專利名稱：一種本質安全型工業(yè)以太網交換機電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交換機電源電路，具體涉及一種本安型工業(yè)以太網交換機電源電路。
背景技術：
隨著以太網技術的飛速發(fā)展，尤其是以太網傳輸速率的提高和以太網交換技術的發(fā)展，使以太網全面應用于工業(yè)控制領域成為可能。以太網網絡具有數(shù)據處理速度快、數(shù)據處理容量大、接入點多等優(yōu)點，愈來愈廣泛的應用于各種現(xiàn)場通信的場合中，于是，針對不同行業(yè)對交換機的性能提出了不同的要求。本文主要涉及工業(yè)以太網交換機在煤礦行業(yè)環(huán)境中應用的安全問題。目前，煤礦工業(yè)以太網本質安全型交換機出現(xiàn)采用3. 3V直流電源供電，但交換機內部主要工作芯片的工作電壓還包括1.2V，且工作電壓上的負載電流很大，因此在交換機內部必須配備低壓轉換的電路，實現(xiàn)3. 3V電壓轉換1. 2V電壓的功能。現(xiàn)有實現(xiàn)低壓轉換的方案中，一是存在轉換效率低的問題，二是大多電路結構復雜，外圍器件多等缺點，影響交換機的本質安全。

實用新型內容本實用新型提供了一種1. 2V本質安全型的交換機電源電路，該電路高達90 %以上的轉換效率能降低交換機的功耗，提高交換機的本質安全。系統(tǒng)的低功耗設計，依賴選用高效、結構簡單的電源方案和電源設計，本實用新型的創(chuàng)新就在于高效、電路結構簡單。本實用新型設計了一種本質安全型工業(yè)以太網交換機電源，連接在3. 3V直流主供電源的輸出端和1. 2V直流負載輸入端之間，其關鍵在于包括DC/DC降壓芯片IC，至少一個前級濾波電容Cl、后級濾波電容C5、電阻反饋網絡Rl和R2、補償網絡R3和C4以及軟啟動電容C3，其中所述降壓芯片IC的電源輸入端VIN以及使能端EN連接3. 3V電源，GND端直接接地，在所述電源輸入端VIN與接地端GND之間跨接有前級濾波電容Cl，所述電容采用小封裝的貼片陶瓷電容，所取容值滿足本質安全要求；所述降壓芯片的電源輸出端V0UT1、V0UT2 與接地端GND之間跨接后級濾波電容C5 ；所述降壓芯片的輸出端VOUT還與所述電阻網絡 RU R2連接，Rl跨接于所述降壓芯片的輸出端VOUT與反饋輸入端FB之間，R2跨接于反饋輸入端FB與GND之間；所述補償網絡R3、C4跨接于所述降壓芯片的輸出端VOUT與反饋輸入端FB之間；所述軟啟動電容C3跨接于所述降壓芯片IC的軟啟動輸入端SS與GND之間。所述前級濾波電容還并聯(lián)有第二前級電容C2 ；所述后級濾波電容還并聯(lián)有第二后級電容C6 ；所述電容均采用小封轉的貼片陶瓷電容。輸入主供電源采用本質安全型3. 3V直流電源，由于所述電路中后級電流大，為使1. 2V輸出電壓穩(wěn)定，特在輸出反饋環(huán)路上增加補償網絡以改善整個電路的穩(wěn)定性。所述降壓芯片IC是LMZ10505，該LMZ10505的第1腳與第2腳并聯(lián)作為輸入端連接所述3. 3V直流主供電源，第3腳作為軟啟動輸入端連接所述軟啟動電容C3，第4腳作為接地端接地，第5腳作為反饋輸入端與所述反饋網絡R1、R2連接，第6腳與第7腳并聯(lián)作為輸入端連接所述后級濾波電容。采用低壓差DC/DC電源芯片LMZ10505為交換機主板提供穩(wěn)定的的1. 2V工作電壓；使用該芯片可以在壓差為0. 8V的情況下輸出穩(wěn)定的1. 2V的工作電壓。

附圖是本實用新型的電路結構圖。
具體實施方式
