專利名稱：礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電系統(tǒng)，特別涉及一種用于煤炭行業(yè)的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以前的二級(jí)保護(hù)電路，過電流保護(hù)電阻是在電路的正極端，電流流過電阻后會(huì)產(chǎn)生較大的電壓壓降，比如過電流保護(hù)電阻為0.5歐，流過IA的電流，產(chǎn)生的壓降為0.5V，經(jīng)過二級(jí)保護(hù)需要流過2個(gè)這樣的電阻，所以整體的壓降為IV，12V的電源到了輸出端已經(jīng)變?yōu)?1V，再加上導(dǎo)線上的電壓損耗，到了產(chǎn)品使用端就為10.6V左右，電源無法為距離較長(zhǎng)的設(shè)備提供穩(wěn)定的電力。煤礦井下含有多種易燃、易爆危險(xiǎn)性氣體(如甲烷、CO等)，需實(shí)時(shí)采用探頭監(jiān)控，以采取措施保證井下安全。井下監(jiān)控分站承擔(dān)著對(duì)監(jiān)控探頭信號(hào)處理、電路控制的重要任務(wù)，主要采用不間斷備用電源對(duì)井下監(jiān)控分站實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)供電。其中電池組是不間斷電源(UPS)系統(tǒng)中最為核心的組件之一，電池的重量與體積、放電容量的多少、放電電流特性、高低溫放電特性以及使用壽命，直接影響到不間斷電源(UPS)的重量、體積、放電時(shí)間和可靠性。煤礦井下做為高安全等級(jí)的本質(zhì)安全性場(chǎng)所，要求輸出電壓、電流實(shí)現(xiàn)二級(jí)保護(hù)，以免引起外部火花造成煤礦井下安全性事故。目前，市場(chǎng)上的可用于煤礦井下監(jiān)控分站供電的不間斷電源都是由“免維護(hù)鉛酸蓄電池”來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有鉛酸蓄電池存在明顯不足:①在3倍率以上電流放電時(shí)，只能放出電池容量的30%以下，而充電時(shí)，其充電電流必須控制在0.25倍率以上，在完全放電后，其充電時(shí)間需要在8小時(shí)才能充到電池容量的80%，電池循環(huán)性能差、備電時(shí)間短的缺點(diǎn)突出；②鉛酸蓄電池在壽命周期內(nèi)，容量逐年下降，其動(dòng)態(tài)變化難于保證輸出電壓、電流的二級(jí)保護(hù)，嚴(yán)重制約了煤礦井下不間斷電源的指標(biāo)；③鉛酸蓄電池放電的循環(huán)壽命在300次左右，在低溫環(huán)境下放電容量更差，煤礦井下環(huán)境溫度接近0度，鉛酸蓄電池不適宜于煤礦井下應(yīng)用；④鉛酸蓄電池的主要原料是“鉛”，其使用及“鉛”排放直接影響到地下水環(huán)境鉛酸蓄電池在充電過程中存在析氫副反應(yīng)，而氫氣做為高危險(xiǎn)性氣體嚴(yán)重影響煤礦井下安全。目前，多數(shù)井下監(jiān)控分站不間斷電源僅能維持井下監(jiān)控分站工作2小時(shí)。隨著礦井開采深度的不斷加深、開掘面的不斷加長(zhǎng)，2小時(shí)已遠(yuǎn)不能滿足井下實(shí)際應(yīng)用需要。由于鉛酸電池組沒有內(nèi)部放電、充電控制機(jī)制，其放電輸出電壓及電流難于處于保持穩(wěn)定，很難實(shí)現(xiàn)輸出電流、電壓的二級(jí)保護(hù)性輸出，從而顯著影響到煤礦井下產(chǎn)品的可靠性、安全性、實(shí)用性等多項(xiàng)指標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電源無法為距離較長(zhǎng)的設(shè)備提供穩(wěn)定電力的問題，本實(shí)用新型采用新的二級(jí)保護(hù)電路，將過電流保護(hù)電阻放置在電源產(chǎn)品的負(fù)極端，先將過電流保護(hù)電阻上采集的電壓進(jìn)行放大，如果不采用電路放大功能，過電流保護(hù)電阻上的電壓值很低，無法與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而且小電壓容易受到外面雜訊信號(hào)的干擾，導(dǎo)致保護(hù)電路誤動(dòng)作，放大后的過電流保護(hù)電阻電壓和基準(zhǔn)進(jìn)行比較，因?yàn)椴捎幂^小的過電流保護(hù)電阻，過電流保護(hù)電阻一般是毫歐級(jí)的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設(shè)備端的導(dǎo)線就可以使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線了。