便携式恒温装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种便携式恒温装置，其包括：恒温箱体；供电源，用于给便携式恒温装置供电；转换电路，用于对供电源的电压进行直流变压处理后输出；温度传感器，用于检测恒温箱体内的温度；以及半导体恒温器，用于根据温度传感器检测到的温度，使用转换电路输出的直流电对恒温箱体内的空气进行制冷或制热操作。本实用新型的便携式恒温装置使用小型的锂电池组、转换电路以及相应的半导体恒温器，使得整个便携式恒温装置的体积小，且制冷时间、制热时间或保温时间较长。
【专利说明】便携式恒温装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及恒温箱设计领域，更具体地说，涉及一种便携式恒温装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，汽车变得越来越普及，人们希望在汽车中可以和家里一样舒适愉快，以尽可能减轻旅途中的疲劳。因此有人开发出了小型的车载冰箱、车载保温箱或简易保温箱等设备，以方便乘车人及时将食物保鲜、或可以喝到吃到冰镇或保温的饮料或食品。
[0003]但是现有的车载冰箱或车载保温箱一般使用的都是车载电源，需要安置在汽车上使用，只能做到“随车携带”，无法做到“随身携带”，难以满足市场对便携式恒温装置的需求。而简易保温箱仅通过冰块或加热块之类的冷源或热源对简易保温箱中的物品进行制冷、制热或保温，虽然该简易保温箱满足了便携性的要求，但其制冷时间、制热时间或保温时间都较短，
[0004]故，有必要提供一种便携式恒温装置，以解决现有技术所存在的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于提供一便携式恒温装置，其使用小型的锂电池组、转换电路以及相应的半导体恒温器，使得整个便携式恒温装置的体积小，且制冷时间、制热时间或保温时间较长；以解决现有的车载冰箱或车载保温箱的体积大、制冷时间、制热时间或保温时间都较短的技术问题。
[0006]为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下:
[0007]提供一种便携式恒温装置，其包括:
[0008]恒温箱体；
[0009]供电源，用于给所述便携式恒温装置供电；
[0010]转换电路，用于对所述供电源的电压进行直流变压处理后输出；
[0011]温度传感器，用于检测所述恒温箱体内的温度；以及
[0012]半导体恒温器，用于根据所述温度传感器检测到的温度，使用所述转换电路输出的直流电对所述恒温箱体内的空气进行制冷或制热操作。
[0013]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述供电源为锂电池组。
[0014]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述转换电路包括:
[0015]直流输入端，用于输入直流电压信号；
[0016]控制信号产生模块，用于产生转换控制信号；
[0017]两个同步升压模块，其包括至少一个储能单元，用于根据所述转换控制信号对所述直流电压信号进行升压处理；
[0018]直流输出端，用于输出所述同步升压模块升压处理后的直流电压信号；
[0019]所述直流输入端分别与所述控制信号产生模块以及所述两个同步升压模块连接，所述控制信号产生模块与所述两个同步升压模块连接，所述两个同步升压模块与所述直流输出端连接；
[0020]其中所述两个同步升压模块相互并联，同一时间所述两个同步升压模块的其中之一对所述直流电压信号进行升压处理。
[0021]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述控制信号产生模块为型号TL594的脉宽调制控制芯片。
[0022]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述同步升压模块还包括型号MIC4102的半桥驱动芯片、第一控制开关管以及第二控制开关管；
[0023]所述半桥驱动芯片包括信号输入端、第一信号输出端以及第二信号输出端，所述信号输入端与所述控制信号产生模块连接，所述第一信号输出端与所述第一控制开关管的控制端连接，所述第二信号输出端与所述第二控制开关管的控制端连接，所述第一控制开关管的输入端和所述第二控制开关管的输入端分别与所述储能单元连接，所述第一控制开关管的输出端接地，所述第二控制开关管的输出端与所述直流输出端连接。
[0024]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述转换电路包括至少η个控制信号产生模块以及至少2η个同步升压模块，每个所述控制信号产生模块分别与两个所述同步升压模块连接，其中η为大于I的整数；所述直流输入端分别与所有控制信号产生模块以及所有同步升压模块连接，所有同步升压模块与所述直流输出端连接；
