CN102176377A - 一种控制电解电容温度的方法及使用该方法可控温的电解电容 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制电解电容温度的方法及使用该方法实现的可控温的电解电容，其中控制电解电容温度的方法为在电解电容的外部设置热电制冷器、温度传感器和隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与控制主板电连接，温度传感器检测电解电容的温度并将该温度信号传送至控制主板，控制主板根据电解电容的温度调节通过热电制冷器的电流方向和电流流量，使得热电制冷器对电解电容加热或制冷，调节电解电容的温度达到预定数值范围内。本发明的控制电解电容温度的方法能在高温下控制电解电容温度、延长电解电容的使用寿命，使得使用电解电容的路灯等领域的产品整体成本降低。

Description

一种控制电解电容温度的方法及使用该方法可控温的电解电容

技术领域

本发明涉及一种控制温度的方法，特别是涉及一种控制电解电容温度的方法。本发明还涉及使用该方法实现的可控温的电解电容。

背景技术

电解电容是电子工程中极为重要的基础电子元件之一，在电路中常用它来完成滤波、耦合、旁路等功能。在开关电源领域，电解电容更是储能、平滑滤波等应用的首选。

在电子设备设计过程中，不可避免地要挑选合适的电容。就100μF以上的中、大容量产品来说，因为电解电容价格便宜，所以迄今使用最为广泛。在正常工作状态下，电解电容的寿命与其温度直接相关。以最常用的铝电解电容为例，根据阿列纽斯(Arrhenius)方程：

$\mathrm{Lop}=\mathrm{Lo}\×2^{\frac{T\max -\mathrm{Th}}{10}}$

其中：Lop为电容工作寿命

Lo为电容在最大温度时的寿命

Tmax为电容的最大工作温度

Th为电容实际工作时候的温度

可以得知：铝电解电容工作温度每下降10℃，其寿命增加一倍，反过来即电容温度每升高10℃，电容寿命减小一倍。如在105℃时额定工作时间为2000小时的电解电容，在65℃时其使用寿命达32000小时，在45℃时则为128,000小时。但是在功率电子产品中，电解电容所处的工作温度都比较高。其寿命比较短，而这一点使得它往往成为整个电子设备寿命问题的薄弱环节。

目前只有解决低温环境下电解电容的性能问题的技术(申请号CN03278416.3和申请号CN200920237762.8)，但是一直没有高温解决电解电容的性能问题的方法。

同时在LED(light emitting diode即发光二极管)应用领域，由于其本身电学性质，使得市电工作下的LED驱动电源内部普遍都使用电解电容。

由于在局部空间内，基于电源和LED本身产生的热量的累积，从而使整个电源都处在一个比较高的温度下，而这种温度下一般电解电容器的寿命往往只有几千小时，从而导致电源的寿命主要取决于电解电容的寿命，这与LED芯片本身超长的寿命(可达100000小时)差距非常大，不匹配的结果导致巨大浪费，增加了成本，限制了推广应用。

这种情况在LED路灯领域更加突出。由于路灯的工作环境使得其工作温度范围非常大，尤其是高低温天气，在高温下，电解电容的寿命大幅度缩短，在低温下电解电容的性能大幅度下降，大大减小了整体灯具的使用寿命，制约了LED路灯的大范围推广。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种可以在高温下控制电解电容温度、延长电解电容的使用寿命、使得整体的使用电解电容的路灯等领域的产品成本降低的方法。

本发明的一种控制电解电容温度的方法，在电解电容的外部设置热电制冷器、温度传感器和隔绝电解电容与外界环境热交换的隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与控制主板电连接，温度传感器检测电解电容的温度并将该温度信号传送至控制主板，控制主板根据电解电容的温度调节通过热电制冷器的电流的方向和电流流量，使得热电制冷器对电解电容加热或制冷，调节电解电容的温度达到预定数值范围内。