本實(shí)用新型提出了一種礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，所述礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)包括:鋰電池及其保護(hù)模塊，由鋰電池和充放電保護(hù)模塊組成，用于保護(hù)鋰電池過沖電，保護(hù)鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險(xiǎn)溫度時(shí)，對(duì)鋰電池?cái)嚯?；升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的12V電壓，并輸出到二級(jí)保護(hù)線路模塊；二級(jí)保護(hù)線路模塊，由兩個(gè)相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護(hù)和輸出過電流保護(hù)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，在鋰電池及其保護(hù)模塊中，通過晶體管開關(guān)的關(guān)閉和打開，實(shí)現(xiàn)鋰電池在過充電、過放電以及溫度過高時(shí)，對(duì)鋰電池?cái)嚯姡瑥亩乐逛囯姵氐倪^沖、過放以及超過危險(xiǎn)溫度。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，升壓電路使用MAX1771芯片作為主控芯片，直接可以將低電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓的芯片，芯片驅(qū)動(dòng)2個(gè)MOS管產(chǎn)生12V的電壓。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，采用新的二級(jí)保護(hù)電路，將過電流保護(hù)電阻放置在電源產(chǎn)品的負(fù)極端，先將過電流保護(hù)電阻上采集的電壓進(jìn)行放大，放大后的過電流保護(hù)電阻電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，從而使得電源端到設(shè)備端的導(dǎo)線可以使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線。本實(shí)用新型中的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)可用在礦用車輛系統(tǒng)及其它特定領(lǐng)域的系統(tǒng)中，具有廣闊的前景。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)框圖。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的升壓模塊電路圖。圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的二級(jí)保護(hù)線路模塊電路圖。圖4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鋰電池及其保護(hù)模塊。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，電源采用新的二級(jí)保護(hù)電路，將過電流保護(hù)電阻放置在電源產(chǎn)品的負(fù)極端，先將過電流保護(hù)電阻上采集的電壓進(jìn)行放大，如果不采用電路放大功能，過電流保護(hù)電阻上的電壓值很低，無法與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而且小電壓容易受到外面雜訊信號(hào)的干擾，導(dǎo)致保護(hù)電路誤動(dòng)作，放大后的過電流保護(hù)電阻電壓和基準(zhǔn)進(jìn)行比較，因?yàn)椴捎幂^小的過電流保護(hù)電阻，過電流保護(hù)電阻一般是毫歐級(jí)的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設(shè)備端的導(dǎo)線就可以使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線了。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)由三部分組成:鋰電池及其保護(hù)模塊、升壓模塊、二級(jí)保護(hù)線路模塊。具體框圖參見附圖1。鋰電池及其保護(hù)模塊由鋰電池和充放電保護(hù)模塊組成。