一種控制電解電容溫度的方法及使用該方法可控溫的電解電容的製作方法
2023-09-23 07:02:45 6
專利名稱：一種控制電解電容溫度的方法及使用該方法可控溫的電解電容的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制溫度的方法，特別是涉及一種控制電解電容溫度的方法。本發明還涉及使用該方法實現的可控溫的電解電容。
背景技術：
電解電容是電子工程中極為重要的基礎電子元件之一，在電路中常用它來完成濾波、耦合、旁路等功能。在開關電源領域，電解電容更是儲能、平滑濾波等應用的首選。在電子設備設計過程中，不可避免地要挑選合適的電容。就IOOyF以上的中、大容量產品來說，因為電解電容價格便宜，所以迄今使用最為廣泛。在正常工作狀態下，電解電容的壽命與其溫度直接相關。以最常用的鋁電解電容為例，根據阿列紐斯(Arrhenius) 方程
Tmax-Th~^~ Lop=LoM 2其中Lop為電容工作壽命Lo為電容在最大溫度時的壽命Tmax為電容的最大工作溫度Th為電容實際工作時候的溫度可以得知鋁電解電容工作溫度每下降10°C，其壽命增加一倍，反過來即電容溫度每升高10°c，電容壽命減小一倍。如在105°c時額定工作時間為2000小時的電解電容， 在65°C時其使用壽命達32000小時，在45°C時則為1 ，000小時。但是在功率電子產品中， 電解電容所處的工作溫度都比較高。其壽命比較短，而這一點使得它往往成為整個電子設備壽命問題的薄弱環節。目前只有解決低溫環境下電解電容的性能問題的技術(申請號CN03278416. 3和申請號CN200920237762. 8)，但是一直沒有高溫解決電解電容的性能問題的方法。同時在LED(light emitting diode即發光二極體)應用領域，由於其本身電學性質，使得市電工作下的LED驅動電源內部普遍都使用電解電容。由於在局部空間內，基於電源和LED本身產生的熱量的累積，從而使整個電源都處在一個比較高的溫度下，而這種溫度下一般電解電容器的壽命往往只有幾千小時，從而導致電源的壽命主要取決於電解電容的壽命，這與LED晶片本身超長的壽命(可達100000 小時)差距非常大，不匹配的結果導致巨大浪費，增加了成本，限制了推廣應用。這種情況在LED路燈領域更加突出。由於路燈的工作環境使得其工作溫度範圍非常大，尤其是高低溫天氣，在高溫下，電解電容的壽命大幅度縮短，在低溫下電解電容的性能大幅度下降，大大減小了整體燈具的使用壽命，制約了 LED路燈的大範圍推廣
發明內容
本發明是為了解決現有技術中的不足而完成的，本發明的目的是提供一種可以在高溫下控制電解電容溫度、延長電解電容的使用壽命、使得整體的使用電解電容的路燈等領域的產品成本降低的方法。本發明的一種控制電解電容溫度的方法，在電解電容的外部設置熱電製冷器、溫度傳感器和隔絕電解電容與外界環境熱交換的隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與控制主板電連接，溫度傳感器檢測電解電容的溫度並將該溫度信號傳送至控制主板， 控制主板根據電解電容的溫度調節通過熱電製冷器的電流的方向和電流流量，使得熱電製冷器對電解電容加熱或製冷，調節電解電容的溫度達到預定數值範圍內。本發明的一種控制電解電容溫度的方法，由於其在電解電容的外部設置熱電製冷器、溫度傳感器和隔絕電解電容與外界環境熱交換的隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與控制主板電連接，溫度傳感器檢測電解電容的溫度並將該溫度信號傳送至控制主板，控制主板根據電解電容的溫度調節通過熱電製冷器的電流方向和電流流量，使得熱電製冷器對電解電容加熱或製冷，調節電解電容的溫度達到預定數值範圍內。相對於現有技術而言由於熱電製冷器能夠在電解電容溫度超過預定範圍之後啟動加熱或者製冷，調節熱電製冷器的溫度到預定的範圍內，這樣，由於電解電容的工作溫度始終處於一個合適的範圍。從而保證了其工作壽命，進而延長了使用該電解電容的各類產品的壽命，降低了整體成本。本發明的另外一個目的是提供一種可控溫的電解電容，使用該電解電容，可使整體的使用電解電容的路燈等領域的產品成本降低。本發明的可控溫的電解電容，其外部設置熱電製冷器、溫度傳感器和隔絕電解電容與外界環境熱交換的隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與所述控制主板電連接，溫度傳感器探測端與電解電容外壁接觸。本發明的可控溫的電解電容，還可以是所述電解電容的外部設置的隔熱層由隔熱材料製成。
