一种宽范围高温电源电路系统

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，具体是一种宽范围高温电源电路系统。

背景技术

在地下勘探、航空航天以及汽车制造中大都会使用到电子设备，且这些电子设备通常是在极端高温环境下进行工作。在这些电子设备中，电源系统是设备工作的基础。由于开关电源相对于线性电源具有小型化、高频化、高效率的优势，使得开关电源在电源系统中占据着重要的地位。

目前市场上的开关电源多采用DC-DC电源模块，DC-DC电源模块可为专用集成电路、数字信号处理器、微处理器、存储器、现场可编程门阵列及其他数字或模拟负载提供供电。但是，DC-DC电源模块在实际使用时还存在以下不足：现有的DC-DC电源模块的芯片发热量大，进而导致不能满足高温环境(如地下勘探、井下作业、航空航天以及汽车运行)下的使用需求。因此，设计一种宽范围高温电源电路系统，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽范围高温电源电路系统，以解决上述背景技术中提出的现有的DC-DC电源模块因芯片发热量大而无法在高温环境下使用的问题，通过采用检测保护电路进行过温保护，同时可以进行宽范围的调整输入电压，使其可以在井下恶劣环境中使用，且发热低，稳定性好，可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种宽范围高温电源电路系统，包括依次连接的第一整流模块、第一滤波模块、SIC管开关、第二整流模块以及第二滤波模块，所述第一滤波模块与第二整流模块分别通过一检测保护电路与控制模块连接，控制模块通过驱动模块与SIC管开关连接，控制模块还通过散热控制模块与用于对高温电源进行散热的散热模块连接，所述检测保护电路用于检测所述高温电源的温度并输出温度信息至控制模块，所述控制模块用于判断检测保护电路输出的温度信息并输出对应的控制信号来控制驱动模块、散热控制模块和散热模块进行工作；通过检测保护电路检测所述高温电源的温度并输出温度信息至控制模块，进而通过控制模块判断检测保护电路输出的温度信息并输出对应的控制信号来控制驱动模块、散热控制模块和散热模块进行工作，通过散热模块对高温电源进行散热，从而有利于更好地保护高温电源，可以用于在高温环境下使用。

作为本发明进一步的方案：所述检测保护电路包括第一比较器U1A、第二比较器U2A、三级管Q1、第一MOS管Q2、第二MOS管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述三极管Q1的集电极与VCC连接，三极管Q1的基极与控制模块连接，三极管Q1的发射极分别和第一电阻R1一端以及第一比较器U1A的2管脚连接，且第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及第一MOS管Q2的漏极连接，所述第一电阻R1的另一端还与第二比较器U2A的2管脚连接，所述第三电阻R3的一端分别与第二电阻R2以及第二MOS管Q3的漏极连接，所述第三电阻R3的另一端与GND连接，所述第三电阻R3的另一端还分别与第一MOS管Q2以及第二MOS管Q3的源极连接，所述第一比较器U1A的1管脚与控制模块连接，且第一比较器U1A的3管脚与控制模块连接，所述第二比较器U2A的1管脚与控制模块连接，且第二比较器U2A的3管脚与控制模块连接；通过第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3来改变测量的准确度，同时通过第一比较器U1A与第二比较器U2A的1管脚输出比较结果并送入控制模块，控制模块发出信号来控制第一MOS管Q2与第二MOS管Q3的工作，进而可以对温度进行精准调节，使高温电源有更宽的温度适用性。

作为本发明再进一步的方案：所述第一整流模块用于对输入交流电进行整流形成直流电，所述第二整流模块用于对SIC管开关的输出进行整流，所述SIC管开关用于对直流电进行斩波。

作为本发明再进一步的方案：所述第一滤波模块与第二滤波模块均用于对前一级的输出进行杂波滤除；通过第一滤波模块与第二滤波模块对变压器输出的脉动电流进行整流储能，把具有脉动的电流转化成平滑的、满足性能要求的直流电并提供给负载。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动模块用于提供驱动波形来驱动SIC管开关的开通关断。

