专利名称：一种温度控制装置及其方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种温度控制装置及其方法。
背景技术：
随着无线通信技术的发展，出现了大量安装于室外的微基站产品，微基站产品中的众多电子元器件的工作环境温度均在0℃以上，然而由于环境温度变化很大，比如我国北方地区，冬天的气温经常降到-30～-40℃。
为了适应室外环境温度的变化，室外型微基站产品均使用加热板，在环境温度较低时为微基站加热，使得微基站内的温度满足各种器件的工作环境要求，目前的微基站产品均使用交流供电的交流加热板，其通断控制基本上用继电器进行控制，如图1所示，在微基站内设置有一温度检测及控制单元，AC/DC电源模块在开始工作时只给温度检测及控制单元供电，主路不输出电源。温度检测及控制单元开始检测微基站内温度，如果温度低于加热板启动温度点，则控制吸合继电器给交流加热板供电，加热板开始工作，给微基站加热，当微基站内温度高于系统工作设定温度点时，温度检测及控制单元会控制AC/DC电源模块输出，单板及功放等开始上电，系统开始工作，微基站内温度也会进一步升高，如果微基站内的温度达到加热板关闭温度点，温度检测及控制单元将断开继电器，加热板停止加热。此后如果微基站内的温度低于了加热板再次启动温度点，温度检测及控制单元会再次控制吸合继电器，启动加热板，如此循环。
但由于我国农村交流电网的波动范围很大，通常的波动范围为140～310V，使得交流加热板的输入电压波动很大，而加热板是阻性负载，其功率与输入电压的平方成正比，这样就会导致加热板的功率变化很大，比如交流加热板的额定电压是220Vac，则在300Vac输入时，其功率将增加2.7倍，加热板很容易烧毁；同时，如果交流输入电压较低，则加热板功率会降低，比如当输入电压是160Vac时，加热板的功率只有220Vac输入时的53％，导致在低温环境下微基站内的温度达不到系统工作设定温度点，系统不能启动工作。综上所述，交流加热板在宽电压输入范围时，很难兼顾高电压输入和低电压输入，微基站的加热功率需求难以满足；同时，由于温度检测及控制单元与微基站内的核心部分(即功能单板)分离，温度检测不能完全反映功能单板的实际温度，无法可靠地对微基站功能单板的温度进行控制。
另外，由于现有技术中微基站的交流输入电压较高，属危险电压，且需要进行开关控制，这就会导致微基站的安全性能降低，且交流电源所控制的继电器的失效率较高，进一步降低了微基站的工作的可靠性。
发明内容
本发明提供一种温度控制装置及其方法，以解决交流加热板可靠性低的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下的技术方案
一种温度控制装置，由直流加热板和加热控制电路组成，加热控制电路将引入的交流电源转换为直流电源输出给直流加热板，同时，加热控制电路还采集环境温度，并根据环境温度控制直流加热板的工作状态。
本发明所述的装置应用于对通信系统中的微基站进行温度控制时，所述的直流加热板设置于微基站内，加热控制电路设置于功能单板上，且加热控制电路分别与功能单板电路和直流加热板相连。
所述的加热控制电路包括AC/DC电源模块与引入的交流电源相连，并将交流电源转换为直流电源分别输出给温度检测及控制电路和直流加热板控制开关；温度检测及控制电路接入AC/DC电源模块输出的直流电源，检测微基站中的环境温度，并根据环境温度产生输出给直流加热板控制开关的加热板控制信号和输出给功能单板电路的单板电源控制信号；直流加热板控制开关连接于AC/DC电源模块的输出与直流加热板电源端之间。
所述的温度检测及控制电路进一步包括温度检测电路采集功能单板的温度，并将温度参数传送给加热板开启关闭判断电路和单板电源开启关闭判断电路；加热板开启关闭温度设置电路将预先设置的加热板开启关闭温度值保存，并将该温度值发送给加热板开启关闭判断电路；
加热板开启关闭判断电路根据温度检测电路传来的功能单板的温度参数，以及从加热板开启关闭温度设置电路获得的加热板开启关闭温度值，确定并输出加热板控制信号给直流加热板；单板电源开启关闭温度设置电路将预先设置的单板电源开启关闭温度值保存，并将该温度值发送给加热板开启关闭判断电路；单板电源开启关闭判断电路根据温度检测电路传来的功能单板的温度参数，以及从单板电源开启关闭温度设置电路获得的单板电源开启关闭温度值，确定并输出单板电源控制信号给功能单板电路。