[0025]其中与所述控制信号产生模块对应的所述两个同步升压模块相互并联，同一时间所述两个同步升压模块的其中之一对所述直流电压信号进行升压处理。
[0026]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述转换电路还包括用于对所述转换电路的输出进行过流保护的过流保护模块，所述过流保护模块分别与所述同步升压模块和所述直流输出端连接。
[0027]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述过流保护模块为型号DWOl的电路保护芯片。
[0028]在本实用新型所述的便携式恒温装置中，所述转换电路还包括对输入的直流电压信号进行滤波处理的滤波模块，所述滤波模块分别与直流输出端、控制信号产生模块以及同步升压模块连接。
[0029]实施本实用新型的便携式恒温装置，具有以下有益效果:该便携式恒温装置使用小型的锂电池组、转换电路以及相应的半导体恒温器，使得整个便携式恒温装置的体积小，且制冷时间、制热时间或保温时间较长。解决了现有的车载冰箱或车载保温箱的体积大、制冷时间、制热时间或保温时间都较短的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0031]图1为本实用新型的便携式恒温装置的优选实施例的结构示意图；
[0032]图2为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第一优选实施例的结构示意图；
[0033]图3为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第二优选实施例的结构示意图；
[0034]图4为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第三优选实施例的结构示意图；
[0035]图5为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的具体实施例的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合图示，对本实用新型的优选实施例作详细介绍。
[0037]请参照图1，图1为本实用新型的便携式恒温装置的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的便携式恒温装置包括恒温箱体11、供电源12、转换电路13、温度传感器14以及半导体恒温器15。该供电源12用于给便携式恒温装置供电，其优选为小体积的锂电池组。转换电路13用于对供电源12的电压进行直流变压处理后输出；温度传感器14用于检测恒温箱体11内的温度；半导体恒温器15用于根据温度传感器14检测到的温度，使用转换电路13输出的直流电对恒温箱体11内的空气进行制冷或制热操作。
[0038]本优选实施例的便携式恒温装置使用时，供电源12将直流电通过转换电路13直接输入到设置在恒温箱体11上的半导体恒温器15中，用于驱动半导体恒温器15工作，其中转换电路13对供电源12的电压进行直流变压处理，该转换电路13体积小且转换效率高，转换电路13的结构和工作原理请参见下面的具体描述。同时设置在恒温箱体11内的温度传感器14会检测恒温箱体11内的温度，并将检测到的温度数据反馈给半导体恒温器15 ;这样半导体恒温器15可以根据温度传感器14检测到的温度，使用转换电路13输出的直流电对恒温箱体11内的空气进行制冷或制热操作，实现对恒温箱体11内的空气温度的精确控制。
[0039]下面对本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的结构进行详细的描述。
[0040]请参照图2，图2为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第一优选实施例的结构示意图。本优选实施例的转换电路20包括直流输入端21、控制信号产生模块22、两个同步升压模块23以及直流输出端24 ;该直流输入端21用于输入直流电压信号；控制信号产生模块22用于产生转换控制信号；每个同步升压模块23包括至少一个储能单元231，用于根据转换控制信号对直流电压信号进行升压处理；直流输出端24用于输出同步升压模块23升压处理后的直流电压信号。直流输出端24分别与控制信号产生模块22以及两个同步升压模块23连接，控制信号产生模块22与两个同步升压模块23连接，两个同步升压模块23与直流输出端24连接。