升壓模塊用于將鋰電池的3.7V電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的12V電壓電源；二級(jí)保護(hù)線路模塊由兩個(gè)相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護(hù)和輸出過電流保護(hù)。本電源是由I節(jié)3.7V的可充電鋰電池經(jīng)過升壓電路將3.7V電壓升壓為12V電壓，再經(jīng)過一個(gè)兩極保護(hù)板電路，給負(fù)載供電。圖2的Jl連接鋰電池的3.7V輸出電壓，J2連接圖3的J1，為其提供12V電源電壓，圖3的J2連接設(shè)備負(fù)載。圖4是鋰電池及其保護(hù)模塊的原理框圖，通過鋰電池及其保護(hù)模塊對(duì)鋰電池實(shí)現(xiàn)控制。鋰電池正、負(fù)極分別與電路正極、負(fù)極相連；可采用DSP芯片或單片機(jī)做為鋰電池及其保護(hù)模塊的控制單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充放電進(jìn)行控制并對(duì)監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、實(shí)時(shí)反饋。所述鋰電池及其保護(hù)模塊包括控制器、晶體管開關(guān)、均衡電路、平衡負(fù)載和溫度檢測(cè)器，所述控制器通過均衡電路和平衡負(fù)載實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的電壓平衡管理，通過溫度檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的溫度監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)的信號(hào)對(duì)晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管理。均衡電路獲取電池的電位，上傳至控制器；溫度檢測(cè)器獲取鋰電池的溫度信號(hào)，上傳至控制器；所述控制器可以采取以下方式處理:①對(duì)過高電位的電池，打開均衡電路子路，實(shí)現(xiàn)均衡電路子路與內(nèi)部負(fù)載的串聯(lián)連接，對(duì)該電池放電以降低其電位，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的電位均衡；②當(dāng)存在外部電路電位時(shí)，在鋰電池充滿時(shí)打開晶體管開關(guān)，以隔絕充電，在鋰電池未充滿時(shí)關(guān)閉晶體管開關(guān)，以維持電池動(dòng)態(tài)充電；③當(dāng)不存在外部電路電位時(shí)，對(duì)晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，使鋰電池對(duì)外部電路放電，當(dāng)?shù)竭_(dá)鋰電池組截止放電電位時(shí)，對(duì)晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)打開，以保護(hù)整體電池不再深度放電；④當(dāng)電池溫度超過定值時(shí)，對(duì)晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)關(guān)斷處理，以防止電池溫度的進(jìn)一步上升。通過上述四種控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池的電池均衡、充電、放電和溫度控制處理，促進(jìn)電池的高安全性應(yīng)用。設(shè)單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V，其最大充電電壓允許至4.2V。則可設(shè)置單節(jié)電池的過充電壓在3.8 4.2V，控制器可在IOms內(nèi)通過晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)斷電，以防止電池組的過充。設(shè)單節(jié)鋰電池的溫度允許至120度，安全溫度為60度，則設(shè)電池溫度保護(hù)點(diǎn)為60度，當(dāng)溫度檢測(cè)器監(jiān)控單節(jié)電池溫度達(dá)到60度時(shí)，控制器在IOms內(nèi)通過晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)斷電，以防止電池的溫升。為防止電池過放，設(shè)置過放壓保護(hù)電壓，設(shè)單節(jié)電池的最小允許電壓為2.0V，則設(shè)電池的最小允許電壓為2.0V,當(dāng)單節(jié)電池達(dá)到2.0V時(shí)，控制器在IOms內(nèi)通過MOS管實(shí)現(xiàn)斷電，以防止電池組的過放。