作为本发明再进一步的方案：所述散热控制模块用于控制散热模块对高温电源进行散热，从而有利于电源在高温下进行工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设置了检测保护电路、控制模块、散热控制模块与散热模块，通过检测保护电路检测所述高温电源的温度并输出温度信息至控制模块，进而通过控制模块判断检测保护电路输出的温度信息并输出对应的控制信号来控制驱动模块、散热控制模块和散热模块进行工作，通过散热模块对高温电源进行散热，从而有利于更好地保护高温电源，可以用于在高温环境下使用，解决了现有的DC-DC电源模块因芯片发热量大而无法在高温环境下使用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明宽范围高温电源电路系统的框图。

图2为本发明宽范围高温电源电路系统中检测保护电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明提供的一个实施例中，一种宽范围高温电源电路系统，包括依次连接的第一整流模块、第一滤波模块、SIC管(碳化硅管)开关、第二整流模块以及第二滤波模块，所述第一滤波模块与第二整流模块分别通过一检测保护电路与控制模块连接，所述控制模块通过驱动模块与SIC管开关连接，所述控制模块还通过散热控制模块与散热模块连接。

具体的，所述第一整流模块与第一滤波模块相连，第一滤波模块与SIC管开关相连的同时与一检测保护电路相连，且该检测保护电路与控制模块双向连接，所述控制模块通过驱动模块与SIC管开关相连，所述SIC管开关与第二整流模块相连的同时，该第二整流模块与一检测保护电路相连，且该检测保护电路与第二滤波模块相连。

进一步的，在本发明实施例中，所述检测保护电路用于检测所述高温电源的温度并输出温度信息至控制模块，所述的检测保护电路由于具有分段保护补偿作用，当超过预设温度时，则进行相应的保护，同时能够进行微调，有利于提高对高温电源的温度控制效果。

进一步的，在本发明实施例中，所述控制模块用于判断检测保护电路输出的温度信息并输出对应的控制信号来控制驱动模块(驱动电路)和散热控制模块(散热控制电路)在合理范围内进行工作，具体的，所述控制模块包括微控制单元，所述微控制单元又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成的芯片级计算机，当然，所述控制模块也可以是其他起到控制的常规已知设备，具体根据实际需求设定，这里并不作限定。

请参阅图1-2，在本发明提供的另一个实施例中，所述检测保护电路包括第一比较器U1A、第二比较器U2A、三级管Q1、第一MOS管Q2、第二MOS管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述三级管Q1可以采用BC846，也可以采用其他型号的三级管，具体根据实际需求设定，这里并不作限定。

进一步的，在本发明实施例中，所述三极管Q1的集电极与VCC(电源)连接，三极管Q1的基极与控制模块连接，三极管Q1的发射极分别和第一电阻R1一端以及第一比较器U1A的2管脚连接，且第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及第一MOS管Q2的漏极连接，所述第一电阻R1的另一端还同时与第二比较器U2A的2管脚连接。

进一步的，在本发明实施例中，所述第三电阻R3的一端分别与第二电阻R2以及第二MOS管Q3的漏极连接，所述第三电阻R3的另一端与GND(地线)连接，所述第三电阻R3的另一端还分别与第一MOS管Q2以及第二MOS管Q3的源极连接，所述第一比较器U1A的1管脚与控制模块连接，且第一比较器U1A的3管脚与控制模块连接。

进一步的，在本发明实施例中，所述第二比较器U2A的1管脚与控制模块连接，且第二比较器U2A的3管脚与控制模块连接，所述检测保护电路具有分段保护补偿的作用，同时能够进行微调功能，有利于对温度的控制。

具体的，所述的检测保护电路中的第一比较器U1A与第二比较器U2A的3管脚是基准电压，此电压可以根据控制器自行调节，通过调节基准电压来确定工作的温度，从而有利于保证高温电源的正常工作。