所述的加热控制电路还包括加热板检测及保护电路，该电路进一步包括加热板供电电压检测电路采集加热板的供电电压，并发送给逻辑判断电路；加热板控制开关是否导通检测电路采集加热板的控制开关是否导通的信息，并发送给逻辑判断电路；逻辑判断电路根据加热板供电电压检测电路和直流加热板控制开关是否导通检测电路发来的参数，判断直流加热板是否正常工作，根据判断结果通过功能单板电路输出控制信号给AC/DC电源模块。
所述的温度检测及控制电路输出的单板电源控制信号还通过单板电源开关电路传送给功能单板电路。
所述的单板电源开关电路为直接利用功能单板中的二次电源模块或开关芯片的ON/OF管脚实现。
所述的直流加热板控制开关采用的是集成功率器件MOSFET(半导体场效应管)。
所述的直流加热板与AC/DC电源模块的输出间还设置有过热保护电路。
一种基于上述温度控制装置的微基站中实现温度控制方法，包括a、将接入微基站的交流电源转换为直流电源后为功能单板供电；b、温度检测及控制电路上电后采集微基站内的环境温度，并根据环境温度值分别作如下处理当微基站内环境温度低于设定的加热板开启温度值时，通过加热板控制信号打开直流加热板控制开关，直流加热板开始给微基站加热；当微基站内环境温度高于设定的加热板关闭温度值时，通过加热板控制信号关闭直流加热板控制开关，直流加热板停止工作；当微基站内环境温度低于设定的单板电源关闭温度值时，通过单板电源控制信号关闭单板电源开关控制电路，停止对单板供电；当微基站内环境温度高于设定的单板电源关闭温度值时，通过单板电源控制信号开启单板电源开关控制电路，对单板供电。
由上述技术方案可以看出，本发明采用了直流加热板及其相应的加热控制电路实现对环境温度的控制。由于稳定的直流电压使加热板功率恒定，加热板可靠性大大提高，同时还使加热板的功率设计更为简单，因此，本发明可以适应无法提供稳定的交流电源的场合对温度控制的需求，解决了现有技术中所存在的交流加热板不能适应农村电网大范围波动的缺点，本发明尤其适用于无线通信网络中置于室外的微基站设备，可使其工作安全可靠性能大大提高。
同时，本发明还具有以下优点(1)直流输出电压较低，属安全电压，提高了安全性能；(2)低压直流供电，使控制电路的设计相对容易，控制开关可以选用集成功率器件如MOSFET，失效率较低；(3)温度检测在功能单板中实现，可以真实反映功能单板的实际温度。
图1为现有技术中电源加热板的加热方式示意图；图2为本发明所述的温度控制装置的结构示意图；图3为本发明中温度检测及控制电路原理框图；图4为本发明中加热板及保护电路原理框图；图5为本发明中温度控制过程示意图。
具体实施例方式
本发明所述的温度控制装置及其方法的核心思想是采用直流加热板实现对环境温度的控制，以适应无法提供稳定的交流电源的场合对温度控制，下面以对通信系统的微基站进行温度控制为例对本发明进行说明，当然本发明还可应用于其它与微基站环境类似的环境中进行温度控制。
本发明应用于对微基站内实现温度控制时，所述的温度控制装置设置于微基站的功能单板上，且与功能单板电路相连，该装置包括直流加热板和加热控制电路，交流电源通过加热控制电路为直流加热板供电，同时控制着直流加热板和功能单板电路的工作状态，本发明所述的温度控制装置具体参见图2，包括AC/DC电源模块该模块用于将为微基站供电的交流电源转换成稳定的直流电源，并输出给功能单板，为整个功能单板上的电路供电，功能单板上的电路包括功能单板电路、温度检测及控制电路、加热板检测及保护电路、过热保护电路和直流加热板等；温度检测及控制电路用于检测微基站内的环境温度，并根据环境温度产生输出给直流加热板控制开关的加热板控制信号和输出给功能单板电路的单板电源控制信号，以实现对直流加热板和功能单板电路的工作状态进行控制，具体实施过程中温度检测及控制电路还可以进一步包括以下各电路，参见图3温度检测电路采集微基站内的环境温度，即功能单板的温度，获得了具体的温度值后，将温度参数传送给加热板开启关闭判断电路和单板电源开启关闭判断电路，进行下一步的处理；加热板开启关闭温度设置电路该电路用于进行加热板开启温度值和加热板关闭温度值的设定，即将预先设置的加热板开启关闭温度值保存起来，并根据需要将该温度值提供给加热板开启关闭判断电路；加热板开启关闭判断电路根据温度检测电路送来的功能单板的温度参数，以及从加热板开启关闭温度设置电路获得的加热板开启关闭温度值，确定并输出加热板控制信号给直流加热板，从而实现对直流加热板工作状态的控制，即温度降低至设定值