0引言

本安電源是本安型電氣設(shè)備的一個重要組成部分，由于煤礦的機械化，井下傳感器、彎道報警器等設(shè)備的供電，通信、報警都要供電設(shè)備。但是基于井下復(fù)雜的環(huán)境，對供電設(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)的電火花不會點燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合物。本安電源有ia和ib兩個等級。在本文中介紹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(zhuǎn)換為電壓值GND1、GND2以便使用STM32進行過流監(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通過監(jiān)控這3個電壓值就可以確定本安電源是否過壓。當(dāng)BH1是低電平的時候Q4不導(dǎo)通、Q3截止，那么本安電源就沒有輸出；當(dāng)BH1是高電平的時候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(tài)，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(tǒng)中的保護電路有過流保護和過壓保護及其恢復(fù)電路。此系統(tǒng)是ia等級的本安電源，所有保護電路都有2級，本文只介紹其中的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(zhuǎn)換為電壓值GND1、GND2.圖3中調(diào)節(jié)變阻器R32設(shè)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(shè)定的電壓值相比較控制BH1.當(dāng)GND1大于設(shè)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(jīng)過電壓跟隨器U5連接到STM32的AD轉(zhuǎn)換管腳，以便對其進行軟件監(jiān)控。第2級過流保護同理。

圖3過流保護