所述熱電製冷器外部設置有散熱器。所述散熱器由金屬或者是陶瓷材料製成。本發明的可控溫度的電解電容能夠有效保證電解電容的工作溫度，從而延長了電解電容的壽命，進而延長了使用該電解電容的各類產品的壽命，降低了整體成本。
圖1本發明一種控制電解電容溫度的方法的原理圖。圖2本發明一種控制電解電容溫度的方法中熱電製冷器的驅動電路。圖3本發明一種可控制溫的電解電容具體實施例示意圖。圖號說明1…電解電容 2…熱電製冷器 3…溫度傳感器4…隔熱層 5…散熱片6…控制主板
具體實施例方式下面結合附圖的圖1至圖3對本發明的一種控制電解電容溫度的方法以及使用該方法可控溫的電解電容作進一步詳細說明。本發明的一種控制電解電容溫度的方法，請參考圖1至圖3，在電解電容1的外部設置熱電製冷器2、溫度傳感器3和隔熱層4，隔熱層4的作用是隔絕電解電容與外界環境熱交換，所述溫度傳感器3與所述熱電製冷器2均與控制主板6電連接，溫度傳感器3檢測電解電容1的溫度並將該溫度信號傳送至控制主板6，控制主板6根據電解電容1的溫度調節通過熱電製冷器2的電流方向和電流大小，使得熱電製冷器2對電解電容1加熱或製冷，調節電解電容1的溫度達到預定數值範圍內。熱電製冷器2 (Thermoelectric cooler, 簡稱TEC)的原理主要基於Peltier效應——當直流電通過兩種不同導電材料構成的迴路時，結點上將產生吸熱或放熱現象。當熱電製冷器2通過電流時，在兩端會產生溫度差。其優點有尺寸小，重量輕，能夠輕到幾克；結構簡單，僅由熱電堆和導線組成，全靜態工作， 無噪聲，無磨損，壽命長，可靠性高；致冷溫度的變化方向和變化速度可以通過工作電流靈活控制，既能製冷，又能加熱，操作具有可逆性。隔熱層4的作用是隔絕電解電容與外界環境的熱交換，使得電解電容1的溫度不受外界環境的影響。其使用的材料可以是目前通用的隔熱材料。由於設置了熱電製冷器2，溫度傳感器3的作用是檢測電解電容1的溫度並傳導至控制主板6，控制主板6上已設置好預定的溫度範圍。如果電解電容1的溫度超出預定的範圍，即一旦電解電容1的溫度大於預定的範圍的最大值，那麼控制主板6直接啟動熱電製冷器2進行製冷開始冷卻電解電容1，在冷卻過程中，溫度傳感器3檢測電解電容溫度並傳送給控制主板6，當電解電容1的溫度恢復到預定設置的正常溫度範圍之內，溫度傳感器3檢測後傳送給控制主板6，控制主板6關閉熱電製冷器2。而一旦電解電容1的溫度小於預定的範圍的最小值，那麼控制主板6直接啟動熱電製冷器2進行加熱開始給電解電容 1供熱，當電解電容1的溫度恢復到預定設置的正常溫度範圍之內，溫度傳感器3檢測後將該數值傳送給控制主板6，控制主板6關閉熱電製冷器2。這樣，由於電解電容1的工作溫度始終處於一個合適的範圍內，從而延長了其壽命，進而延長了使用該電解電容1的各類產品的壽命，降低了成本。具體熱電製冷器驅動電路圖請參考圖2，當設置DRVA_P為低電平、DRVA_N為高電平，DRVB_P為高電平、DRVB_N為低電平時，電流從左至右流過TEC ；當設置DRVA_P為高電平、DRVA_N為低電平，DRVB_P為低電平、DRVB_N為高電平時，電流從右至左流過TEC。可以通過單片機或專用功能晶片控制TEC的電流方向和工作時間實現溫度控制。 其中Rs用來監測流經TEC的電流，起保護作用。而且由於正常工作狀態下電解電容的發熱量比較小，正好可以採用熱電製冷器將電解電容的溫度控制一個合適的範圍，延長其電解電容的使用壽命，使產品成本進一步降低。本發明的使用上述方法實現的可控溫的電解電容，請參考圖1至圖3，電解電容1 的外部設置熱電製冷器2、溫度傳感器3和隔絕電解電容與外界環境的隔熱層4，所述溫度傳感器3與所述熱電製冷器2均與所述控制主板6電連接，溫度傳感器3探測端與電解電容1外壁接觸。