时启动直流加热板，温度升高至设定值时关闭直流加热板；单板电源开启关闭温度设置电路用于进行单板电源开启温度值和单板电源关闭温度值的设定，即将预先设置的单板电源开启关闭温度值保存起来，并将该温度值提供给加热板开启关闭判断电路；单板电源开启关闭判断电路用于根据温度检测电路传来的功能单板的温度参数，以及从单板电源开启关闭温度设置电路获得的单板电源开启关闭温度值，确定并输出单板电源控制信号给功能单板电路，从而实现对功能单板电路工作状态的控制，即温度降低至设定值时启动功能单板电路进入工作状态，温度升高至设定值时关闭功能单板电路；本发明所述的装置还包括加热板检测及保护电路，即加热控制电路还包括加热板检测及保护电路，通过加热板检测及保护电路可检测出加热板是否失效，加热板控制电路是否正常，并可通过功能单板进行告警和保护，极大地提高了系统的可靠性，加热板检测及保护电路参见图4，进一步包括加热板供电电压检测电路采集加热板的供电电压，并发送给逻辑判断电路，以便于逻辑判断电路根据加热板的供电电压判断直流加热板是否正常工作；加热板控制开关是否导通检测电路采集直流加热板控制开关是否导通的信息，并发送给逻辑判断电路，以便于逻辑判断电路根据加热板的控制开关导通情况判断直流加热板是否正常工作；
逻辑判断电路根据加热板供电电压检测电路和加热板控制开关是否导通检测电路发来的参数，判断直流加热板是否正常工作，根据判断结果通过功能单板电路输出控制信号给AC/DC电源模块；本发明所述的装置还包括直流加热板控制开关连接于AC/DC电源模块的输出与直流加热板电源端之间，直流加热板控制开关可以采用集成功率器件，如MOSFET(半导体场效应管)等；本发明所述的装置中的温度检测及控制电路输出的单板电源控制信号还通过单板电源开关电路传送给功能单板电路，单板电源开关电路为直接利用功能单板中的二次电源模块或开关芯片的ON/OF管脚实现；本发明所述的装置还包括过程保护电路，该电路设置于直流加热板与AC/DC电源模块的输出之间，用于在直流加热板失控时断开其供电电源，以提高系统的安全性能。
本发明所述的微基站中实现温度控制的方法是基于上述本发明所述的装置实现的一种方法，结合上述装置将本发明所述的方法作进一步说明交流输入电源接入微基站后，首先AC/DC电源模块开始工作，输出直流电源，直流电源直接接入功能单板中，为功能单板上的各电路供电。直流电源接入后，温度检测及控制电路开始检测微基站内的环境温度，并根据微基站内环境温度产生加热板控制信号和单板电源控制信号输出给直流加热板控制开关和单板电源开关电路，以控制直流加热板和功能单板电路的工作状态，具体温度控制过程结合图5叙述如下
当微基站内环境温度低于设定的单板电源关闭温度值T1时，通过单板电源控制信号关闭单板电源开关电路，令功能单板电路停止工作，以保证低温情况下，功能单板电路不工作；当微基站内环境温度高于设定的单板电源开启温度值T2时，通过单板电源控制信号打开单板电源开关电路，令功能单板电路进入工作状态；当微基站内环境温度低于设定的加热板开启温度值T3时，通过加热板控制信号将直流加热板控制开关打开，令直流加热板进入工作状态，以提升微基站内的环境温度；当微基站内环境温度高于设定的加热板关闭温度值T4时，则通过加热板控制信号将直流加热板控制开关关闭，令直流加热板停止工作，以保证微基站内功能单板电路始终工作于适宜的温度。
同时，本发明所述的方法还包括加热板检测及保护电路所包含的逻辑判断电路进行直流加热板是否正常工作的判断，比如，如果功能单板的温度已达到加热板开启温度值，而直流加热板控制开关MOSFET仍没有导通，则可以判断出直流加热板无法正常工作，并将判断结果会送给功能单板电路进行告警，如果出现直流加热板控制开关在应该关闭的状态下异常加热，则通过功能单板电路及其通信接口通知AC/DC电源模块关闭直流加热板电源，以实现异常情况下的保护功能。
权利要求
1.一种温度控制装置，其特征在于由直流加热板和加热控制电路组成，加热控制电路将引入的交流电源转换为直流电源输出给直流加热板，同时，加热控制电路还采集环境温度，并根据环境温度控制直流加热板的工作状态。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于该装置应用于对通信系统中的微基站进行温度控制时，所述的直流加热板设置于微基站内，加热控制电路设置于功能单板上，且加热控制电路分别与功能单板电路和直流加热板相连。
