CN103853206B - 一种电源系统及其散热电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于温度控制领域，提供了一种电源系统及其散热电路。本发明通过在电源系统中采用包括温度检测模块、滤波模块、电压运算放大模块以及散热模块的散热电路，能够根据电源系统的温度变化以相应的功率对其实施散热操作，使电源系统在较佳的环境温度条件下工作以提高其能量转换效率，保证电源系统中的功率管在合适的温度范围内有效工作而不损坏，因而延长了电源系统的使用寿命。

Description

一种电源系统及其散热电路

技术领域

本发明属于温度控制领域，尤其涉及一种电源系统及其散热电路。

背景技术

目前，在大功率（工作功率在1kW以上）的电源系统中，随着工作进程的推进，整个系统的发热量会成倍增加，如果无法实现良好的散热功能，则会严重降低整个电源系统的能量转换效率。

现有技术为电源系统所提供的散热方法虽然能够在一定程度上起到散热的作用，但其散热效果并不能达到大功率电源系统的需求，如果大功率电源系统长时间持续工作，则会因散热不佳而造成功率管的温度过高，进而影响电源系统的能量转换效率，更严重的，则会使功率管会因长时间温度过高而损坏，从而导致整个电源系统无法工作，缩短了电源系统的使用寿命。因此，现有技术存在因散热效果差而导致电源系统的能量转换效率低，甚至会因功率管过热损坏而缩短电源系统的使用寿命的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源系统的散热电路，旨在解决现有技术所存在的因散热效果差而导致电源系统的能量转换效率低，甚至会因功率管过热损坏而缩短电源系统的使用寿命的问题。

本发明是这样实现的，一种电源系统的散热电路，与电源系统的电源端连接以获得直流电供给，所述散热电路包括：

温度检测模块，输入端连接所述电源系统的电源端，用于根据电源系统的温度变化相应地输出第一检测电压和第二检测电压；

滤波模块，第一电能端和第二电能端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行滤波处理；

电压运算放大模块，第一输入端和第二输入端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行运算放大处理后，根据处理结果相应地调整输出电压的电压值；

散热模块，电源端和控制端分别与所述电源系统的电源端和所述电压运算放大模块的输出端连接，用于根据所述输出电压以相应的功率对所述电源系统实施散热操作。

本发明的还提供了一种包括所述散热电路的电源系统。

本发明通过在电源系统中采用包括所述温度检测模块、所述滤波模块、所述电压运算放大模块以及所述散热模块的散热电路，能够根据所述电源系统的温度变化以相应的功率对其实施散热操作，使所述电源系统在较佳的环境温度条件下工作以提高其能量转换效率，保证所述电源系统中的功率管在合适的温度范围内有效工作而不损坏，因而延长了所述电源系统的使用寿命，从而解决了现有技术所存在的因散热效果差而导致电源系统的能量转换效率低，甚至会因功率管过热损坏而缩短电源系统的使用寿命的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电源系统的散热电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的电源系统的散热电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过在电源系统中采用包括温度检测模块、滤波模块、电压运算放大模块以及散热模块的散热电路，能够根据电源系统的温度变化以相应的功率对其实施散热操作，使电源系统在较佳的环境温度条件下工作以提高其能量转换效率，保证电源系统中的功率管在合适的温度范围内有效工作而不损坏，因而延长了电源系统的使用寿命。

图1示出了本发明实施例提供的电源系统的散热电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

散热电路与电源系统的电源端VCC连接以获得直流电供给，该散热电路包括：

温度检测模块100，输入端连接电源系统的电源端VCC，用于根据电源系统的温度变化相应地输出第一检测电压V1和第二检测电压V2；

滤波模块200，第一电能端和第二电能端分别连接温度检测模块100的第一输出端和第二输出端，用于对第一检测电压V1和第二检测电压V2进行滤波处理；

电压运算放大模块300，第一输入端和第二输入端分别连接温度检测模块100的第一输出端和第二输出端，用于对第一检测电压V1和第二检测电压V2进行运算放大处理后，根据处理结果相应地调整输出电压的电压值；

