[發明專利]一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置

在審

• 申請號: 202011510114.2
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112327993A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 吳京錦;薛育容;唐榮年;方朝;孫普;朱葉紅
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置，包括：輔助電源電路、主控芯片電路、電氣隔離電路、緩沖保護電路、電源芯片電路及微型加熱芯片，利用低壓控制電路和高壓調壓電路構成并聯結構取代傳統串聯結構的電源供電方式，不僅可以實現對微型加熱芯片端進行更安全穩定的供電，并且提高了該裝置電源的總體效率；主控芯片電路與電源芯片電路之間通過電氣隔離電路進行電氣隔離，實現低壓控制高壓，微型加熱芯片端的電壓可在0?220V之間可調，使得微型加熱芯片在不同功率下實現加熱溫度的可控變化。

技術領域

本發明提供了一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置。

背景技術

各類電子電路的控制板供電電源基本是直流供電，如由交流電源經整流輸出的低壓直流電源，或是采用電池供電方式等。目前，市面上的可調直流電壓源通常是0-12V或0-30V的低壓范圍，采用DC-DC轉換電路或者低壓差線性穩壓器（LDO）實現直流輸入電源的降壓或者升壓，然后再給微型加熱芯片進行供電。并且，如圖1的電源拓撲結構，市面上的流行的串聯式低壓范圍可調直流電源工作在低壓時，其系統電源整體效率并不高。

對于氣體傳感器領域來說，微型加熱芯片往往起著至關重要的作用。因為各種氣敏材料與目標氣體反應時往往需要活化能，這使得各個氣體傳感器節點的響應程度都非常依賴于工作溫度。工作溫度過低時，氣體響應也會較低，而工作溫度過高時，又可能導致氣敏材料的燒結效應，影響氣敏特性。通常在氣體傳感器實驗中，是通過設定各個傳感器節點與微型加熱芯片的距離來控制傳感器節點的工作溫度，但是這種辦法操作繁瑣、且精度較差。本發明可以提供一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置，通過對于電源供電電壓的調控，使得微型加熱芯片可以工作在不同功率從而產生不同的溫度環境；另外對于微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置，在大范圍可調電壓的情況下，不管使用低壓還是高壓，都應該可以電源效率。

發明內容

本發明提供一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置。該方法和裝置通過電氣隔離使控制電路工作在低壓狀態而又能控制高壓電路，通過緩沖保護電路使驅動電路能夠正常工作，并且一旦發生微型加熱芯片端電流超過3A時就自動關閉電路。

本發明采用的技術方案是一種微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置，其特征在于：輔助電源電路、主控芯片電路、電氣隔離電路、緩沖保護電路、電源芯片電路及微型加熱芯片。其中，輔助電源電路和主控芯片電路組成低壓控制電路，緩沖保護電路和電源芯片電路組成高壓調壓電路。外接交流電源連接輔助電源電路和緩沖保護電路的輸入端提供電源；輔助電源電路的輸出端連接主控芯片電路的輸入端，主控芯片電路的輸出端通過電氣隔離電路連接電源芯片電路的使能端，電氣隔離電路可以保證主控芯片電路調控電源芯片電路的安全可靠性；緩沖保護電路的輸出端連接電源芯片電路的輸入端，電源芯片電路的輸出端連接微型加熱芯片。其中，所述微型加熱芯片處設置有采樣電阻對電源芯片電路進行過流保護。

進一步地，在上述的微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置中，還包括，主控芯片電路所在電路為低壓控制電路，電源芯片電路所在電路為高壓可調電路，主控芯片電路與電源芯片電路之間是通過隔離電路進行電氣隔離的；電氣隔離電路中的主要元器件為精密隔離放大器和光耦隔離模塊，可以保證低壓控制電路調控高壓可調電路的安全可靠性。

進一步地，在上述的微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置中，輔助電源電路包括全橋整流濾波電路和降壓斬波電路，其中降壓斬波電路為Buck電路，用于得到合適的電壓電流供給。

進一步地，在上述的微型加熱芯片自由可調功率的方法和裝置中，主控芯片電路包括主控芯片、按鍵電路、顯示電路、數模轉換器及雙運算放大器。主控芯片電路可以在穩定的低壓環境中，通過電氣隔離電路對高壓調壓電路實現數控功能。