一种温控调压电路的制作方法

本发明涉及电压控制技术领域，具体涉及一种温控调压电路。

背景技术：

在精密仪器测量方面，很多高精度电子测量仪器，都需要在恒定温度下工作。温控的精度制约着仪器的测量精度，温控系统中，一般都采取逐级控制，采用内温控和外温控两个控制环节来实现对测量仪器工作温度的精密控制。

例如在中国专利文献cn106502299a中公开了一种温控调压电路，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。该方案通过电压差控制外温控箱体内的温度与环境温度交换，从而达到平衡温差的效果，电路比较简单，电路的稳定性和可靠性比较高。但是通过传感器的信号差放大后直接驱动高压运放来实现调压，这种方法虽然可行，但是也存在以下不足之处：

目前高压运放都是线性运放，输出电流小，带载能力不强，因此对比文件中的温控调压电路实现方法，其输出的电流小；同时因为用到了高压运放所以电路发热量大，电路工作时自身产生的热量也会影响到温度传感器的数据，造成调压电路工作效率低下。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种温控调压电路，以解决现有技术中的温控调压电路输出电流小，发热量大，效率低的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种温控调压电路，包括第一测温电路，用于测量第一空间的第一温度，根据所述第一温度输出第一电压；第二测温电路，用于测量第二空间的第二温度，根据所述第二温度输出第二电压；第一模拟比较器电路，其两个输入端分别输入所述第一电压和所述第二电压，通过比较所述第一电压和所述第二电压，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所述第二电压，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；第二模拟比较器电路，其输入端输入所述仪表放大电压，将所述仪表放大电压与基准电压比较，根据比较结果输出第二控制信号；电源输入控制电路，其控制端输入所述第二控制信号，根据所述第二控制信号控制电源接入或断开；电源转换电路，其电源输入端接入所述电源输入控制电路输出的电压，其输出端输出目标电压，所述电源转换电路还包括一个调压端，根据调压端输入的信号调整输出端输出的目标电压；减法运算电路，其两个输入端分别输入所述仪表放大电压和所述目标电压，将所述目标电压和所述仪表放大电压做减法运算输出反馈电压，并将所述反馈电压反馈至所述电源转换电路的调压端，所述电源转换电路根据所述反馈电压对输出的目标电压进行调整。

可选地，所述电源转换电路的工作元件为dc-dc电源转换器。

可选地，在所述第二模拟比较器电路中，当所述仪表放大电压大于所述基准电压时，所述第二控制信号为高电平；当所述仪表放大电压小于所述基准电压时，所述第二控制信号为低电平。

可选地，在所述电源输入控制电路中，当所述第二控制信号为高电平时，所述电源输入控制电路闭合；当所述第二控制信号为低电平时，所述电源输入控制电路断开。

可选地，所述电源输入控制电路包括可控开关。

可选地，所述温控调压电路还包括：第一电压跟随电路，所述第一电压经所述第一电压跟随电路处理之后输入所述第一模拟比较器电路和所述模拟开关电路。

可选地，所述温控调压电路还包括：第二电压跟随电路，所述第二电压经所述第二电压跟随电路处理之后输入所述第二模拟比较器电路和所述模拟开关电路。

可选地，所述温控调压电路还包括：第三电压跟随电路，所述仪表放大电压经所述第三电压跟随电路处理后输入所述减法运算电路。

可选地，所述温控调压电路还包括：限压电路，所述仪表放大电压经限压后输入所述第二模拟比较器电路和所述第三电压跟随电路。

可选地，所述模拟开关电路中，当所述第一电压大于所述第二电压时，所述第一控制信号控制所述第一电压为所述第一差分电压，所述第二电压为所述第二差分电压；当所述第一电压小于所述第二电压时，所述第一控制信号控制所述第二电压为所述第一差分电压，所述第一电压为所述第二差分电压。

可选地，所述第一温度与所述第二温度的差值、所述第一差分电压和所述第二差分电压的差值，呈线性增加或线性减少。

可选地，所述电源转换电路的输出端连接调温设备，所述调温设备用于调整所述第一空间或所述第二空间的温度。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种温控调压电路，包括第一测温电路、第二测温电路、第一模拟比较器电路、模拟开关电路、仪表运放电路、第二模拟比较器电路、电源输入控制电路、电源转换电路和减法运算电路，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器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器电路的基准电压相比，当差别大于基准电压时，则使得电源输入控制电路闭合，其输出的电压经过电源转换电路输出目标电压，该目标电压和仪表运放电路放大后的电压经过减法运算电路形成反馈电压，电源转换电路通过该反馈电压调整输出的目标电压，该调整后的目标电压用于调整调温设备，调节第一空间或第二空间的温度。该发明实施例提供的温控调压电路，电路结构简单，稳定性和可靠性高，输出的电流增加使其驱动能力增强，输出电压的纹波小，提高了调压电路的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的温控调压电路的一个电路结构图；