散热模块400，电源端和控制端分别与电源系统的电源端VCC和所述电压运算放大模块的输出端连接，用于根据所述输出电压以相应的功率对电源系统实施散热操作。

在实际应用中，可根据需要增设电源输入接口于温度检测模块100的输入端与电源系统的电源端VCC之间，以实现稳定可靠的电源接入。

图2示出了本发明实施例提供的电源系统的散热电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

作为本发明一优选实施例，温度检测模块100包括分压电阻R1、热敏电阻R及分压电阻R2，分压电阻R1的第一端为温度检测模块100的输入端，分压电阻R1的第二端连接热敏电阻R的第一端，热敏电阻R的第一端和第二端分别为温度检测模块100的第一输出端和第二输出端，分压电阻R2连接于热敏电阻R的第二端与地之间。

作为本发明一优选实施例，滤波模块200包括滤波电容C1和滤波电容C2，滤波电容C1的第一端和滤波电容C2的第一端分别为滤波模块200的第一电能端和第二电能端，滤波电容C1的第二端和滤波电容C2的第二端均接地。

作为本发明一优选实施例，电压运算放大模块300包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及运算放大器U1；

电阻R3的第一端和电阻R4的第一端分别为电压运算放大模块300的第一输入端和第二输入端，电阻R3的第二端与电阻R5的第一端共接于运算放大器U1的反相输入端，电阻R4的第二端与电阻R6的第一端共接于运算放大器U1的同相输入端，电阻R5的第二端连接运算放大器U1的输出端，电阻R6的第二端接地，运算放大器U1的输出端为电压运算放大模块300的输出端。

作为本发明一优选实施例，散热模块400包括限流电阻R7和风扇Q1，限流电阻R7的第一端和风扇Q1的正电源端+分别为散热模块400的控制端和输入端，限流电阻R7的第二端与风扇Q1的负电源端-连接。

以下结合工作原理对上述的电源系统的散热电路作进一步说明：

分压电阻R1、热敏电阻R及分压电阻R2形成回路，热敏电阻R两端形成电压差并输出第一检测电压V1和第二检测电压V2分别经过电阻R3和电阻R4至运算放大器U1的反相输入端和同相输入端，运算放大器U1按照以下关系式对第一检测电压V1和第二检测电压V2进行运算放大处理：

$\mathrm{Uout}=\frac{R5}{R3}\·(V2-V1)---\left(1\right)$

在上述关系式（1）中，Uout为运算放大器U1的输出电压。由于第一检测电压V1大于第二检测电压V2，所以运算放大器U1的输出电压Uout为负值，于是风扇Q1的正电源端+的电压大于其负电源端-的电压，所以风扇Q1启动工作，并为电源系统实施散热操作。当温度下降时，热敏电阻R的阻值会减小，第一检测电压V1与第二检测电压V2的电压差也减小，则运算放大器U1的输出端与风扇Q1的正电源端+的电压差也随之减小，那么风扇Q1的工作电流减小，其转速也会随之变慢；当温度升高时，热敏电阻R的阻值会增大，第一检测电压V1与第二检测电压V2的电压差也增大，则运算放大器U1的输出端与风扇Q1的正电源端+的电压差也随之增大，那么风扇Q1的工作电流增大，其转速会加快，这样就能提升散热效果。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种包括上述散热电路的电源系统。

本发明实施例通过在电源系统中采用包括温度检测模块、滤波模块、电压运算放大模块以及散热模块的散热电路，能够根据电源系统的温度变化以相应的功率对其实施散热操作，使电源系统在较佳的环境温度条件下工作以提高其能量转换效率，保证电源系统中的功率管在合适的温度范围内有效工作而不损坏，因而延长了电源系统的使用寿命，从而解决了现有技术所存在的因散热效果差而导致电源系统的能量转换效率低，甚至会因功率管过热损坏而缩短电源系统的使用寿命的问题。

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。

Claims (8)

1.一种电源系统的散热电路，与电源系统的电源端连接以获得直流电供给，其特征在于，所述散热电路包括：

温度检测模块，输入端连接所述电源系统的电源端，用于根据电源系统的温度变化相应地输出第一检测电压和第二检测电压；

滤波模块，第一电能端和第二电能端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行滤波处理；

电压运算放大模块，第一输入端和第二输入端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行运算放大处理后，根据处理结果相应地调整输出电压的电压值；