[0041]本优选实施例的转换电路20使用时，首先向直流输入端21输入直流电压信号，直流输入端21将输入的电压信号发送给控制信号产生模块22以及同步升压模块23 ;然后控制信号产生模块22生成相应的转换控制信号发送给同步升压模块23 ;同步升压模块23根据转换控制信号对直流输入端21输入直流电压信号进行升压处理，具体为两个同步升压模块23之间相互并联，同一时间两个同步升压模块23中只有一个对直流电压信号进行升压处理，并将升压处理之后的直流电压信号发送至直流输出端24输出。
[0042]为了保证转换电路20的小型化以及高效化，每个同步升压模块23的输出功率均控制在30瓦至65瓦之间，这样同步升压模块23的储能单元231 ( 一般为电感)以及同步升压模块23的其他部件(如控制开关管等)均可采用体积小以及效率高的部件，如控制开关管采用SOIC(SmalI Outline Integrated Circuit Package,表面贴装集成单路封装)的方式进行封装，电感可以采用输出功率在30瓦至65瓦之间的小电感。如输出功率需要继续增加，则为了保证电感和控制开关管的正常工作，电感上必须设置用于散热的散热片，控制开关管必须使用利于散热的T0-220的方式进行封装，这样转换电路20的体积必然会大大增加，同时由于发热量的增加，转换电路20的转换效率也会大大降低。
[0043]同时同一时间两个同步升压模块23中只有一个对直流电压信号进行升压处理，这样该转换电路20不需要对两个同步升压模块23的输出进行均流处理，进一步提高了该转换电路20的转换效率。
[0044]本优选实施例的转换电路20采用了两个同步升压模块23并联对直流电压信号进行升压处理，同步升压模块23的电感以及控制开关管均可采用体积小以及效率高的部件，减小了转换电路的体积、降低了转换电路的工作温度以及提高了转换电路的转换效率。
[0045]请参照图3，图3为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第二优选实施例的结构示意图。本优选实施例的转换电路30在第一优选实施例的基础上还包括滤波模块35以及过流保护模块36 ;其中滤波模块35用于对输入的直流电压信号进行滤波处理，过流保护模块36用于对转换电路30的输出进行过流保护。该滤波模块35分别与直流输入端21、控制信号产生模块22以及同步升压模块23连接；过流保护模块36分别与同步升压模块23以及直流输出端24连接。
[0046]本优选实施例的转换电路30使用时，首先向直流输入端21输入直流电压信号，滤波模块35对直流输入端21输入的直流电压信号进行滤波处理,再将输入的电压信号发送给控制信号产生模块22以及同步升压模块23 ;然后控制信号产生模块22生成相应的转换控制信号发送给同步升压模块23 ;同步升压模块23根据转换控制信号对直流输入端21输入直流电压信号进行升压处理，具体为两个同步升压模块23之间相互并联，同一时间只有一个同步升压模块23对直流电压信号进行升压处理，并将升压处理之后的直流电压信号通过过流保护模块36发送至直流输出端24输出。
[0047]本优选实施例的转换电路30在第一优选实施例的基础上使用滤波模块35对直流电压信号进行滤波处理，使用过流保护模块36对转换电路30中的各部件进行过流保护，在减小了转换电路的体积、降低了转换电路的工作温度以及提高了转换电路的转换效率的基础上，进一步保证了转换电路30工作的稳定性。
[0048]请参照图4，图4为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的第三优选实施例的结构示意图。在第二优选实施例的基础上，本优选实施例的转换电路40包括至少η个控制信号产生模块22以及至少2η个同步升压模块23，每个控制信号产生模块22分别与两个相应的同步升压模块23连接，其中η为大于I的整数。直流输入端21分别与所有的控制信号产生模块22以及所有的同步升压模块23连接，所有的同步升压模块23与直流输出端24连接。
[0049]本优选实施例的转换电路40使用时，首先向直流输入端21输入直流电压信号，滤波模块35对直流输入端21输入的直流电压信号进行滤波处理,再将输入的电压信号发送给控制信号产生模块22以及同步升压模块23 ;然后控制信号产生模块22生成相应的转换控制信号发送给同步升压模块23 ;同步升压模块23根据转换控制信号对直流输入端21输入直流电压信号进行升压处理。
[0050]由于需要输出大功率信号，而每一路的同步升压模块23的最佳输出功率为30瓦至65瓦。因此在本优选实施例中，根据输出信号的功率设置η个控制信号产生模块22以及2η个同步升压模块23，每个控制信号产生模块22控制两个同步升压模块23的功率输出，被同一控制信号产生模块22控制的两个同步升压模块23相互并联，同一时间上述两个同步升压模块23的其中之一对直流电压信号进行升压处理。如某电源需要输出500瓦的功率，则可以设置4个控制信号产生模块22以及8个同步升压模块23，每个同步升压模块23输出功率为62.5瓦，同一时间都有4个同步升压模块23在进行同步升压操作，且该4个同步升压模块23受控于不同的控制信号产生模块22。
