一种电容围界报警控制器的降热方法及信号放大电路与流程

本发明属于安防领域，具体涉及一种电容围界报警控制器的降热方法及信号放大电路。

背景技术

电容围界报警系统是一套防护全方位、设计人性化、技术现代化的安防产品。该产品能够对指定区域的攀爬入侵、铰洞入侵和破坏入侵产生报警，实现24小时不间断的围界保护，极大缓解了巡查人员的工作压力，大大提高了防护区域的安全性。电容围界报警系统前端探测部分由报警控制器和报警探测线缆两部分组成。其中报警控制器是整个围界报警系统的核心，负责信号发射、信号检测、信号分析及报警控制；报警探测线缆指架设在围栏上的防护部分，与报警控制器相连。

电容围界报警控制器在正常工作时，会在探测线缆上加载一定幅值和频率的电压信号，该信号一般是由幅值为3.3v的方波信号调理升压而来。为实现这一功能，一般是先通过大功率运放进行电压和电流的放大，再通过高频变压器进行升压。这种情况下，运放内部功率管处于串联状态，会承受大部分压降，消耗大部分能量，发热严重，从而降低系统效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对电容围界报警控制器发热严重，而降低系统效率的问题，提供一种电容围界报警控制器的降热方法及信号放大电路，从而降低电容围界报警控制器的发热量，提高系统效率。

本发明提供的一种电容围界报警控制器的降热方法，采用半桥驱动器驱动功率mos管，使所述功率mos管只工作在开关状态，并通过所述功率mos管对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器进行升压。

本发明还提供一种电容围界报警控制器信号放大电路，至少包括：

半桥驱动器，用于驱动功率mos管，使所述功率mos管只工作在开关状态；

可调电源，用于输出电压至所述功率mos管；

功率mos管，对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器；

高频变压器，对斩波信号进行升压。

作为优选，所述电容围界报警控制器信号放大电路，还包括：

信号调理电路，用于对功率mos管输出的斩波信号进行信号调理。

作为优选，所述半桥驱动器的输入信号至少包括3.3v。

作为优选，所述半桥驱动器驱动功率mos管的数字电路采用gpio接口。

作为优选，所述半桥驱动器采用自举方式驱动所述功率mos管。

作为优选，所述半桥驱动器设置有死区时间控制器。

作为优选，所述功率mos管为2个n沟道mos管。

作为优选，所述功率mos管为irf3205。

作为优选，所述可调电源采用宽输入电压同步降压控制器，并采用buck电路拓扑结构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过半桥驱动器驱动功率mos管，使功率mos管只工作在开关状态，即在饱和区和截止区来回切换，而有效地避开了线性区，从而降低功率mos管的能量消耗；并通过功率mos管对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器进行升压，实现信号放大，在可调电源的保证下，提高了整体电源效率，相比现有技术中采用大功率运放直接对驱动信号进行放大并由高频变压器升压的方式，有效地降低了电容围界报警控制器的发热量，从而提高系统效率。

2、通过设置信号调理电路，可对斩波信号进行滤波，并消除干扰。

3、本发明的半桥驱动器设置有死区时间控制器，并采用自举方式对功率mos管进行驱动，可以提高驱动效率和安全性。

4、本发明采用的n沟道mos管，具体大电流低内阻的特点，采用先进的工艺技术制造，具有极低的导通阻抗，在导通时能量消耗极低，在实际使用的电流值下，发热非常小。

5、本发明采用的可调电源为高效率可调电源，其体积小、电路简单，并带有限流功能，能在后级电路故障时进行保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的电容围界报警控制器中信号放大电路的原理框图。