散热模块，电源端和控制端分别与所述电源系统的电源端和所述电压运算放大模块的输出端连接，用于根据所述输出电压以相应的功率对所述电源系统实施散热操作；当温度下降时，电压运算放大模块的输出电压与电源端电压的差值减小，散热模块的工作电流减小，散热模块的散热功率降低；当温度升高时，电压运算放大模块的输出电压与电源端电压的差值增大，散热模块的工作电流增大，散热模块的散热功率增大；

所述温度检测模块包括分压电阻R1、热敏电阻R及分压电阻R2，所述分压电阻R1的第一端为所述温度检测模块的输入端，所述分压电阻R1的第二端连接所述热敏电阻R的第一端，所述热敏电阻R的第一端和第二端分别为所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，所述分压电阻R2连接于所述热敏电阻R的第二端与地之间。

2.如权利要求1所述的散热电路，其特征在于，所述滤波模块包括滤波电容C1和滤波电容C2，所述滤波电容C1的第一端和所述滤波电容C2的第一端分别为所述滤波模块的第一电能端和第二电能端，所述滤波电容C1的第二端和所述滤波电容C2的第二端均接地。

3.如权利要求1所述的散热电路，其特征在于，所述电压运算放大模块包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及运算放大器；

所述电阻R3的第一端和所述电阻R4的第一端分别为所述电压运算放大模块的第一输入端和第二输入端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R5的第一端共接于所述运算放大器的反相输入端，所述电阻R4的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述运算放大器的同相输入端，所述电阻R5的第二端连接所述运算放大器的输出端，所述电阻R6的第二端接地，所述运算放大器的输出端为所述电压运算放大模块的输出端。

4.如权利要求1所述的散热电路，其特征在于，所述散热模块包括限流电阻R7和风扇，所述限流电阻R7的第一端和所述风扇的正电源端分别为所述散热模块的控制端和输入端，所述限流电阻R7的第二端与所述风扇的负电源端连接。

5.一种电源系统，其特征在于，所述电源系统包括一散热电路，所述散热电路与电源系统的电源端连接以获得直流电供给，所述散热电路包括：

温度检测模块，输入端连接所述电源系统的电源端，用于根据电源系统的温度变化相应地输出第一检测电压和第二检测电压；

滤波模块，第一电能端和第二电能端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行滤波处理；

电压运算放大模块，第一输入端和第二输入端分别连接所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，用于对所述第一检测电压和所述第二检测电压进行运算放大处理后，根据处理结果相应地调整输出电压的电压值；

散热模块，电源端和控制端分别与所述电源系统的电源端和所述电压运算放大模块的输出端连接，用于根据所述输出电压以相应的功率对所述电源系统实施散热操作；当温度下降时，电压运算放大模块的输出电压与电源端电压的差值减小，散热模块的工作电流减小，散热模块的散热功率降低；当温度升高时，电压运算放大模块的输出电压与电源端电压的差值增大，散热模块的工作电流增大，散热模块的散热功率增大；

所述温度检测模块包括分压电阻R1、热敏电阻R及分压电阻R2，所述分压电阻R1的第一端为所述温度检测模块的输入端，所述分压电阻R1的第二端连接所述热敏电阻R的第一端，所述热敏电阻R的第一端和第二端分别为所述温度检测模块的第一输出端和第二输出端，所述分压电阻R2连接于所述热敏电阻R的第二端与地之间。

6.如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述滤波模块包括滤波电容C1和滤波电容C2，所述滤波电容C1的第一端和所述滤波电容C2的第一端分别为所述滤波模块的第一电能端和第二电能端，所述滤波电容C1的第二端和所述滤波电容C2的第二端均接地。

7.如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电压运算放大模块包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及运算放大器；

所述电阻R3的第一端和所述电阻R4的第一端分别为所述电压运算放大模块的第一输入端和第二输入端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R5的第一端共接于所述运算放大器的反相输入端，所述电阻R4的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述运算放大器的同相输入端，所述电阻R5的第二端连接所述运算放大器的输出端，所述电阻R6的第二端接地，所述运算放大器的输出端为所述电压运算放大模块的输出端。

8.如权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述散热模块包括限流电阻R7和风扇，所述限流电阻R7的第一端和所述风扇的正电源端分别为所述散热模块的控制端和输入端，所述限流电阻R7的第二端与所述风扇的负电源端连接。