[0051]最后同步升压模块23将升压处理之后的直流电压信号通过过流保护模块36发送至直流输出端24输出。
[0052]本优选实施例的转换电路40在第二优选实施例的基础上实现了多个同步升压模块23之间的并联，保证了大功率电源高效稳定的输出。
[0053]下面通过一具体实施例说明本实用新型的转换电路的具体工作原理，请参照图5，图5为本实用新型的便携式恒温装置的转换电路的具体实施例的电路结构示意图。
[0054]在本优选实施例中，控制信号产生模块22为型号TL594的脉宽调制控制芯片ICl ;同步升压模块23包括电感L1、电感L2、型号为MIC4102的半桥驱动芯片IC2、型号为MIC4102的半桥驱动芯片IC3、第一控制开关管Ql和Q3以及第二控制开关管Q2和Q4 ;过流保护模块36为型号DWOl的电路保护芯片；滤波模块35为电容C3和电容C7。
[0055]下面以电感L2、半桥驱动芯片IC3、第一控制开关管Q3以及第二控制开关管Q4 —路为例说明本具体实施例的转换电路50的工作原理。
[0056]其中电容C3和电容C7分别与直流输入端21、半桥驱动芯片IC3的电源端VCC、半桥驱动芯片IC3的电源端VCC以及脉宽调制控制芯片ICl的电源端12脚连接。脉宽调制控制芯片ICl包括电源端12脚、第一信号输出端8脚、第二信号输出端11脚以及输出电压反馈端I脚。半桥驱动芯片IC3包括电源端VCC、信号输入端PWM、第一信号输出端LO以及第二信号输出端HO。过流保护芯片IC5包括电源端VDD、电流检测端VM以及保护控制端D0。
[0057]脉宽调制控制芯片ICl的第二信号输出端11脚与半桥驱动芯片IC3的信号输入端PWM连接；脉宽调制控制芯片ICl的输出电压反馈端I脚与电容C16的两端连接，用于检测分压检测输出电压。
[0058]半桥驱动芯片IC3的第一信号输出端LO与第一控制开关管Q3的控制端(即栅极)连接，半桥驱动芯片IC3的第二信号输出端HO与第二控制开关管Q4的控制端(即栅极)连接；第一控制开关管Q3的输入端和第二控制开关管Q4的输入端与直流输入端21连接；第一控制开关管Q3的输出端接地，第二控制开关管Q4的输出端与电容C16的一端连接，电容C16的另一端接地；由于转换电路50通过电容C16实现功率的输出，即第二控制开关管Q4的输出端通过电容C16与直流输出端24连接。
[0059]过流保护芯片IC5的电源端VDD通过稳压芯片TL431与直流输入端21连接，过流保护芯片IC5的电流检测端VM通过开关管Q6与直流输出端24连接，过流保护芯片IC5的保护控制端DO通过开关管Q7控制整个转换电路50的通断。
[0060]本具体实施例的转换电路50工作时，直流输入端21输入的电压信号通过电容C3和电容C7滤波后，分别输入到驱动脉宽调制控制芯片ICl的电源端12脚、半桥驱动芯片IC2的电源端VCC以及半桥驱动芯片IC3的电源端VCC。随后脉宽调制控制芯片ICl的第一信号输出端8脚和第二信号输出端11脚分别发送转换控制信号至半桥驱动芯片IC2的信号输入端PWM以及半桥驱动芯片IC3的信号输入端PWM。输入到半桥驱动芯片IC2的信号输入端PWM的转换控制信号和输入到半桥驱动芯片IC3的信号输入端PWM的转换控制信号的电位相反(即输入到半桥驱动芯片IC2的信号输入端PWM的转换控制信号为高电平时，输入到半桥驱动芯片IC3的信号输入端PWM的转换控制信号为低电平)。这样使得半桥驱动芯片IC3所属的同步升压模块23和半桥驱动芯片IC2所属的同步升压模块23在同一时间的工作状态也不同。
[0061]如半桥驱动芯片IC3所属的同步升压模块23处于储能状态，则第一控制开关管Q3在半桥驱动芯片IC3的控制下导通，第二控制开关管Q4在半桥驱动芯片IC3的控制下断开，电感L2进行能量的存储，这时半桥驱动芯片IC2所属的同步升压模块23处于输出状态。如半桥驱动芯片IC3所属的同步升压模块23处于输出状态，则第一控制开关管Q3在半桥驱动芯片IC3的控制下断开，第二控制开关管Q4在半桥驱动芯片IC2的控制下导通，电感L2的能量进行输出释放，即对电容C16进行输出操作，这时半桥驱动芯片IC3所属的同步升压模块23处于储能状态。这样半桥驱动芯片IC3所属的同步升压模块23和半桥驱动芯片IC2所属的同步升压模块23依次对电容C16进行功率输出，提高了该转换电路50的转换效率(可高达97% )。