3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于所述的加热控制电路包括AC/DC电源模块与引入的交流电源相连，并将交流电源转换为直流电源分别输出给温度检测及控制电路和直流加热板控制开关；温度检测及控制电路接入AC/DC电源模块输出的直流电源，检测微基站中的环境温度，并根据环境温度产生输出给直流加热板控制开关的加热板控制信号和输出给功能单板电路的单板电源控制信号；直流加热板控制开关连接于AC/DC电源模块的输出与直流加热板电源端之间。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于所述的温度检测及控制电路进一步包括温度检测电路采集功能单板的温度，并将温度参数传送给加热板开启关闭判断电路和单板电源开启关闭判断电路；加热板开启关闭温度设置电路将预先设置的加热板开启关闭温度值保存，并将该温度值发送给加热板开启关闭判断电路；加热板开启关闭判断电路根据温度检测电路传来的功能单板的温度参数，以及从加热板开启关闭温度设置电路获得的加热板开启关闭温度值，确定并输出加热板控制信号给直流加热板；单板电源开启关闭温度设置电路将预先设置的单板电源开启关闭温度值保存，并将该温度值发送给加热板开启关闭判断电路；单板电源开启关闭判断电路根据温度检测电路传来的功能单板的温度参数，以及从单板电源开启关闭温度设置电路获得的单板电源开启关闭温度值，确定并输出单板电源控制信号给功能单板电路。
5.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于所述的加热控制电路还包括加热板检测及保护电路，该电路进一步包括加热板供电电压检测电路采集加热板的供电电压，并发送给逻辑判断电路；加热板控制开关是否导通检测电路采集加热板的控制开关是否导通的信息，并发送给逻辑判断电路；逻辑判断电路根据加热板供电电压检测电路和直流加热板控制开关是否导通检测电路发来的参数，判断直流加热板是否正常工作，根据判断结果通过功能单板电路输出控制信号给AC/DC电源模块。
6.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于所述的温度检测及控制电路输出的单板电源控制信号还通过单板电源开关电路传送给功能单板电路。
7.根据权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于所述的单板电源开关电路为直接利用功能单板中的二次电源模块或开关芯片的ON/OF管脚实现。
8.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于所述的直流加热板控制开关采用的是集成功率器件MOSFET(半导体场效应管)。
9.根据权利要求2或3所述的温度控制装置，其特征在于所述的直流加热板与AC/DC电源模块的输出间还设置有过热保护电路。
10.一种基于上述温度控制装置的微基站中实现温度控制方法，其特征在于包括a、将接入微基站的交流电源转换为直流电源后为功能单板供电；b、温度检测及控制电路上电后采集微基站内的环境温度，并根据环境温度值分别作如下处理当微基站内环境温度低于设定的加热板开启温度值时，通过加热板控制信号打开直流加热板控制开关，直流加热板开始给微基站加热；当微基站内环境温度高于设定的加热板关闭温度值时，通过加热板控制信号关闭直流加热板控制开关，直流加热板停止工作；当微基站内环境温度低于设定的单板电源关闭温度值时，通过单板电源控制信号关闭单板电源开关控制电路，停止对单板供电；当微基站内环境温度高于设定的单板电源关闭温度值时，通过单板电源控制信号开启单板电源开关控制电路，对单板供电。
全文摘要
本发明涉及一种温度控制装置及其方法。本发明的核心是采用直流加热板及其相应的加热控制电路实现对环境温度的控制。由于稳定的直流电压使加热板功率恒定，加热板可靠性大大提高，同时还使加热板的功率设计更为简单，因此，本发明可以适应无法提供稳定的交流电源的场合对温度控制的需求，本发明尤其适用于无线通信网络中置于室外的微基站设备，可使其工作安全可靠性能大大提高。
文档编号G05D23/19GK1549073SQ0315926
公开日2004年11月24日 申请日期2003年9月12日 优先权日2003年5月10日
发明者张立元, 蔡腾宇, 文承伟, 葛锦春, 夏迎九, 洪宇平, 田树波, 高亚洲 申请人:华为技术有限公司