本发明的一种控制电解电容温度的方法，由于其在电解电容的外部设置热电制冷器、温度传感器和隔绝电解电容与外界环境热交换的隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与控制主板电连接，温度传感器检测电解电容的温度并将该温度信号传送至控制主板，控制主板根据电解电容的温度调节通过热电制冷器的电流方向和电流流量，使得热电制冷器对电解电容加热或制冷，调节电解电容的温度达到预定数值范围内。相对于现有技术而言由于热电制冷器能够在电解电容温度超过预定范围之后启动加热或者制冷，调节热电制冷器的温度到预定的范围内，这样，由于电解电容的工作温度始终处于一个合适的范围。从而保证了其工作寿命，进而延长了使用该电解电容的各类产品的寿命，降低了整体成本。

本发明的另外一个目的是提供一种可控温的电解电容，使用该电解电容，可使整体的使用电解电容的路灯等领域的产品成本降低。

本发明的可控温的电解电容，其外部设置热电制冷器、温度传感器和隔绝电解电容与外界环境热交换的隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与所述控制主板电连接，温度传感器探测端与电解电容外壁接触。

本发明的可控温的电解电容，还可以是：

所述电解电容的外部设置的隔热层由隔热材料制成。

所述热电制冷器外部设置有散热器。

所述散热器由金属或者是陶瓷材料制成。

本发明的可控温度的电解电容能够有效保证电解电容的工作温度，从而延长了电解电容的寿命，进而延长了使用该电解电容的各类产品的寿命，降低了整体成本。

附图说明

图1本发明一种控制电解电容温度的方法的原理图。

图2本发明一种控制电解电容温度的方法中热电制冷器的驱动电路。

图3本发明一种可控制温的电解电容具体实施例示意图。

图号说明

1…电解电容    2…热电制冷器    3…温度传感器

4…隔热层      5…散热片        6…控制主板

具体实施方式

下面结合附图的图1至图3对本发明的一种控制电解电容温度的方法以及使用该方法可控温的电解电容作进一步详细说明。

本发明的一种控制电解电容温度的方法，请参考图1至图3，在电解电容1的外部设置热电制冷器2、温度传感器3和隔热层4，隔热层4的作用是隔绝电解电容与外界环境热交换，所述温度传感器3与所述热电制冷器2均与控制主板6电连接，温度传感器3检测电解电容1的温度并将该温度信号传送至控制主板6，控制主板6根据电解电容1的温度调节通过热电制冷器2的电流方向和电流大小，使得热电制冷器2对电解电容1加热或制冷，调节电解电容1的温度达到预定数值范围内。热电制冷器2(Thermoelectric cooler，简称TEC)的原理主要基于Peltier效应——当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。当热电制冷器2通过电流时，在两端会产生温度差。其优点有：尺寸小，重量轻，能够轻到几克；结构简单，仅由热电堆和导线组成，全静态工作，无噪声，无磨损，寿命长，可靠性高；致冷温度的变化方向和变化速度可以通过工作电流灵活控制，既能制冷，又能加热，操作具有可逆性。隔热层4的作用是隔绝电解电容与外界环境的热交换，使得电解电容1的温度不受外界环境的影响。其使用的材料可以是目前通用的隔热材料。由于设置了热电制冷器2，温度传感器3的作用是检测电解电容1的温度并传导至控制主板6，控制主板6上已设置好预定的温度范围。如果电解电容1的温度超出预定的范围，即一旦电解电容1的温度大于预定的范围的最大值，那么控制主板6直接启动热电制冷器2进行制冷开始冷却电解电容1，在冷却过程中，温度传感器3检测电解电容温度并传送给控制主板6，当电解电容1的温度恢复到预定设置的正常温度范围之内，温度传感器3检测后传送给控制主板6，控制主板6关闭热电制冷器2。而一旦电解电容1的温度小于预定的范围的最小值，那么控制主板6直接启动热电制冷器2进行加热开始给电解电容1供热，当电解电容1的温度恢复到预定设置的正常温度范围之内，温度传感器3检测后将该数值传送给控制主板6，控制主板6关闭热电制冷器2。这样，由于电解电容1的工作温度始终处于一个合适的范围内，从而延长了其寿命，进而延长了使用该电解电容1的各类产品的寿命，降低了成本。具体热电制冷器驱动电路图请参考图2，当设置DRVA_P为低电平、DRVA_N为高电平，DRVB_P为高电平、DRVB_N为低电平时，电流从左至右流过TEC；当设置DRVA_P为高电平、DRVA_N为低电平，DRVB_P为低电平、DRVB_N为高电平时，电流从右至左流过TEC。

