CN206322051U - 一种温控调压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的温控调压电路，包括第一测温电路、第二测温电路、第一模拟比较电路、模拟开关电路、仪表运放电路、第二模拟比较电路和高压运放电路，根据第一测温电路和第二测温电路的测量温度不同，产生的电压不同，从而通过第一模拟比较电路和模拟开关电路，将温差导致的电压差输入仪表运放电路进行放大，将放大后的电压与第二模拟比较电路的基准电压相比，当差别大于基准电压时，则使得高压运放电路工作，输出放大后的电压，用于调整调温设备使得第一温度和第二温度趋于一致。该方案中的温控调压电路，电路设计简单，输出电压的纹波小，电路在稳定性、精度以及灵敏度方面都达到了很好的效果，提高了可靠性和稳定性。

Description

一种温控调压电路

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，具体涉及一种温控调压电路。

背景技术

目前随着控制技术的发展，在越来越多的领域广泛使用。温控电路也是一种常见的电路，用于根据温度进行控制，温控电路中的调功，就是调整加热功率，其实质是调整输出电压，从而实现对温度的准确控制。

现有的温控调压技术，都是基于FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)或者通用处理器CPU(Central Processing Unit)。在硬件方面通过外围增加温度传感器来实现温度数据的采集，通过镍丝加热热电阻来调节输出电压。在软件方面通过检测热电阻的阻值来控制电压幅度。采用这类技术的温控系统功耗比较高，纹波比较大，导致在系统稳定性方面比较差。同时该类系统费用成本也比较高。因此，在一些对系统稳定性要求比较高、严格限制系统功耗开销的场景下，就变得不实用了。例如，针对一些对温度比较敏感的精密测量仪器，上述温控调压技术由于稳定性差、功耗大则很难适用。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中的温控电路稳定性差、功耗大。

为此，本实用新型提供一种温控调压电路，包括：第一测温电路，用于测量第一空间的第一温度，根据其输出第一电压；第二测温电路，用于测量第二空间的第二温度，根据其输出第二电压；第一模拟比较电路，其两个输入端分别输入第一电压和第二电压，通过比较所述第一电压和第二电压其输出端输出第一控制信号；模拟开关电路，其控制端输入所述第一控制信号，其两个输入端分别输入所述第一电压和第二电压，其两个输出端根据所述第一控制信号分别输出第一差分电压和第二差分电压；仪表运放电路，其第一输入端输入所述第一差分电压，其第二输入端输入所述第二差分电压，其输出端输出仪表放大电压；第二模拟比较电路，其输入端输入所述仪表放大电压，与基准电压比较后输出第二控制信号；高压运放电路，其输入端输入所述仪表放大电压，其控制端输入所述第二控制信号，输出端根据所述第二控制信号将所述仪表放大电压放大后输出功率调整电压。

优选地，还包括第一电压跟随电路，所述第一测温电路输出的第一电压经所述第一电压跟随电路处理后输入所述第一模拟比较电路。

优选地，还包括第二电压跟随电路，所述第二测温电路输出的第二电压经所述第二电压跟随电路处理后输入所述第二模拟比较电路。

优选地，还包括第三电压跟随电路，所述仪表运放电路输出的仪表放大电压经所述第三电压跟随电路处理后输入所述高压运放电路。

优选地，所述模拟开关电路中，第一电压大于第二电压时，所述第一控制信号控制第一差分电压为第一电压，所述第二差分电压为第二电压；所述第一电压小于第二电压时，所述第一控制信号控制第一差分电压为第二电压，所述第二差分电压为第一电压。

