;
[0027] 值得说明的是,该按键包括但不限于机械按键、电子按键、虚拟按键,并且按键数量可以是一个或多个。该低压开关控制信号包括控制市电通断的开关信号,和/或选择电源输出通道的开关信号,可以一次触发一个,也可以一次触发多个。
[0028] 控制单元21位于高压胶封电路控制板2上,控制单元21根据低压开关控制信号控制市电的通断或选择电源输出通道,并生成对应按键的状态显示信号;
[0029] 在本发明实施例中,用户可以通过按键控制接通或关断该电路与市电的连接,并在该电路与市电连接后,可以通过按键选择电源输出通道。
[0030] 显示单元12根据状态显示信号显示当前按键的开关状态;
[0031] 控制单元21的输入端与市电连接,控制单元21具有一个或多个输出端,控制单元21的控制端与按键操作单元11的输出端连接,控制单元21的反馈端与显示单元12的显示控制端连接。
[0032] 当然,控制单元21的控制端可以是一个,也可以是多个,其数量应与按键数量对应,控制单元21反馈端的数量与控制单元21控制端的数量一致。
[0033] 在本发明实施例中,本安电路控制板1可以采用PCB电路板,且本安电路控制板1上设置一连接器公端子,结合图2,例如VH2.54连接器公端子13,通过VH2.54连接器公端子13与高压胶封电路控制板2上的VH2.54连接器母端子连接,VH2.54连接器公端子13与按键操作单元11的输出端和显示单元12的显示控制端连接。
[0034] 本发明实施例采用本安和浇封两种防爆模式组合,对于操作人员直接接触部分按键操作单元11和显示单元12设计为本安电路,避免了操作人员触电的危险,提高了操作安全性,将高电压大电流部分采用“m”型浇封型式来保护,并通过按键操作单元生成的低压开关控制信号进行开关及输出控制,避免了直接开关在大电流、高电压的情况下出现打火、烧结点等恶劣情况,以及造成防爆场所中的安全隐患。
[0035] 并且通过按键生成低压开关控制信号传给控制单元,使用户操作省力、便捷,还可将状态显示反馈到控制面板上LED指示。
[0036] 图2示出了本发明实施例提供的防爆开关电路中分布于本安电路控制板上的示例电路,为了便于说明,仅示出了与本发明相关的部分。
[0037] 具体地,按键操作单元11包括多个金属防按键,其按键数量可以依据实际应用设置,以图2为例,按键操作单元11包括五个金属防水按键S1-S5;
[0038] 多个金属防水按键S1-S5的第一导通端分别为按键操作单元11的多个输出端,多个金属防水按键S1-S5的第二导通端同时连接低电平。
[0039] 显示单元12包括多个LED指示灯,其指示灯的数量可以依据实际应用设置,并可与按键一一对应,以图2为例,显示单元12包括五个LED指示灯LED1-LED5,当然,LED指示灯也可以替换为具有指示功能的其他发光器件;
[0040] 多个LED指示灯LED1-LED5的阳极分别为显示单元12的多个显示控制端,多个LED指示灯LED1-LED5的阴极同时连接低电平。
[0041] 在图2的实施例中,VH2.54公连接端子13的1-5脚为显示单元12的多个显示控制端分别连接LED指示灯LED1-LED5的阳极;VH2.54公连接端子13的6脚连接低电平,且同时连接LED指示灯LED1-LED5的阴极和金属防水按键S1-S5的第二导通端;VH2.54公连接端子13的7-11脚为按键操作单元11的多个输出端分别连接金属防水按键S1-S5的第一导通端。
[0042] 结合图2,当用户按下按键操作单元11中的按键后,按键导通后将线路中信号接地,从而拉低电位,并将低压开关控制信号传给控制单元21,控制单元21根据该低压开关控制信号控制市电与开关电源之间的通断,并生成状态显示信号,将相对应LED指示灯拉高点亮,向用户发出显示提示。
[0043] 本发明实施例,对于人员直接接触部分电路设计为本安电路,并通过按键生成低压开关控制信号进行开关及输出控制,最大程度抑制了打火和烧结情况,即使在防爆场合中也能实现安全控制,避免了操作人员触电的危险,提高了操作安全性,同时使用户操作省力、便捷,另外还能够实时显示开关状态,便于用户观察、操作。
[0044] 图3示出了本发明实施例提供的防爆开关电路中分布于高压胶封电路控制板上的控制单元的示例电路,为了便于说明,仅示出了与本发明相关的部分。
[0045] 作为本发明一实施例,控制单元21包括:
[0046] 开关电源模块211,用于将220V交流市电转换为12V直流电,为控制单元21供电;
[0047] 稳压保护模块212,用于对开关电源模块211转换的直流电进一步进行稳压保护,稳压保护模块212的输入端与开关电源模块211的输出端连接;
[0048] 主控模块213,用于根据低压开关控制信号生成市电开关信号和/或输出控制信号,主控模块213的第一电源端与稳压保护模块212的输出端连接,主控模块213的第二电源端与开关电源模块211的输出端连接,主控模块213的输入端(S1-S5)为控制单元21的控制端与连接器母端子J2的7-11引脚连接;