图2为本发明的电容围界报警控制器中信号放大电路的主电路图。

图3为本发明的电容围界报警控制器中可调电源的电路图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例1

本实施例提供的一种电容围界报警控制器的降热方法，参见图1，采用半桥驱动器驱动功率mos管，使所述功率mos管只工作在开关状态，并通过所述功率mos管对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器进行升压。本技术方案通过半桥驱动器驱动功率mos管，使功率mos管只工作在开关状态，即在饱和区和截止区来回切换，而有效地避开了线性区，从而降低功率mos管的能量消耗；并通过功率mos管对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器进行升压，实现信号放大，在可调电源的保证下，提高了整体电源效率，相比现有技术中采用大功率运放直接对驱动信号进行放大并由高频变压器升压的方式，有效地降低了电容围界报警控制器的发热量，从而提高系统效率。

实施例2

本实施例提供的一种电容围界报警控制器信号放大电路，包括：

半桥驱动器，用于驱动功率mos管，使所述功率mos管只工作在开关状态；

可调电源，用于输出电压至所述功率mos管；

功率mos管，对可调电源的输出电压斩波后输出至高频变压器；

高频变压器，对斩波信号进行升压。

具体地，参见图2，所述电容围界报警控制器信号放大电路，采用ir2104半桥驱动器u1驱动第一功率mos管q1和第二功率mos管q3，其数字电路连接接口采用gpio接口，该半桥驱动器的输入信号包括3.3v、5v和15v，可以兼容电容围界报警控制器工作时，幅值为3.3v的方波信号的输入，并内置死区时间控制器，采用自举方式对所述第一功率mos管q1和第二功率mos管q3进行驱动；本实施例中，所述第一功率mos管q1和第二功率mos管q3采用型号为irf3205的n沟道mos管，该n沟道mos管具体大电流低内阻的特点，采用先进的工艺技术制造，具有极低的导通阻抗，在导通时能量消耗极低，在实际使用的电流值下，发热非常小；第一功率mos管q1的d极连接有如图3所示的可调电源，所述可调电源为高效率可调电源，采用mp1584宽输入电压同步降压控制器u3，并采用buck电路拓扑结构，由精密调节电阻r7调节输出电压，该输出电压范围可达6v～20v；该高效率可调电源体积小、电路简单，并带有限流功能，能在后级电路故障时进行保护。由于采用了高效率可调电源，可以降低电路中工作电流和输出电阻，提高整体电源效率，从而进一步降低发热量，以提高系统效率。

工作时，幅值为3.3v的方波信号作为驱动信号由半桥驱动器u1的第2引脚输入，并输出驱动电压驱动第一功率mos管q1和第二功率mos管q3，该半桥驱动器的驱动电压范围10v～20v，驱动电压高于一定值时使得第一功率mos管q1和第二功率mos管q3的导通电阻极低，从而使其工作在开关状态，即功率mos管在饱和区和截止区来回切换，而有效地避开了线性区，从而降低功率mos管的能量消耗；通过第一功率mos管q1和第二功率mos管q3交替导通对高效率可调电源的输出电压斩波，之后输出至高频变压器t1进行升压，实现信号放大并输出。本实施例还设置有如图2中所示的有极电容c1、有极电容c3、电容c5和电阻r2组成的信号调理电路对斩波信号进行信号调理，可对斩波信号进行滤波，并消除干扰，之后再输出至高频变压器t1。

下面以具体使用数据情况加以效果说明：

表一是电容围界报警控制器的信号放大电路改进前的实验数据记录，信号放大电路改进前采用的是opa548放大器。

表一：

由表一可以看出，工作在放大区中的opa548，内部功率管处于串联状态，承受了大部分压降，消耗了大部分能量，因此效率低下，仅23％，发热消耗掉3.7w。

表二是电容围界报警控制器的信号放大电路改进后的实验数据记录，信号放大电路改进后采用的是本发明的半桥驱动器驱动mos管对高效率可调电源的输出电压进行斩波的方式。

表二：

由表二可以看出，在输出功率不变情况下，仍然为1.1w，而效率约为83.33％，电路消耗功率0.22w，仅为原功率的6％，有效降低电容围界报警控制器的发热量。

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。