优选地，所述第一温度与所述第二温度的差值、第一差分电压与第二差分电压的差值，呈线性增加或减少。

优选地，所述基准电压为1V-2V。

优选地，所述高压运放电路放大的倍数为7-10倍。

优选地，所述功率调整电压输入调温设备，用于对第一空间或第二空间的温度进行调节，使得第一温度和第二温度趋于一致。

优选地，所述第一模拟比较电路和所述第二模拟比较电路设置在一个比较器芯片中。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的温控调压电路，包括第一测温电路、第二测温电路、第一模拟比较电路、模拟开关电路、仪表运放电路、第二模拟比较电路和高压运放电路，根据第一测温电路和第二测温电路的测量温度不同，产生的电压不同，从而通过第一模拟比较电路和模拟开关电路，将温差导致的电压差输入仪表运放电路进行放大，将放大后的电压与第二模拟比较电路的基准电压相比，当差别大于基准电压时，则使得高压运放电路工作，输出放大后的电压，用于调整调温设备使得第一温度和第二温度趋于一致。该方案中的温控调压电路，电路设计简单，输出电压的纹波小，电路在稳定性、精度以及灵敏度方面都达到了很好的效果，提高了可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中温控调压电路的一个具体示例的电路结构图；

图2为本实用新型实施例中的温控调压电路的另一个具体实例的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例中提供一种温控调压电路，用于调节第一空间和第二空间的温度，例如在一些精密仪器进行测温时，需要两个空间的温度保持一致，例如一个内部空间、一个外部空间，需要这两个空间的温度保持一致，本实施例中的温控调压电路，可用于调整第一空间和第二空间中的温度，使其保持一致，实现稳定、精确的控制。

本实施例中的温控调压电路，包括第一测温电路01、第二测温电路02、第一模拟比较电路03、模拟开关电路04、仪表运放电路05、第二模拟比较电路06和高压运放电路07，其中：

第一测温电路01用于测量第一空间的第一温度，根据其输出第一电压，第二测温电路02用于测量第二空间的第二温度，根据其输出第二电压，作为一种具体的应用场景，第一空间可以是一个内部空间，第二空间为外部空间。此处的第一测温电路01或第二测温电路02可以通过热敏电阻或温度传感器来实现，实现温度信号和电压信号之间的变换。第一温度可以第二温度，也可以小于第二温度。

第一模拟比较电路03，其两个输入端分别输入第一电压和第二电压，通过比较所述第一电压和第二电压其输出端输出第一控制信号。此处的第一模拟比较电路03中包括一个比较器，如果第一电压大于第二电压，则输出高电平，如果第一电压小于第二电压，则输出低电平。高电平或低电平作为第一控制信号发送给模拟开关电路。

模拟开关电路04，其控制端输入所述第一控制信号，其两个输入端分别输入所述第一电压和第二电压。其两个输出端根据所述第一控制信号分别输出第一差分电压和第二差分电压。模拟开关电路04的作用是将第一电压和第二电压中较大的电压固定在一个输出端输出，而该输出端连接的是仪表运放电路中输入较大信号的输入端，这样仪表运放电路中输入的两个信号的差值会一直是正值，不会因为输入负值而损毁其内部器件。

具体地，第一电压大于第二电压时，所述第一控制信号为高电平，控制第一输出端输出的第一差分电压为第一电压，第二输出端输出的第二差分电压为第二电压。当第一电压小于第二电压时，所述第一控制信号为低电平，控制第一输出端输出的第一差分电压为第二电压，第二输出端输出的第二差分电压为第一电压，这样无论第一电压和第二电压的高低，第一输出端输出的都是二者之中较高的电压，第二输出端输出的是二者之中较低的电压，第一控制信号根据其高低电平控制两个输出端输出的电压反相。其中，第一温度与第二温度的差值、第一差分电压与第二差分电压的差值，呈线性增加或减少，这样通过监测第一差分电压与第二差分电压的差值就可以反映出第一空间与第二空间的温度差值。

仪表运放电路05，其第一输入端输入所述第一差分电压，其第二输入端输入所述第二差分电压，由于模拟开关电路04的作用，不管第一电压是否大于第二电压，第一差分电压总是二者之中比较大的电压，因此第一差分电压大于第二差分电压，因此第一输入端与所述第二输入端之间的差值一直保持为正值，使得仪表运放电路可以正常工作，所示第一差分电压和所示第二差分电压的差值经过发大后由其输出端输出仪表放大电压。