[0049] 市电开关模块214,用于根据市电开关信号控制市电的通断,市电开关模块214的电源端与开关电源模块211的输出端连接,市电开关模块214的输入端为控制单元21的输入端与市电(N、L)连接,市电开关模块214的输出端(灯具输入N、灯具输入L)与开关电源模块211的输入端连接,市电开关模块214的控制端与主控模块213的一输出端K1连接;
[0050] 输出控制模块215,用于根据输出控制信号选择电源输出通道,输出控制模块215的电源端与开关电源模块211的输出端连接,输出控制模块215的控制端与主控模块213的另外多个输出端连接K2-K5,输出控制模块215具有多个输出通道作为控制单元21的输出端,每个输出通道具有一组输入/输出端;
[0051] 以图3中为例,输出控制模块215的第一输出通道具有输入端-30_1IN和输出端-30_1OUT,第二输出通道具有输入端-30_1IN和输出端-30_2OUT,第三输出通道具有输入端-
30_2IN和输出端-30_3OUT,第四输出通道具有输入端-30_2IN和输出端-30_4OUT。
[0052] 显示控制模块216,用于根据市电开关信号或输出控制信号生成状态显示信号,显示控制模块216的电源端与稳压保护模块212的输出端连接,显示控制模块216的输入端(K1-K5)与主控模块213的输出端对应连接,显示控制模块216的输出端(D1-D5)为控制单元的反馈端与连接器母端子J2的1-5引脚连接,连接器母端子J2的6引脚接地。
[0053] 结合图4,具体地,开关电源模块211包括:
[0054] 第一保险管F1、整流桥DB1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、二极管D1、二极管D4、二极管D5、变压器T1、基准源U5、第二光耦U2及电源转换芯片U1;
[0055] 第一保险管F1的一端为开关电源模块211的一输入端与整流桥DB1的一输入端连接,整流桥DB1的另一输入端为开关电源模块211的另一输入端,整流桥DB1的一输出端同时与电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1A、电阻R1的一端连接,整流桥DB1的另一输出端同时与电容C1的另一端和电源转换芯片U1的1脚连接,电容C2的另一端与电源转换芯片U1的2脚连接,电阻R1A、电阻R1和电容C3的另一端同时与二极管D4的阴极连接,二极管D4的阳极与电源转换芯片U1的7脚连接,变压器T1的第一线圈L1的两端分别与电容C3的一端和二极管D4的阳极连接,电源转换芯片U1的5脚、6脚、7脚、8脚共接,电源转换芯片U1的3脚与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端与第二光耦U2的接收输出端连接,第二光耦U2的接收输入端与电源转换芯片U1的4脚连接,电源转换芯片U1的4脚还与电阻R3、电阻R4、电容C4的一端连接,电阻R3、电阻R4的另一端均与二极管D1的阴极连接,二极管D1的阳极与变压器T1的第三线圈L3的一端连接,第三线圈的另一端和电容C4的另一端同时连接负电压,变压器T1的第二线圈L2的一端连接二极管D5的阳极,变压器T1的第二线圈的另一端接地,二极管D5的阴极为开关电源模块211的输出端与电阻R5、电容C5、电阻R8的一端共接,电容C5的另一端接地,电阻R5的另一端同时与电阻R6的一端和第二光耦U2的发射输入端连接,第二光耦U2的发射输出端与电阻R6的另一端、电阻R7的一端、基准源U5的阴极(K极)共接,电阻R7的另一端与电容C6的一端连接,电容C6的另一端与电阻R8的另一端、电阻R9的一端、电阻R10的一端和基准源U5的参考极(R极)共接,电阻R9的另一端、电阻R10的另一端和基准源U5的阳极(A极)同时接地。
[0056] 其中,电源转换芯片U1优选为VIPER22A型电源转换芯片,其1脚、2脚为接地引脚,3脚为取样电压引脚,4脚为电源引脚,5脚、6脚、7脚、8脚为开关管漏极引脚可接300V电压。
[0057] 结合图5,具体地,主控模块213包括:
[0058] 电源转换芯片U3、处理芯片U4、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、电容C19、电容C20、电容C21、第十五光耦、第十六光耦、第十七光耦、第十八光耦、第十九光耦;