升壓模塊將電池電壓轉(zhuǎn)換為12V，由低電壓轉(zhuǎn)為高電壓。升壓電路使用MAX1771芯片作為主控芯片，此芯片是可以不需要配置任何周圍的零件參數(shù)，直接可以將低電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓的芯片，芯片驅(qū)動(dòng)2個(gè)MOS管產(chǎn)生12V的電壓，因?yàn)樾酒?qū)動(dòng)MOS時(shí)，由于MOS管處于開關(guān)狀態(tài)，MOS管的開通與關(guān)斷過程中會(huì)有電壓和電流的疊加，導(dǎo)致MOS管發(fā)熱，所以采用2個(gè)MOS管并聯(lián)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這樣可以增大MOS管的耐熱程度，從而可以省略散熱片，減小產(chǎn)品的垂直高度。具體電路圖參見圖2所示。鋰電池的3.7V電壓輸入Jl端口，Jl端口的一端首先連接保險(xiǎn)絲Fl的一端,Fl的另一端連接熱敏電阻RT的一端,RT的另一端連接電感LI的一端，以及電容C1、C2、C3的一端，電容C1、C2、C3的另一端連接Jl的另一端，且接地；LI的另一端連接二極管Dl的正極，Dl的負(fù)極連接J2端口的一端；D1的負(fù)極同時(shí)連接電容C6、C7、C8和電阻R3的一端，C6、C7、C8的另一端連接J2端口的另一端，且接地；R3的另一端連接發(fā)光二極管D2的正極，D2的負(fù)極連接J2端口的另一端。Ul的V+腳連接J2端口的一端，同時(shí)連接電容C4的一端，C4的另一端接地；U1的REF腳連接電容C5的一端，C5的另一端接地；U1的SHDN腳、FB腳、AGND腳接地;U1的GND腳接地，同時(shí)連接電阻Rl和R2的一端，電阻Rl和R2的另一端連接Ul的CS腳和以及MOS管Ql和Q2的源極S ；U1的EXT腳接MOS管Ql和Q2的柵極G，Ql和Q2的漏極D連接到電感LI和二極管Dl的中間；J2端口連接到附圖2的Jl端口。產(chǎn)品的具體實(shí)施過程如圖2所示:鋰電池3.7V電壓通過圖2的Jl端子經(jīng)過保險(xiǎn)絲F1，熱敏電阻RT，給電阻Cl，C2, C3充電，充電后流過電感LI，Dl后給芯片供電，芯片開始啟動(dòng)，啟動(dòng)后打開MOS管，電阻Rl，R2檢測(cè)到MOS管開通后的電流，反饋回芯片內(nèi)部進(jìn)行比較，從而增大輸出占空比，提高輸出電壓，使輸出電壓達(dá)到12V，輸出12V電壓經(jīng)過C6，C7，CS后經(jīng)過圖中的J2端子輸出，輸出的12V電壓輸出到二級(jí)保護(hù)線路模塊的Jl端口。參見圖3，Jl端子連接升壓模塊的輸出電壓，當(dāng)二級(jí)保護(hù)線路的輸出電流小于保護(hù)電流時(shí)，Q13的G極由于受隔直電容C13隔離，Q13的G極電壓低于S極電壓，Q13導(dǎo)通，產(chǎn)生輸出；當(dāng)輸出過電流時(shí)即輸出電流達(dá)到1.2A時(shí)，R12和R12A上的電壓變?yōu)?.05V，Ul 1C, Ul IB, Ul ID將R12和R12A上的電壓進(jìn)行放大，放大后的電壓經(jīng)過Ul IB進(jìn)行輸出，輸出的電壓與Dll 二級(jí)管正向?qū)▔航?.6V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，U12A的正端電壓高于負(fù)端電壓，U12A產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)使Qll導(dǎo)通，C12和R120吸收Qll瞬間導(dǎo)通時(shí)尖峰電壓，Qll導(dǎo)通后Rl 17和Rl 18產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉，Q13在關(guān)閉的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向尖峰電壓，C14，R122用來吸收尖峰電壓。當(dāng)輸入電壓超過12.6V，此時(shí)在Rlll和R112上的分壓超過Dll 二級(jí)管順向?qū)妷?.6V的基準(zhǔn)電壓時(shí)，U12B的負(fù)端電壓高于正端電壓，U12B的輸出產(chǎn)生一個(gè)低電壓，低電壓同時(shí)導(dǎo)致，D12的正極產(chǎn)生一個(gè)低電壓，會(huì)使R117和R118產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉。當(dāng)線路的正負(fù)極做火花短路時(shí)，因?yàn)橛须姼蠰I的抑制電流瞬間變化的功能，所以正負(fù)接觸時(shí)火花較小，因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，就?huì)在電感上產(chǎn)生順向電動(dòng)勢(shì)，Cll和R124用來吸收順向電動(dòng)勢(shì)的尖峰電壓，當(dāng)正負(fù)極接觸后，R12，R12A上的電壓降增加，產(chǎn)生的電壓降經(jīng)過Ull進(jìn)行放大，放大后的電壓超過0.5V基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)使Qll導(dǎo)通，C12和R120吸收Qll瞬間導(dǎo)通時(shí)尖峰電壓，Qll導(dǎo)通后R117和R118產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉，Q13在關(guān)閉的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向尖峰電壓，C14，R122用來吸收尖峰電壓。相同的原理作用于另一級(jí)電路。此部分舉例說明在使用IA電流進(jìn)行保護(hù)時(shí)的工作原理。第二個(gè)為二級(jí)保護(hù)，此二級(jí)保護(hù)與以往的二級(jí)保護(hù)的區(qū)別在于是將采集信號(hào)的電阻放置在電源的負(fù)極(或者也稱為地線)上，將采集到的小電壓進(jìn)行放大，放大的電壓與二極管上的正極電壓進(jìn)行比較，通過比較器控制I個(gè)N-MOS和2個(gè)P-MOS的導(dǎo)通與關(guān)斷，并增加一個(gè)電感，在電感上增加RC電路，用來吸收電感上的尖峰電壓，在PMOS的D極增加一個(gè)瞬態(tài)抑制二級(jí)管，用以吸收輸出端短路過程中在MOS上產(chǎn)生的尖峰電壓。二級(jí)保護(hù)電路如附圖3所示。Jl端口的2腳串聯(lián)連接電阻R122、電容C14、電感LI，LI的另一端連接VCCl ；U11C的正端通過電阻Rll接地，Jl的I腳串聯(lián)連接電阻R12和R12A，R12A的另一端連接Voutl，同時(shí)通過電阻R13連接到UllD的正端，UlIC和UllD的負(fù)端通過電阻R15連接；U11C的輸出端和負(fù)端之間通過電阻R14連接；U11D的輸出端和負(fù)端之間通過電阻R16連接；U11C的輸出端通過電阻R17連接到UllB的負(fù)端；U11D的輸出端通過電阻R18連接到UllB的正端；U11B的輸出端和負(fù)端之間通過電阻R19連接；U11B的輸出端連接到U12A的正端；U12A的負(fù)端連接到U12B的正端，同時(shí)連接到電阻Rl 13和二極管Dll的正極，DlI的負(fù)極接地，Rl 13的另一端連接到Jl端口的2腳；U12B的負(fù)端連接到Rlll和R112的中間，Rlll的另一端連接到Jl端口的2腳，R112的另一端接地；U121的輸出端通過Rl 14連接到Jl端口的2腳；U12A的輸出端通過Rl 15連接到Jl端口的2腳；U12A的輸出端通過R116連接到MOS管Qll的柵極G，U12A的輸出端同時(shí)連接二極管D13的負(fù)極，D13的正極連接到MOS管Qll的柵極；U12B的輸出端連接二極管D12的負(fù)極，D12的正極連接到MOS管Qll的漏極；Q11的源極接地；Q11的漏極串聯(lián)連接電容C12和電阻R120后接地；Q11的漏極串聯(lián)連接電阻R118和R117后連接到Jl端口的2腳；R117和R118中間的節(jié)點(diǎn)通過電阻R119連接到MOS管Q12的柵極；Q12的源極連接到Jl端口的2腳，漏極連接到MOS管Q13的柵極，同時(shí)通過電阻R123接地；Q13的源極連接到Jl端口的2腳，同時(shí)連接電容C13的一端，C13的另一端連接電阻R121的一端和齊納二極管ZDll的負(fù)極，R權(quán)I的另一端連接Q13的漏極，ZDll的正極接地；Q13的漏極連接C14和LI中間的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)串聯(lián)連接電阻R124和電容Cll，然后連接到VCCl ;VCC1連接電阻R125的一端和二極管D14的負(fù)極，R125的另一端和D14的正極連接到Voutl。二級(jí)保護(hù)電路的另一部分與上述電路類似，在此不在贅述。按照?qǐng)D3，當(dāng)輸出電流小于保護(hù)電流時(shí)，Q13的G極由于受隔直電容C13隔離，Q13的G極電壓低于S極電壓，Q13導(dǎo)通，產(chǎn)生輸出；當(dāng)輸出過電流時(shí)U11C，U11B，U11D三部分將電壓進(jìn)行放大，放大后的電壓經(jīng)過UllB進(jìn)行輸出，輸出的電壓與Dll 二級(jí)管正向?qū)▔航?.6V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，U12A的正端電壓高于負(fù)端電壓，U12A產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)使Qll導(dǎo)通，C12和R120吸收Qll瞬間導(dǎo)通時(shí)尖峰電壓，Qll導(dǎo)通后R117和R118產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉，Q13在關(guān)閉的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向尖峰電壓，C14，R122用來吸收尖峰電壓。