第二模拟比较电路06，其输入端输入所述仪表放大电压，将该仪表放大电压与基准电压进行比较，根据比较结果输出第二控制信号。基准电压为一个预先设置的电压值，本实施例中可以选择1.5V，当仪表放大电压大于1.5V时，第二控制信号为高电平，高压运放电路工作；当仪表放大电压小于或等于1.5V时，输出的第二控制信号为低电平，高压运放电路不工作。在其他的实施方案中，基准电压可以合理设置，一般设置为1-2V。

高压运放电路07，其输入端输入所述仪表放大电压，其控制端输入所述第二控制信号，当第二信号为高电平时，该高压运放电路07工作，将仪表放大电压经过放大后输出，该电压作为功率调整电压，用于调整调温设备的功率。作为一种具体的方式，高压运放电路放大的倍数可以设置为7-10倍，输出电流为500mA，用于对调温设备进行控制，调温设备工作对第一空间或第二空间的温度进行调节，使得第一温度和第二温度之间的差别缩小，直至趋于一致。此处的调温设备可以是设置在第一空间和第二空间之间的风扇，通过电压控制风扇的转速，温差越大风扇的转速越快，使得第一空间和第二空间的温差减小。

作为进一步优选的实现方案，为了减少电路中的阻抗，该温控调压电路中还包括第一电压跟随电路和第二电压跟随电路，如图2所示，所述第一测温电路输出的第一电压经所述第一电压跟随电路处理后输入所述第一模拟比较电路。所述第二测温电路输出的第二电压经所述第二电压跟随电路处理后输入所述第二模拟比较电路。此处的电压跟随电路通过电压跟随器来实现，电压跟随器是实现输出电压跟随输入电压的变化的一类电子元件。电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1，电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低。一般来说，输入阻抗可以达到几兆欧姆，而输出阻抗低，通常只有几欧姆，甚至更低。通过电压跟随器来降低阻抗。

此外，该温控调压电路还可以包括第三电压跟随电路，如图2所示，所述仪表运放电路05输出的仪表放大电压先经过限压，此处限压值为3V，由于调温设备的输出功率有一个限制，超过该限制调温设备容易被烧毁或损坏，因此仪表运放电路05输出的仪表放大电压需要经过限压器，使其输出的电压经过高压运放后不会超出调整设备的功率。本实施例中限压值为3V，限压器后的仪表放大电压经所述第三电压跟随电路处理后输入所述高压运放电路07。此处的第三电压跟随电路与上述第一电压跟随电路和第二电压跟随电路的用处相同。

在具体的实现方式中，温控调压电路的系统电源输入为DC28V，通过电源降压芯片调整到DC5V为整个温控调压电路中的器件供电，DC28V直接为高压运放电路供电，如图2所示。此外，由于现有技术中的比较器多为集成芯片，其中设置有一个或多个比较器电路，因此上述实施方案中的第一模拟比较电路03和第二模拟比较电路06可以通过一个比较器芯片IC来实现，该比较器芯片内部至少集成有两个比较器电路。