图2是根据本发明实施例的温控调压电路的另一个电路结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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”、“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，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发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明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

本发明实施例提供了一种温控调压电路，用于调节第一空间的温度和第二空间的温度，例如在测量精密仪器时，很多高精度电子测量仪器都要在恒定温度下工作，通常采用内部空间温度控制和外部空间温度控制两个环节来实现对测量仪器工作温度的精密控制，本发明实施例提供的温控调压电路，用于调节第一空间和第二空间的温度，实现精确控制，提高调压电路工作效率。

图1是根据本发明实施例的温控调压电路的一个电路结构图，如图1所示，该温控调压电路包括第一测温电路01、第二测温电路02、第一模拟比较器电路03、模拟开关电路04、仪表运放电路05、第二模拟比较器电路06、电源输入控制电路07、电源转换电路08、减法运算电路09，其中：

第一测温电路01，用于测量第一空间的第一温度，根据第一温度输出第一电压，第二测温电路02，用于测量第二空间的第二温度，根据第二温度输出第二电压，具体地，第一空间可以是内部空间，第二空间可以是外埠空间，在另一个具体实施方式中，第一空间可以是外部空间，第二空间可以是内部空间，第一温度可以小于第二温度，也可以大于第二温度。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。

第一模拟比较器电路03，其两个输入端分别输入上述第一电压和第二电压，通过比较上述第一电压和第二电压，其输出端输出第一控制信号。具体地，该第一模拟比较器电路03中包括一个比较器，比较输入的第一电压和第二电压，如果第一电压大于第二电压，则输出的第一控制信号为高电平，如果第一电压小于第二电压，则输出的第一控制信号为低电平，然后将此第一控制信号发送给模拟开关电路04。

模拟开关电路04，其控制端输入上述第一控制信号，其两个输入端分别输入上述第一电压和第二电压，其两个输出端根据第一控制信号分别输出第一差分电压和第二差分电压。模拟开关电路共有两个输出端，其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05中输入较大电压信号的输入端，这样才能保证仪表运放电路05中输入的两个电压信号的差值一定为正值，不会因为差值为负值而损坏其内部器件。

具体地，在模拟开关电路中，当第一电压大于第二电压时，第一控制信号为高电平，控制第一电压为第一输出端输出的第一差分电压，第二电压为第二输出端输出的第二差分电压；当第一电压小于第二电压时，第一控制信号为低电平，控制第二电压为第一输出端输出的第一差分电压，第一电压为第二输出端输出的第二差分电压。这样无论第一电压和第二电压的高低，第一输出端输出的第一差分电压都是二者之中较高的电压，第二输出端输出的第二差分电压都是二者之中较低的电压。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，其第一输入端输入上述第一差分电压，其第二输入端输入上述第二差分电压，其输出端输出仪表放大电压。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05可以正常工作，该第一差分电压和第二差分电压的差值经过仪表运放电路05放大后由其输出端输出仪表放大电压。

第二模拟比较器电路06，其输入端输入该仪表放大电压，将该仪表放大电压与基准电压比较，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为基准电压，当仪表放大电压大于1.5v时，第二控制信号为高电平，电源输入控制电路07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，电源输入控制电路07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。

电源输入控制电路07，其控制端输入第二控制信号，根据第二控制信号控制电源接入或断开。具体地，该电源输入控制电路07包括可控开关，该可控开关可以是三极管或mos管，当其控制端输入的第二控制信号为高电平时，可控开关控制该电源输入控制电路闭合，当第二控制信号为低电平时，可控开关控制该电源输入控制电路断开，从而实现温控调压电路的闭合和断开。

电源转换电路08，其电源输入端接入电源输入控制电路07输出的电压，其输出端输出目标电压，电源转换电路还包括一个调压端，根据调压端输入的信号调整输出端输出的目标电压。电源转换电路08的作用是将输入其的电压经过降压处理后输出，并将该输出电压发送至减法运算电路09的一个输入端，减法运算电路09的另一个输入端输入仪表放大电压，减法运算电路09将两个输入端输入的电压做减法运算后输出反馈电压，并将其发送至电源转换电路08的调压端，电源转换电路08根据该反馈电压调整输出的目标电压，使其最终保持在一个电压范围内，该目标电压用于调整调温设备的功率，调节第一空间或第二空间的温度，使第一温度和第二温度趋于一致。在本实施例中，该目标电压范围为6-12v，电源转换电路的工作元件为dc-dc电源转换器，具体芯片型号为lmr14050。在其他实施方式中，可以使用其他型号的降压转换器，具体的目标电压调整范围也可以根据实际使用情况设置。