由於設置了熱電製冷器2，溫度傳感器3的作用是檢測電解電容1的溫度並傳導至控制主板6，控制主板6上設有功能晶片，晶片內部或外部存儲預定設置的溫度範圍，如果電解電容1的溫度一旦超出預定的範圍，即一旦電解電容1的溫度大於預定的範圍的最大值，那麼控制主板6直接啟動熱電製冷器2進行製冷開始冷卻電解電容1，在冷卻過程中，溫度傳感器3檢測電解電容溫度並傳送給控制主板6，當電解電容1的溫度恢復到預定設置的正常溫度範圍之內，溫度傳感器3檢測後傳導給控制主板6，控制主板6關閉熱電製冷器2。而一旦電解電容1的溫度小於預定的範圍的最小值，那麼控制主板6直接啟動熱電製冷器2進行加熱開始給電解電容1供熱，在加熱過程中，溫度傳感器3檢測電解電容溫度並傳送給控制主板6，當電解電容1的溫度恢復到預定設置的正常溫度範圍之內，溫度傳感器3檢測後將該數值傳導給控制主板6，控制主板6關閉熱電製冷器2。這樣，由於電解電容1的工作溫度不會過於高或過於低，有效保證電解電容1的工作溫度，進而延長電解電容1的壽命，進而延長了使用該電解電容1的各類產品的壽命，提高利用率，降低成本。隔熱層4由隔熱材料組成，隔熱材料可以是目前通用的隔熱材料，隔熱材料最好是絕緣材料。 隔熱層4的作用是隔絕熱量和冷空氣，使得電解電容1的溫度變化小於外界溫度的變化。本發明的一種可控溫的電解電容，請參考圖1至圖3，所述隔熱層4由隔熱材料製成的。另外，所述熱電製冷器2外部設置有散熱器。散熱器的作用是保證熱電製冷器2不過過熱，及時將熱電製冷器2與外界接觸處的熱量儘快散出。進一步優選的方案為所述散熱器為設置在所述熱電製冷器2外部的至少兩片散熱片5構成。當然可以是多個散熱片5， 散熱片5的數目越多，散熱效果越好，但是由於受到電解電容1尺寸的限制，散熱片5的數目過多也會影響成本。散熱器優選採用金屬或陶瓷材料製成。上述僅對本發明中的幾種具體實施例加以說明，但並不能作為本發明的保護範圍，凡是依據本發明中的設計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種控制電解電容溫度的方法，其特徵在於在電解電容的外部設置熱電製冷器、 溫度傳感器和隔絕電解電容與外界環境熱交換的隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與控制主板電連接，溫度傳感器檢測電解電容的溫度並將該溫度信號傳送至控制主板，控制主板根據電解電容的溫度調節通過熱電製冷器的電流方向和電流流量，使得熱電製冷器對電解電容加熱或製冷，調節電解電容的溫度達到預定數值範圍內。
2.使用權利要求1所述的控制電解電容溫度的方法可控溫的電解電容，其特徵在於 電解電容的外部設置熱電製冷器、溫度傳感器和隔絕電解電容與外界環境熱交換的隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與所述控制主板電連接，溫度傳感器探測端與電解電容外壁接觸。
3.根據權利要求2所述的可控溫的電解電容，其特徵在於所述電解電容的外部設置的隔熱層由隔熱材料製成。
4.根據權利要求2或3所述的可控溫的電解電容，其特徵在於所述熱電製冷器外部設置散熱器。
5.根據權利要求4所述的可控溫度的電解電容，其特徵在於所述散熱器由金屬或者是陶瓷材料製成。
全文摘要
本發明公開了一種控制電解電容溫度的方法及使用該方法實現的可控溫的電解電容，其中控制電解電容溫度的方法為在電解電容的外部設置熱電製冷器、溫度傳感器和隔熱層，所述溫度傳感器與所述熱電製冷器均與控制主板電連接，溫度傳感器檢測電解電容的溫度並將該溫度信號傳送至控制主板，控制主板根據電解電容的溫度調節通過熱電製冷器的電流方向和電流流量，使得熱電製冷器對電解電容加熱或製冷，調節電解電容的溫度達到預定數值範圍內。本發明的控制電解電容溫度的方法能在高溫下控制電解電容溫度、延長電解電容的使用壽命，使得使用電解電容的路燈等領域的產品整體成本降低。
文檔編號H01G9/004GK102176377SQ20111003357
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者李純廉 申請人:李純廉