可以通过单片机或专用功能芯片控制TEC的电流方向和工作时间实现温度控制。其中Rs用来监测流经TEC的电流，起保护作用。而且由于正常工作状态下电解电容的发热量比较小，正好可以采用热电制冷器将电解电容的温度控制一个合适的范围，延长其电解电容的使用寿命，使产品成本进一步降低。

本发明的使用上述方法实现的可控温的电解电容，请参考图1至图3，电解电容1的外部设置热电制冷器2、温度传感器3和隔绝电解电容与外界环境的隔热层4，所述温度传感器3与所述热电制冷器2均与所述控制主板6电连接，温度传感器3探测端与电解电容1外壁接触。由于设置了热电制冷器2，温度传感器3的作用是检测电解电容1的温度并传导至控制主板6，控制主板6上设有功能芯片，芯片内部或外部存储预定设置的温度范围，如果电解电容1的温度一旦超出预定的范围，即一旦电解电容1的温度大于预定的范围的最大值，那么控制主板6直接启动热电制冷器2进行制冷开始冷却电解电容1，在冷却过程中，温度传感器3检测电解电容温度并传送给控制主板6，当电解电容1的温度恢复到预定设置的正常温度范围之内，温度传感器3检测后传导给控制主板6，控制主板6关闭热电制冷器2。而一旦电解电容1的温度小于预定的范围的最小值，那么控制主板6直接启动热电制冷器2进行加热开始给电解电容1供热，在加热过程中，温度传感器3检测电解电容温度并传送给控制主板6，当电解电容1的温度恢复到预定设置的正常温度范围之内，温度传感器3检测后将该数值传导给控制主板6，控制主板6关闭热电制冷器2。这样，由于电解电容1的工作温度不会过于高或过于低，有效保证电解电容1的工作温度，进而延长电解电容1的寿命，进而延长了使用该电解电容1的各类产品的寿命，提高利用率，降低成本。隔热层4由隔热材料组成，隔热材料可以是目前通用的隔热材料，隔热材料最好是绝缘材料。隔热层4的作用是隔绝热量和冷空气，使得电解电容1的温度变化小于外界温度的变化。

本发明的一种可控温的电解电容，请参考图1至图3，所述隔热层4由隔热材料制成的。另外，所述热电制冷器2外部设置有散热器。散热器的作用是保证热电制冷器2不过过热，及时将热电制冷器2与外界接触处的热量尽快散出。进一步优选的方案为所述散热器为设置在所述热电制冷器2外部的至少两片散热片5构成。当然可以是多个散热片5，散热片5的数目越多，散热效果越好，但是由于受到电解电容1尺寸的限制，散热片5的数目过多也会影响成本。散热器优选采用金属或陶瓷材料制成。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种控制电解电容温度的方法，其特征在于：在电解电容的外部设置热电制冷器、温度传感器和隔绝电解电容与外界环境热交换的隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与控制主板电连接，温度传感器检测电解电容的温度并将该温度信号传送至控制主板，控制主板根据电解电容的温度调节通过热电制冷器的电流方向和电流流量，使得热电制冷器对电解电容加热或制冷，调节电解电容的温度达到预定数值范围内。

2.使用权利要求1所述的控制电解电容温度的方法可控温的电解电容，其特征在于：电解电容的外部设置热电制冷器、温度传感器和隔绝电解电容与外界环境热交换的隔热层，所述温度传感器与所述热电制冷器均与所述控制主板电连接，温度传感器探测端与电解电容外壁接触。

3.根据权利要求2所述的可控温的电解电容，其特征在于：所述电解电容的外部设置的隔热层由隔热材料制成。

4.根据权利要求2或3所述的可控温的电解电容，其特征在于：所述热电制冷器外部设置散热器。

5.根据权利要求4所述的可控温度的电解电容，其特征在于：所述散热器由金属或者是陶瓷材料制成。

Images