[0059] 电源转换芯片U3的输入端Vin为主控模块213的第二电源端与电容C19的一端连接,电源转换芯片U3的输出端Vout与电容C20的一端和电容C21的一端共接,电源转换芯片U3的接地端GND与电容C19、电容C20、电容C21的另一端共接,处理芯片U4的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别与电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47的一端连接,电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47的另一端同时与电源转换芯片U3的输出端连接,处理芯片U4的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚还分别与第十九光耦的接收(部件)U19B输入端、第十八光耦的接收(部件)U18B输入端、第十七光耦的接收(部件)U17B输入端、第十六光耦的接收(部件)U16B输入端、第十五光耦的接收(部件)U15B输入端连接,第十九光耦的接收(部件)U19B输出端、第十八光耦的接收(部件)U18B输出端、第十七光耦的接收(部件)U17B输出端、第十六光耦的接收(部件)U16B输出端、第十五光耦的接收(部件)U15B输出端同时接地,第十五光耦的发射(部件)15A输入端、第十六光耦的发射(部件)16A输入端、第十七光耦的发射(部件)17A输入端、第十八光耦的发射(部件)18A输入端、第十九光耦的发射(部件)19A输入端分别与电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61的一端连接,电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61的另一端同时为主控模块213的第一电源端,第十五光耦的发射(部件)15A输出端、第十六光耦的发射(部件)16A输出端、第十七光耦的发射(部件)17A输出端、第十八光耦的发射(部件)18A输出端、第十九光耦的发射(部件)19A输出端分别为主控模块213的多个输入端S1-S5,处理芯片U4的11脚、12脚、13脚、14脚、15脚分别为主控模块213的多个输出端K3、K2、K1、K4、K5分别与电阻R52、电阻R51、电阻R50、电阻R49、电阻R48的一端连接,电阻R52、电阻R51、电阻R50、电阻R49、电阻R48的另一端同时连接电源转换芯片U3的输出端。
[0060] 其中,电源转换芯片U3优选采用78L05型电源转换芯片实现;
[0061] 处理芯片U4优选采用STC15W402AS型单片机实现,其1脚、2脚、3脚、4脚、5脚均为ADC数据引脚,6脚、7脚、16脚、17脚在本实施例中悬空,8脚为电源脚连接5V电压,10脚为接地脚,18脚、19脚、20脚也为数据引脚。
[0062] 结合图6,具体地,市电开关模块214包括:
[0063] 电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R53、电阻R54、电容C7、电容C8、电容C9、电容C22、二极管D2、第一开关管Q1、第十五开关管Q15和继电器K1;
[0064] 电容C7、电容C8、电阻R11、电阻R12的一端共接同时为市电开关模块214的电源端,电容C7、电容C8的另一端均接地,电阻R11、电阻R12的另一端均与二极管D2的阴极连接,二极管D2的阴极、阳极分别与继电器K1的线圈两端连接,继电器K1的静触点为市电开关模块214的输入端,继电器K1的动触点为市电开关模块214的输出端,二极管D2的阳极与第一开关管Q1的电流输入端连接,第一开关管Q1的控制端与电容C9、电阻R13、电阻R14的一端共接,第一开关管Q1的电流输出端、电容C9的另一端和电阻R14的另一端均接地,电阻R13的另一端连接5V系统电源,该系统电源可以通过对20V电源转换获得,也可以从其他电路模块,例如主控模块213的电源转换芯片U3处获得,第一开关管Q1的控制端还与第十五开关管Q15的电流输入端连接,第十五开关管Q15的控制端与电阻R53、电阻R54、电容C22的一端共接,第十五开关管Q15的电流输出端、电阻R53的另一端和电容C22的另一端均接地,电阻R54的另一端为市电开关模块214的控制端。
[0065] 值得说明的是,对于继电器K1的触点连接方式可以根据继电器的类型对应替换连接,此处并不限定,上述继电器K1的静触点与动触点分别对应继电器线圈通电后控制开关导通的两导通端。
[0066] 优选地,第一开关管Q1和第十五开关管Q15均可以采用NPN型三极管实现,NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1或第十五开关管Q15的电流输入端,NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1或第十五开关管Q15的电流输出端,NPN型三极管的基极为第一开关管Q1或第十五开关管Q15的控制端。
[0067] 输出控制模块215包括:
[0068] 电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9;