[0062]同时在本具体实施例中，采用第二控制开关管Q2和Q4代替了现有技术中的隔离二极管Dl和D2，由于第二控制开关管Q2和Q4的Rds特别低，如型号SI4164的控制开关管的Rds —般为0.003欧姆至0.004欧姆，因此在20A-30A的大电流输出的情况下，损耗的功率约为3瓦左右，远远小于隔离二极管在低电压、大电流输出时转换电路的损耗(快恢复二极管或超快恢复二极管的正向电压可达1.0?1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管，也会产生大约0.6V的正向压降)。因此第二控制开关管Q2和Q4的设置大大提高了变换电路50的转换效率且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压，同时降低了变换电路50的自身发热，使得变换电路50的设计能够更加小型化。
[0063]本具体实施例的转换电路50工作时，脉宽调制控制芯片ICl的输出电压反馈端I脚还可检测输出电压，根据输出电压的大小，调整同步升压模块23的工作时间，以保证输出电压的稳定。同时如过流保护芯片IC5的电流检测端VM检测到直流输出端24的输出电流过大，则过流保护芯片IC5的保护控制端DO将开关管Q7断开，避免大电流损坏转换电路50中的部件。
[0064]本实用新型的便携式恒温装置使用小型的锂电池组、转换电路以及相应的半导体恒温器，使得整个便携式恒温装置的体积小，且制冷时间、制热时间或保温时间较长。解决了现有的车载冰箱或车载保温箱的体积大、制冷时间、制热时间或保温时间都较短的技术问题。
[0065]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种便携式恒温装置，其特征在于，包括: 恒温箱体； 供电源，用于给所述便携式恒温装置供电； 转换电路，用于对所述供电源的电压进行直流变压处理后输出； 温度传感器，用于检测所述恒温箱体内的温度；以及 半导体恒温器，用于根据所述温度传感器检测到的温度，使用所述转换电路输出的直流电对所述恒温箱体内的空气进行制冷或制热操作。
2.根据权利要求1所述便携式恒温装置，其特征在于，所述供电源为锂电池组。
3.根据权利要求1所述便携式恒温装置，其特征在于，所述转换电路包括: 直流输入端，用于输入直流电压信号； 控制信号产生模块，用于产生转换控制信号； 两个同步升压模块，其包括至少一个储能单元，用于根据所述转换控制信号对所述直流电压信号进行升压处理； 直流输出端，用于输出所述同步升压模块升压处理后的直流电压信号； 所述直流输入端分别与所述控制信号产生模块以及所述两个同步升压模块连接，所述控制信号产生模块与所述两个同步升压模块连接，所述两个同步升压模块与所述直流输出端连接；` 其中所述两个同步升压模块相互并联，同一时间所述两个同步升压模块的其中之一对所述直流电压信号进行升压处理。
4.根据权利要求3所述便携式恒温装置，其特征在于，所述控制信号产生模块为型号TL594的脉宽调制控制芯片。
5.根据权利要求3所述便携式恒温装置，其特征在于，所述同步升压模块还包括型号MIC4102的半桥驱动芯片、第一控制开关管以及第二控制开关管； 所述半桥驱动芯片包括信号输入端、第一信号输出端以及第二信号输出端，所述信号输入端与所述控制信号产生模块连接，所述第一信号输出端与所述第一控制开关管的控制端连接，所述第二信号输出端与所述第二控制开关管的控制端连接，所述第一控制开关管的输入端和所述第二控制开关管的输入端分别与所述储能单元连接，所述第一控制开关管的输出端接地，所述第二控制开关管的输出端与所述直流输出端连接。
6.根据权利要求3所述便携式恒温装置，其特征在于，所述转换电路包括至少η个控制信号产生模块以及至少2η个同步升压模块，每个所述控制信号产生模块分别与两个所述同步升压模块连接，其中η为大于I的整数；所述直流输入端分别与所有控制信号产生模块以及所有同步升压模块连接，所有同步升压模块与所述直流输出端连接； 其中与所述控制信号产生模块对应的所述两个同步升压模块相互并联，同一时间所述两个同步升压模块的其中之一对所述直流电压信号进行升压处理。
7.根据权利要求3所述便携式恒温装置，其特征在于，所述转换电路还包括用于对所述转换电路的输出进行过流保护的过流保护模块，所述过流保护模块分别与所述同步升压模块和所述直流输出端连接。
8.根据权利要求7所述的便携式恒温装置，其特征在于，所述过流保护模块为型号DffOl的电路保护芯片。
9.根据权利要求3所述便携式恒温装置，其特征在于，所述转换电路还包括对输入的直流电压信号进行滤波处理的滤波模块，所述滤波模块分别与直流输出端、控制信号产生模块以及同步升压模块连接。
【文档编号】F25D11/00GK203443215SQ201320474149
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】胡尊, 贺明永, 邓淦, 洪波 申请人:深圳市至爱的科技发展有限公司