過電壓保護(hù):當(dāng)輸入電壓在Rlll和R112上的分壓超過Dll 二級(jí)管順向?qū)妷?.6V的基準(zhǔn)電壓時(shí)，U12B的負(fù)端電壓高于正端電壓，U12B的輸出產(chǎn)生一個(gè)低電壓，低電壓同時(shí)導(dǎo)致D12的正極產(chǎn)生一個(gè)低電壓，會(huì)使Rl 17和Rl 18產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉。當(dāng)線路的正負(fù)極做火花短路時(shí)，因?yàn)橛须姼蠰I的抑制電流瞬間變化的功能，所以正負(fù)接觸時(shí)火花較小，因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，就?huì)在電感上產(chǎn)生順向電動(dòng)勢(shì)，Cll和R124用來吸收順向電動(dòng)勢(shì)的尖峰電壓，當(dāng)正負(fù)極接觸后，R12，R12A上的電壓降增加，產(chǎn)生的電壓降經(jīng)過U11C，U11B，U11D進(jìn)行放大，放大后的電壓經(jīng)過UllB進(jìn)行輸出，輸出的電壓與Dll 二級(jí)管正向?qū)▔航?.6V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，U12A的正端電壓高于負(fù)端電壓，U12A產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)使Qll導(dǎo)通，C12和R120吸收Qll瞬間導(dǎo)通時(shí)尖峰電壓，Qll導(dǎo)通后R117和R118產(chǎn)生分壓，將Q12的G極電壓降低，使MOS管Q12導(dǎo)通，導(dǎo)通的Q12促使Q13的G極和S極的電位相同，Q13關(guān)閉，Q13在關(guān)閉的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向尖峰電壓，C14，R122用來吸收尖峰電壓。相同的原理作用于另一級(jí)電路。這2級(jí)電路是相同的，因?yàn)槭?級(jí)電路，第一級(jí)的地和第二級(jí)的地是分開的，Voutl只是一個(gè)標(biāo)號(hào),所有的Voutl連接到一起。通過該電路圖并繪制成實(shí)際的電路板后，通過鋰電池3.7V電壓成功轉(zhuǎn)為12V的直流電壓，輸出電流0.6A;二級(jí)保護(hù)板可以啟動(dòng)工作，工作保護(hù)電流為1A，過電壓保護(hù)為
12.5V，產(chǎn)品經(jīng)過數(shù)萬次的火花實(shí)驗(yàn)，并未出現(xiàn)不良現(xiàn)象。因?yàn)槊旱V生產(chǎn)的特殊性，要求煤礦下的產(chǎn)品在發(fā)生短路時(shí)或者當(dāng)線路上的接觸點(diǎn)發(fā)生脫落時(shí)，在不切斷外部供電的情況下可以，可以直接將負(fù)載產(chǎn)品連接到電源的輸出端，并要求不能產(chǎn)生火花，或者產(chǎn)生的火花不能引爆周圍的氣體；而且煤礦要求產(chǎn)品里面的保護(hù)是二級(jí)保護(hù)，當(dāng)?shù)谝患?jí)保護(hù)失效后，第二級(jí)保護(hù)可以繼續(xù)起作用，此二級(jí)保護(hù)可以應(yīng)用于煤礦等含有甲烷氣體的環(huán)境中。雖然已在具體實(shí)施方案中描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方案及其各種功能組件，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以用硬件、軟件、固件、中間件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的實(shí)施方案，并且本實(shí)用新型的實(shí)施方案可以用在多種系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件或其子組件中。本實(shí)用新型的每個(gè)實(shí)施例都可以與其它的實(shí)施例中的器件相互進(jìn)行組合，而不是孤立的、單一的實(shí)施例，所有實(shí)施例之間都可以相互融合而形成新的實(shí)施例或者不同的解決方案。