减法运算电路09，其两个输入端分别输入仪表放大电压和目标电压，将目标电压和仪表放大电压做减法运算输出反馈电压，并将该反馈电压反馈至电源转换电路08的调压端，电源转换电路08根据反馈电压对输出的目标电压进行调整。由于仪表放大电压是随着第一空间和第二空间的温度差变化而变化，因此该反馈电压也会随着第一空间和第二空间的温度差变化而变化，电源转换电路08通过减法运算出的反馈电压实现对目标电压的降压和调压处理，目标电压作为功率调整电压，可以调整调温设备的功率，调温设备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。现有技术中的温控调压电路，将传感器的信号差放大后直接输入高压高流运放来实现调整调温设备的电压，由于目前高压高流运放都是线性运放，输出的电流较小，只有500ma，带载能力不强，且因为用到了高压高流运放所以致使电路发热量大，效率低下，因此调节温度比较慢，不能及时将第一空间和第二空间的温度调节一致；而在本实施例中，通过电源转换电路08根据减法运算电路09输出的反馈电压对输出的目标电压进行调整，电源转换电路的输出电流能达到5a，从而大大提高了电流输出能力，负载功率明显提高，因此可以及时对第一空间的温度和第二空间的温度进行调节，使其趋于一致。

为了减少温控调压电路中的阻抗，如图2所示，在一个可选实施例中，温控调压电路还包括第一电压跟随电路、第二电压跟随电路和第三电压跟随电路。具体地，第一电压经第一电压跟随电路处理之后输入第一模拟比较器电路03和模拟开关电路04，第二电压经第二电压跟随电路处理之后输入第一模拟比较器电路03和模拟开关电路04，仪表放大电压经第三电压跟随电路处理后输入减法运算电路09。电压跟随电路的工作元件为电压跟随器，电压跟随器的输入电压与输出电压是相同的，即电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近于1，电压跟随器的优点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，而输出阻抗通常只有几欧姆，甚至更低，因此使用电压跟随器来降低电路中的阻抗。

该温控调压电路还包括限压电路，如图2所示，仪表放大电路05输出的仪表放大电压经限压电路限压后输入第二模拟比较器电路06和第三电压跟随电路。本实施例中，限压电路的限压值为3v，此处对仪表放大电压进行限压是为了避免由于输入第二模拟比较器电路06的电压过大而损坏其元器件，同时为了避免输入减法运算电路的电压过大而使反馈电压出现负值，影响dcdc电源转换电路08根据反馈电压对输出的目标电压进行调整。

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直接为电源输入控制电路07供电，如图2所示。另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。

本发明实施例中的温控调压电路，具体的工作流程为：第一测温电路01用于检测密闭空间内的温度，第二测温电路用于检测温控箱外的环境温度，两个测温电路分别输出第一电压和第二电压，第一电压经过第一电压跟随电路降低阻抗后等值输入第一模拟比较器电路03和模拟开关电路04，第二电压经过第二电压跟随电路降低阻抗后等值输入第一模拟比较器电路03和模拟开关电路04，第一模拟比较器电路03输出的第一控制信号主要控制模拟开关电路04输出的电压永远为正值。当密闭空间内的温度与密闭空间外的参考温度差值在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值为0.0091v，随着密闭空间内的温度和密闭空间外的参考温度差线性增大，第一差分电压和第二差分电压的压差也随着温度差的变化而呈线性增加或线性减少，当温度差为15℃时，第一差分电压和第二差分电压的压差为0.00271v。这个电压经仪表运放电路05放大164.8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限压电路，将其最大至限定为3v，第三电压跟随电路等值输出经限压后的仪表放大电压(一般为1.5-3v)，经限压后的仪表放大电压还输入第二模拟比较器电路06中，第二模拟比较器电路06的基准电压设为1.5v，当限压后的仪表放大电压大于1.5v时，第二模拟比较器电路06输出高电平信号，此时电源输入控制电路07使能，dcdc电源转换的输入端通电，dcdc开始工作。当限压后的仪表放大电压小于1.5v时，第二模拟比较器电路06输出低电平信号，此时dcdc电源转换的输入端断电，dcdc停止工作。dcdc电源转换电路08输出的电压与第三电压跟随电路输出的电压在减法运算电路09中做减法运算得到反馈电压，反馈电压输入到dcdc电源转换电路08的fb脚，即上述电源转换电路的调压端，使dcdc电源转换电路08调整输出的目标电压在6-12v之间，这个电压的大小随着当前的温度差值变化，输出的电流可达到5a。

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发明创造的保护范围之中。