进一步的，在本发明实施例中，所述第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3为微调电阻，通过第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3来改变测量的准确度，同时通过第一比较器U1A与第二比较器U2A的1管脚输出比较结果并送入控制模块，控制模块发出信号来控制第一MOS管Q2与第二MOS管Q3的工作，通过此设计可以对温度进行精准调节，使高温电源有更宽的温度适用性。

进一步的，在本发明实施例中，所述控制模块主要是根据检测保护电路输出的温度信息来分析高温电源每个部位的温度，进而根据分析判断结果来输出控制信号，通过控制信号控制驱动模块的开通闭合，同时控制散热控制模块进行散热，控制模块也可以根据需要改变检测保护电路的基准电压，以适应不同的温度条件。

可以理解的，所述控制模块可以根据电源工作需要的温度范围来设定检测保护电路的比较阈值，检测保护电路根据比较阈值进行比较，输出比较值反传给控制模块，进而可以使控制模块对MOS管Q2、Q3进行控制，同时对驱动模块进行控制，使高温电源工作在此温度范围下，同时通过散热控制模块来对散热模块进行控制，进而通过散热模块对高温电源进行散热，从而有利于更好地保护高温电源。

进一步的，在本发明实施例中，所述第一整流模块用于对输入交流电进行整流形成直流电，通过采用先进的逆变器件，保证输入电压在12-100V范围内都可以使用。

进一步的，在本发明实施例中，所述第二整流模块用于对SIC管开关的输出进行脉动电流的整流，进而保证输出的平滑性。

进一步的，在本发明实施例中，所述第一滤波模块与第二滤波模块均用于对前一级的输出进行杂波滤除，通过第一滤波模块与第二滤波模块对变压器输出的脉动电流进行整流储能，把具有脉动的电流转化成平滑的、满足性能要求的直流电并提供给负载。

进一步的，在本发明实施例中，所述SIC管(碳化硅管)开关用于对直流电进行斩波，通过采用SIC管，有利于提高控制精度以及可靠性，有利于对整个电源性能的提高。

进一步的，在本发明实施例中，所述驱动模块用于提供驱动波形来驱动SIC管开关的开通关断。

进一步的，在本发明实施例中，所述散热控制模块用于控制散热模块对高温电源进行散热，从而有利于电源在高温下进行工作。

具体的，所述的散热控制模块主要用于对高温电源的散热控制，根据控制模块发出的信号来采取相应的措施对散热模块进行控制。

进一步的，在本发明实施例中，所述的散热模块用于对高温电源进行散热，所述散热模块包括散热设备，可以理解的，所述散热设备可以为风扇，或者其他的可以形成空气对流的设备，具体不限定该设备的具体类型，只要其可以提供风进行散热即可，其数量可以是一个或多个，或者，所述散热设备为水冷散热器，或者其他的可以通过水进行散热的设备，具体不限定该设备的具体类型，只要其可以进行散热即可；当然为了清楚、详细地体现本方案，以下的实施例中主要以风扇的形式体现散热设备，但这里主要是为了体现方案的可实现性，并不作限定。

进一步的，在本发明实施例中，所述散热模块与高温电源贴合，通过散热模块进行贴合间接散热，在保证安全性的同时有效提高了散热效果，其中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

本发明的有益效果是：本发明设置了检测保护电路、控制模块、散热控制模块与散热模块，通过检测保护电路检测所述高温电源的温度并输出温度信息至控制模块，进而通过控制模块判断检测保护电路输出的温度信息并输出对应的控制信号来控制驱动模块、散热控制模块和散热模块进行工作，通过散热模块对高温电源进行散热，从而有利于更好地保护高温电源，可以用于在高温环境下使用，解决了现有的DC-DC电源模块因芯片发热量大而无法在高温环境下使用的问题。

该文中出现的电器均可与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述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。