维普资讯 http://www.cqvip.com 实用技术 一种矿用直流多路不间断电源的改进 尚占宁，郭潞兴，孙守靖，申伟光 （潞安矿业集团公司五阳煤矿，山西长治０４６２０５） 摘要：针对一种目前常用的矿用直流多路不问断电源在实际使用中所暴露出来的若干不足，从原理上进 行了分析，并实施了相应的改进，使改进后的产品电路设计更加合理，整体性能更加稳定可靠，更好地适应 了煤矿井下特殊环境的使用要求。 关键词：开关电源；脉宽调制；占空比；自激；他激 中图分类号：ＴＤ６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—２７９８（２００２）０３－００２８—０２ ＫＦ１０１６型矿用多路不问断电源是由宜兴煤矿 电子仪器厂研制生产的一种单管反激型、开关直流 稳压电源。它具有体积小、重量轻、效率高、输入允 许变化范围大等诸多优点。它输出有三路不间断相 互隔离的直流稳压电源，特别适宜在煤矿井下有瓦 斯、煤尘爆炸危险的环境中使用。此种电源在潞安 图ｌ ＫＦ１０１６型矿用直流多路不ｌ司断电源原理 矿业（集团）公司五阳煤矿自１９９６年投入使用以来， 做为矿井监测分站及传感器等的供电电源，使用效 ２不足处电路原理分析 果良好，但随着煤矿监测监控系统的不断升级及煤 在实际应用中，发现该电源有以下不足。 矿安全规程对监控系统功能及各项技术指标的不断 （１） 不需有交流输入的触发，或电池过放保护 提高，对备用电源的性能也提出了更高的要求，在实 后，电池两端电压回升后，备用电池能自动投入，不 际应用中，本款电源的多处不足也随之显现出来，经 利于对电池的保护。 过与生产厂家共同研究合作，找出了解决方案，并对 （２） 输出的双重过流保护是相互制约的，不能 此款电源进行了相应的改进。 独立工作。 （３） 输出电压随输出电流的变化而变化 １改进前整机原理分析 （４） 使用过程中，当交流停电，电池投入工作 整机的原理框图，见图ｌ。交流输入经工频变 过放保护后，再次送电，整机易“死机”没有输出。 压器变压后，整流、滤波变为直流电压，脉宽调制器 就以上出现的几种现象，对照其相应部分的原 ＳＧ３５２４通过改变脉冲的占空比控制功率开关器件 理图分别进行分析。 ＶＭＯＳ管的导通及关断，经高频变压器Ｔ ，将电压 分析Ａ：电池投入及保护部门的电路见图２。 耦合至二次侧，控制三极管Ｖ，的导通与关断，经高 频变压器ｒｒ，，将输入电压耦合至输出端，经由续流 二极管，电感、电容滤波后再经过７８１２或７８１８集成 稳压输出相互隔离的三路直流电源。交流正常工作 时，由三端输出可调式集成稳压器ＬＭ３１７为核心组 成的限流充电电路对电池进行浮充电。当交流停电 后，备用电池投入电路将备用电池投入工作，电池投 入及过放电保护由三极管组合电路来实现。 图２改进前电池投入及保护电路原理 收稿日期：２００２—０３—２２ 作者简介：尚占宁（１９６６一），男，山西临猗人，工程师，从事机电控制和监测技术工作 ２８ Ｃｏａｌ ３／２００２ 维普资讯 http://www.cqvip.com 三极管Ｔ 在交流不工作时处于截止状态，为三 极管Ｔ２及Ｔ３的导通创造了条件，当备用电池的电 压值处于欠压保护值以上时，Ｔ２导通，Ｔ３导通，电 池投入放电。当电池处于欠压值及以下时，Ｔ２截 止，Ｔ 截止，电池放电回路关断，电路进入过放保护 状态。由以上分析可知，电池的投入不须交流触发， 图４原输出回路原理 只要无交流输入，且电池电压在欠压保护值以上即 可进行。对此，将三极管保护改为继电器保护方式， 改进后见图３，在无交流触发下，Ｉ 输出为低电平， 三极管截止，放电回路关断，电池不会放电，充分克 服了以上缺点。 为了克服这一不足，采用了三极管截流型保护， 见图５，大大提高了保护回路的保护速度，在额定工 作电流范围内，使输出电压更稳定。 ⑩脚 图５三极管载流型保护原理 分析Ｄ：改进前此开关电源为单管反激型自激 式工作原理，即利用 的不稳定量的正反馈产生 控制调整管导通与截止的开关信号，开关频率受Ｖ 及吼的影响较大，导致开关管的工作稳定性较差， 整机易出现“死机”现象。为了消除此现象，在改进 图３改进后的电池投入及保护电路 的电路中，采用了它激式的工作原理，即由独立的开 分析Ｂ：在原电路中，输出的双重过流保护都是 通过控制光耦最终触发晶闸管来实现的，三路相互 制约，其中任何一路保护都会使整机无输出，影响所 接设备的工作。通过认真的比较分析，将过载保护 关信号振荡器产生的控制信号去控制调整管的导通 与截止，开关管的工作状态不受Ｖ１、Ｒ，的影响，使 ．整机电源工作更加可靠。 通过以上改进，ＫＦ１０１６型矿用多路不间断电 改为三极管截流型保护，即实现了各路保护的独立 性又增强了电路输出的本安性能。 分析Ｃ：原输出回路原理见图４，原电路中当负 载电流增大时，输出电压会下降，影响供电质量。 即： ＝１８一Ｉ（Ｒ一４ ７００） 一源从原理上克服了原有的不足，整机电路设计更加 合理，工作稳定性得到了显著提高，更好地适应了煤 矿井下特殊条件的使用要求。 ［责任编辑：魏罾英］ 一——卜一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－＋一＋一＋一－４＂－－＋ ＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋ 一—‘卜一＋一——卜－——卜一＋（上接第３页） Ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｇａｓｉ ｆｙ ＳＵＮ Ｂａｏ－ｚｈｅｎｇ，ＸＵ Ｚｈｅｎ—ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｂｉｎ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ １２３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｆｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓｉｆｙ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄｏｎ ｔｈｅ ，ｂａｓｉｓ，ｃｏａｌ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓｉｆｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｓ ｓｔａｇｎａｎｔ ａｎｄ ｄｒｏｐ，ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｉｓ ｆｏｒｗａｒｄ，ｂａｓｉｃ ｃａｕｓｅ ｎｄ ａｄｒｏｐ，ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｙ ｉｒｓ ｆｏｒｗａｒｄ，ｂａｓｉｃ ｃａｕｓｅ ａｎｄ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｃｌｅａｒ ａｂｏｕｔ ｃａｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｉｍｐｅｔｕｓｋｅｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ａｎｄ ｆｏｃａｌ ，ｌｍｉｎｔ ｏｆ ｃｏａｌ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓｉｆｙ ｉｓ ｒａｉｓｅｄ，ｓｅｖｅｒａｌ ｐｍｐｏｓｅｓ ｉｓ ｅｌｓｏ ｒａｉｓｅｄ ａｂｏｕｔ ｄｅｖｅｌｏｐｉｇ ｎｃｏａｌ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓｉｆｙ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｌ ｄｓ：ｃｏａｌ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｓｉｆｙ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ 煤第１１卷第３期２９