[0069] 电阻R17、电阻R21、电阻R25、电阻R29的一端分别为输出控制模块215的多个控制端,电阻R17、电阻R21、电阻R25、电阻R29的另一端分别与第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7、第九开关管Q9的控制端一一对应连接,第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7、第九开关管Q9的电流输出端均接地,第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7、第九开关管Q9的电流输入端分别与第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6、第八开关管Q8的控制端一一对应连接,第三开关管Q3的控制端还与电阻R18的一端和电容C10的一端共接,第三开关管Q3的电流输入端还与电阻R15和电阻R16的一端共接,第五开关管Q5的控制端还与电阻R22的一端和电容C11的一端共接,第五开关管Q5的电流输入端还与电阻R19和电阻R20的一端共接,第七开关管Q7的控制端还与电阻R26的一端和电容C12的一端共接,第七开关管Q7的电流输入端还与电阻R23和电阻R24的一端共接,第九开关管Q9的控制端还与电阻R30的一端和电容C13的一端共接,第九开关管Q9的电流输入端还与电阻R27和电阻R28的一端共接,电容C7、电容C8、电容C9、电容C22、电阻R16、电阻R18、电阻R20、电阻R22、电阻R24、电阻R26、电阻R28、电阻R30的另一端均接地,电阻R15、电阻R19、电阻R23、电阻R27的另一端同时为输出控制模块215的电源端,第二开关管Q2的电流输入端和电流输出端分别对应为输出控制模块215的第一输出通道输入端-30_1IN和输出端-30_1OUT,第四开关管Q4的电流输入端和电流输出端分别对应为输出控制模块215的第二输出通道输入端-30_1IN和输出端-30_2OUT,第六开关管Q6的电流输入端和电流输出端分别对应为输出控制模块215的第三输出通道输入端-30_2IN和输出端-30_3OUT,第八开关管Q8的电流输入端和电流输出端分别对应输出控制模块215的第四输出通道输入端-30_2IN和输出端-30_4OUT。
[0070] 优选地,第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7、第九开关管Q9均可以采用NPN型三极管实现,NPN型三极管的集电极为第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7或第九开关管Q9的电流输入端,NPN型三极管的发射极为第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7或第九开关管Q9的电流输出端,NPN型三极管的基极为第三开关管Q3、第五开关管Q5、第七开关管Q7或第九开关管Q9的控制端;
[0071] 第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6、第八开关管Q8、均可以采用N型MOS管实现,N型MOS管的漏极为第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6或第八开关管Q8的电流输入端,N型MOS管的源极为第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6或第八开关管Q8的电流输出端,N型MOS管的栅极为第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6或第八开关管Q8的控制端。
[0072] 结合图7,具体地,稳压保护模块212包括:
[0073] 第二保险管F2、第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2、电阻R62;
[0074] 第二保险管F2的一端为稳压保护模块212的输入端,第二保险管F2的另一端与电阻R62的一端、第一齐纳二极管ZD1的阴极、第二齐纳二极管ZD2的阴极共接,第一齐纳二极管ZD1的阳极和第二齐纳二极管ZD2的阳极同时接地,电阻R62的另一端为稳压保护模块212的输出端。
[0075] 显示控制模块216包括:
[0076] 电阻R29A、电阻R30A、电阻R31、电阻R31A、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R40A、电阻R41、电阻R42、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14、第十光耦、第十一光耦、第十二光耦、第十三光耦、第十四光耦;