雖然本實(shí)用新型已經(jīng)詳細(xì)的示出并描述了一個(gè)相關(guān)且特定的實(shí)施范例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，其特征在于，所述礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)包括: 鋰電池及其保護(hù)模塊，由鋰電池和充放電保護(hù)模塊組成，用于保護(hù)鋰電池過充電，保護(hù)鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險(xiǎn)溫度時(shí)，對(duì)鋰電池?cái)嚯姡? 升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的12V電壓，并輸出到二級(jí)保護(hù)線路模塊； 二級(jí)保護(hù)線路模塊，由兩個(gè)相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護(hù)和輸出過電流保護(hù)。
2.如權(quán)利要求1中的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 在鋰電池及其保護(hù)模塊中，通過晶體管開關(guān)的關(guān)閉和打開，實(shí)現(xiàn)鋰電池在過充電、過放電以及溫度過高時(shí)，對(duì)鋰電池?cái)嚯?，從而防止鋰電池的過沖、過放以及超過危險(xiǎn)溫度。
3.如權(quán)利要求1中的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 升壓電路使用MAX1771芯片作為主控芯片，直接將低電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓，驅(qū)動(dòng)2個(gè)MOS管產(chǎn)生12V的電壓。
4.如權(quán)利要求1中的礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，其特征在于: 采用新的二級(jí)保護(hù)電路，將過電流保護(hù)電阻放置在電源產(chǎn)品的負(fù)極端，先將過電流保護(hù)電阻上采集的電壓進(jìn)行放大，放大后的過電流保護(hù)電阻電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，從而使得電源端到設(shè)備端的導(dǎo)線可以使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線。
專利摘要為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電源無法為距離較長(zhǎng)的設(shè)備提供穩(wěn)定電力的問題。本實(shí)用新型提出了一種礦用本安鋰電池供電系統(tǒng)，包括鋰電池及其保護(hù)模塊，由鋰電池和充放電保護(hù)模塊組成，用于保護(hù)鋰電池過沖電，保護(hù)鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險(xiǎn)溫度時(shí)，對(duì)鋰電池?cái)嚯?；升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的12V電壓，并輸出到二級(jí)保護(hù)線路模塊；二級(jí)保護(hù)線路模塊，由兩個(gè)相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護(hù)和輸出過電流保護(hù)。本實(shí)用新型采用新的二級(jí)保護(hù)電路，將過電流保護(hù)電阻放置在電源產(chǎn)品的負(fù)極端，先將過電流保護(hù)電阻上采集的電壓進(jìn)行放大，放大后的過電流保護(hù)電阻電壓和基準(zhǔn)進(jìn)行比較，因?yàn)椴捎幂^小的過電流保護(hù)電阻，過電流保護(hù)電阻一般是毫歐級(jí)的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設(shè)備端的導(dǎo)線就可以使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線了。
文檔編號(hào)H02H7/18GK202997530SQ20122074302
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者賈華忠, 張經(jīng), 張澤忠, 高波 申請(qǐng)人:山西科達(dá)自控工程技術(shù)有限公司