本實用新型主供電源采用3. 3V輸入，采用高效的DC/DC電源方案將3. 3V轉換成系統(tǒng)需要的1. 2V的工作電壓，負載能力能達到5. OA,電源轉換效率能達到90%以上，該電路的關鍵在于包括DC/DC降壓芯片IC，至少一個前級濾波電容Cl、輸出電容C5以及電阻。本實用新型電路中考慮到的電源轉換的效率，采用LMZ10505模塊級降壓轉換器。 所述降壓IC的電源輸入端VIN以及使能端EN連接3. 3V電源，GND端直接接地，在所述電源輸入端VIN與接地端GND之間跨接有前級濾波電容Cl ；所述降壓芯片IC的電源輸出端 V0UT1、V0UT2與接地端GND之間跨接后級濾波電容C5 ；所述降壓芯片IC的SS端通過電容 C3與GND跨接，組成電源的軟啟動電路；所述降壓芯片的輸入端通過一分壓網絡連接到芯片的FB端，組成反饋電路。在本電路中濾波電容均采用貼片的陶瓷電容。實用低壓差DC/DC電源芯片LMZ10505為交換機主板提供穩(wěn)定的的1. 2V工作電壓；實用該芯片可以在壓差為0. 8V的情況下輸出穩(wěn)定的電壓。根據GB3836. 4-2000中容性電路火花放電最小點燃電壓試驗曲線，取安全系數(shù)K =1.5，即考察電壓為U = 3. 3V*1.5 = 4. 95V的情況可得到對應的最大電容為100 μ F，本電路中電容取47 μ F，此時電容的儲能為Wc = C*Vo、l/2 = 0. 256mJ，該能量值是滿足本質安全要求的。
權利要求1.一種本質安全型工業(yè)以太網交換機電源，連接在3. 3V直流主供電源的輸出端和 1.2V直流負載輸入端之間，其特征在于包括DC/DC降壓芯片(IC)至少一個前級濾波電容 (Cl)、后級濾波電容(C5)、電阻反饋網絡(R1、R2)、補償網絡(R3、C4)以及軟啟動電容(C3)， 其中所述降壓芯片(IC)的電源輸入端VIN以及使能端EN連接3. 3V電源，GND端直接接地， 在所述電源輸入端VIN與接地端GND之間跨接有前級濾波電容(Cl)，所述電容采用小封裝的貼片陶瓷電容，所取容值滿足本質安全要求；所述降壓芯片的電源輸出端V0UT1、V0UT2 與接地端GND之間跨接后級濾波電容(C5)；所述降壓芯片的輸出端VOUT還與所述電阻網絡(R1、R2)連接，Rl跨接于所述降壓芯片的輸出端VOUT與反饋輸入端FB之間，R2跨接于反饋輸入端FB與GND之間；所述補償網絡(R3、C4)跨接于所述降壓芯片的輸出端VOUT與反饋輸入端FB之間；所述軟啟動電容(C3)跨接于所述降壓芯片(IC)的軟啟動輸入端SS 與GND之間。
2.根據權利要求1所述的交換機電源，其特征在于，所述前級濾波電容還并聯(lián)有第二前級電容(C2)；所述后級濾波電容還并聯(lián)有第二后級電容(C6)；所述電容均采用小封轉的貼片陶瓷電容。
3.根據權利要求1或2所述的交換機電源，其特征還在于所述降壓芯片(IC)是 LMZ10505，該LMZ10505的第1腳與第2腳并聯(lián)作為輸入端連接所述3. 3V直流主供電源，第 3腳作為軟啟動輸入端連接所述軟啟動電容(C3)，第4腳作為接地端接地，第5腳作為反饋輸入端與所述反饋網絡(Rl、R2)連接，第6腳與第7腳并聯(lián)作為輸入端連接所述后級濾波電容。
專利摘要本實用新型公開了一種以太網交換機電源電路，具體地說是一種應用于煤礦行業(yè)具有本質安全特性的以太網交換機電源電路。本實用新型主供電源采用3.3V輸入，采用高效的DC/DC電源方案將3.3V轉換成系統(tǒng)需要的1.2V的工作電壓，負載能力能達到5.0A，電源轉換效率能達到90％以上，該電路的關鍵在于包括DC/DC降壓芯片(IC)至少一個前級濾波電容(C1)、后級濾波電容(C5)、電阻反饋網絡(R1、R2)、補償網絡(R3、C4)以及軟啟動電容(C3)組成結構簡單、效能高的交換機電源方案。本實用新型的顯著效果是提供一種1.2V安全的以太網交換機電源，能降低交換機的整體功耗，提高交換機的本質安全。
文檔編號H04L12/10GK201966929SQ20112001640
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2011年1月19日
發(fā)明者吳耀文, 周厚明 申請人:武漢邁威光電技術有限公司