[0077] 电阻R30A、电阻R32、电阻R35、电阻R38、电阻R41的一端分别为显示控制模块216的多个输入端K1-K5,电阻R30A、电阻R32、电阻R35、电阻R38、电阻R41的另一端分别与第十光耦的发射(部件)10A输入端、第十一光耦的发射(部件)11A输入端、第十二光耦的发射(部件)12A输入端、第十三光耦的发射(部件)13A输入端、第十四光耦的发射(部件)14A输入端连接,第十光耦的发射(部件)10A输出端、第十一光耦发射(部件)11A输出端、第十二光耦发射(部件)12A输出端、第十三光耦发射(部件)13A输出端、第十四光耦发射(部件)14A输出端均接地,第十光耦的接收(部件)10B输出端、第十一光耦接收(部件)11B输出端、第十二光耦接收(部件)12B输出端、第十三光耦接收(部件)13B输出端、第十四光耦接收(部件)14B输出端也均接地,第十光耦的接收(部件)10B输入端、第十一光耦接收(部件)11B输入端、第十二光耦接收(部件)12B输入端、第十三光耦接收(部件)13B输入端、第十四光耦接收(部件)14B输入端分别与电阻R56、电阻R55、电阻R54、电阻R39、电阻R53的一端一一对应连接,电阻R56、电阻R55、电阻R54、电阻R39、电阻R53的另一端分别与第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14的控制端一一对应连接,第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14的电流输入端同时为显示控制模块216的电源端,第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14的电流输出端分别与电阻R29A、电阻R31A、电阻R34、电阻R37、电阻R40A的一端一一对应连接,电阻R29A、电阻R31A、电阻R34、电阻R37、电阻R40A的另一端分别为显示控制模块216的多个输出端D1-D5。
[0078] 优选地,第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13、第十四开关管Q14均可以采用PNP型三极管实现,PNP型三极管的发射极为第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13或第十四开关管Q14的电流输入端,PNP型三极管的集电极为第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13或第十四开关管Q14的电流输出端,PNP型三极管的基极为第十开关管Q10、第十一开关管Q11、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13或第十四开关管Q14的控制端。
[0079] 在本发明实施例中,开关电源模块将AC220V市电转化为直流电压DC12V为整个控制单元21供电,K1端口通过控制三极管Q15、三极管Q1的导通与闭合来控制继电器K1的开闭,从而实现控制市电与内部500W开关电源的通断。
[0080] 四路输出控制部分,通过K2、K3、K4、K5端口控制三极管Q3、三极管Q5、三极管Q7、三极管Q9的导通与闭合来控制MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6、MOS管Q8的通断,从而实现控制输出的开断,此处三极管都是起到加强驱动能力的作用。
[0081] 按键部分电路信号与单片机相通的地方,按键信号通过端子连到浇封板电路。为了安全在单片机与按键板直接的信号传输全部通过光耦进行隔离传输,避免了最极端情况下市电直接连到按键板造成危险。在电源给按键板供电电路则选用一个100mA/250V保险管、两颗14V齐纳二极管跟后面的限流电阻组成一个传统的二极管安全栅电路,对输出到按键板的电流进行限压限流双重保护,给操作者最大安全的保护,防止触电和防爆。
[0082] 本发明实施例采用电子式开关优势在于阻值小,导通时间快。
[0083] 本发明实施例采用本安和浇封两种防爆模式组合,对于人员直接接触部分电路采用本安电路,高电压大电流部分采用“m”型浇封型式来保护,在本安电路控制板上生成低压开关控制信号传给高压胶封电路控制板上的控制单元,控制单元根据低压开关控制信号控制市电的通断或选择电源输出通道,并控制显示当前按键的开关状态,使用户操作省力、便捷,能够在各种环境中稳定工作,避免出现打火、烧结点,即使在防爆场合中也能实现安全控制,还便于用户观察、操作。
[0084] 本发明实施例的另一目的在于,提供一种包括上述防爆开关电路的防爆电源控制箱。
[0085] 以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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