本实施例中的温控调压电路，此处给出一个具体的工作流程：其中，第一测温电路01用于测量温控箱内密闭空间的温度，第二测温电路02用于检测温控箱外的环境温度。两个测温电路的输出信号分别经过第一电压跟随电路和第二电压跟随电路后接入第一模拟比较电路03，当密闭空间内的温度与密闭空间外的温度差值在3℃时，模拟开关电路04输出的第一差分电压和第二差分电压的压差为0.0091V。随着密闭空间内的温度与密闭空间外的温度的温度差线性增大，第一差分电压和第二差分电压的压差随着温度差的变化，线性增加或者线性减少。当温度差在15℃时，第一差分电压和第二差分电压的压差为0.0271V。这个电压经过仪表运放电路05放大110.9倍，得到仪表放大电压，仪表运放电路05的放大倍数也可以根据需要来设置，一般选择80-200倍左右。该仪表放大电压输入第二模拟比较电路06和第三电压跟随电路。第三电压跟随电路等值输出仪表放大电压(一般为1.5V-3V)，在第二模拟比较电路中仪表放大电压用来与模拟比较器的基准电压进行比较。模拟比较器的比较电压设定为1.5V，当仪表放大电压大于1.5V的时候第二模拟比较电路输出高电平，高压运放电路07开始工作。高压运放电路07将仪表放大电压(一般为1.5V～3V)放大8.5倍，输出电流为500mA,输出电压为12.75V～25.5V，这个电压根据温箱内与温箱外环境温度的温度差，线性变化。高压运放电路07的最大电流输出可达到750mA，此处的值输出电流值可以根据需要来设置。此外，还可以通过设置仪表运放电路以及高压运放电路中的放大倍数，来输出不同的电压范围。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种温控调压电路，其特征在于，包括：

第一测温电路，用于测量第一空间的第一温度，根据其输出第一电压；

第二测温电路，用于测量第二空间的第二温度，根据其输出第二电压；

第一模拟比较电路，其两个输入端分别输入第一电压和第二电压，通过比较所述第一电压和第二电压其输出端输出第一控制信号；

模拟开关电路，其控制端输入所述第一控制信号，其两个输入端分别输入所述第一电压和第二电压，其两个输出端根据所述第一控制信号分别输出第一差分电压和第二差分电压；

仪表运放电路，其第一输入端输入所述第一差分电压，其第二输入端输入所述第二差分电压，其输出端输出仪表放大电压；

第二模拟比较电路，其输入端输入所述仪表放大电压，与基准电压比较后输出第二控制信号；

高压运放电路，其输入端输入所述仪表放大电压，其控制端输入所述第二控制信号，输出端根据所述第二控制信号将所述仪表放大电压放大后输出功率调整电压。

2.根据权利要求1所述的温控调压电路，其特征在于，还包括第一电压跟随电路，所述第一测温电路输出的第一电压经所述第一电压跟随电路处理后输入所述第一模拟比较电路。

3.根据权利要求1或2所述的温控调压电路，其特征在于，还包括第二电压跟随电路，所述第二测温电路输出的第二电压经所述第二电压跟随电路处理后输入所述第二模拟比较电路。

4.根据权利要求1或2所述的温控调压电路，其特征在于，还包括第三电压跟随电路，所述仪表运放电路输出的仪表放大电压经所述第三电压跟随电路处理后输入所述高压运放电路。

5.根据权利要求1所述的温控调压电路，其特征在于，所述模拟开关电路中，第一电压大于第二电压时，所述第一控制信号控制第一差分电压为第一电压，所述第二差分电压为第二电压；所述第一电压小于第二电压时，所述第一控制信号控制第一差分电压为第二电压，所述第二差分电压为第一电压。

6.根据权利要求5所述的温控调压电路，其特征在于，所述第一温度与所述第二温度的差值、第一差分电压与第二差分电压的差值，呈线性增加或减少。

7.根据权利要求1或2所述的温控调压电路，其特征在于，所述基准电压为1V-2V，所述高压运放电路放大的倍数为7-10倍。

8.根据权利要求4所述的温控调压电路，其特征在于，所述仪表放大电压经过限压器处理后输入所述第三电压跟随器。

9.根据权利要求8所述的温控调压电路，其特征在于，所述功率调整电压输入调温设备，用于对第一空间或第二空间的温度进行调节，使得第一温度和第二温度趋于一致。

10.根据权利要求1或8或9所述的温控调压电路，其特征在于，所述第一模拟比较电路和所述第二模拟比较电路设置在一个比较器芯片中。