一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块的制作方法

1.本实用新型涉及供电模块，具体涉及一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块。


背景技术：

2.大气网格化监测快速发展，为环境精细化管理提供了技术支撑。目前，全国共建设网格化监测点位数万个，广泛应用于城市空气质量监管与工业园区污染管控。
3.电化学气体传感器的普及归因于其线性输出、低功耗和良好的分辨率。此外，一旦根据目标气体的已知浓度进行校准，其测量的重复性和精度也非常好。数十年来技术的发展，让这些传感器可以对特定气体类型提供非常好的选择性。由于优点众多，工业应用(例如用于保护工人安全的有毒气体检测)率先采用了电化学气体传感器，这些传感器的运行经济性促进了区域有毒气体监测系统的部署，确保了采矿、化学工业、沼气厂、食品生产、制药工业等行业员工的安全环境条件。
4.尽管检测技术本身在不断进步，但自电化学气体检测出现以来，其基本工作原理以及与生俱来的缺点并未改变。通常，电化学气体传感器通常使用六个月至一年后，传感器的老化会对其长期性能产生重大影响，传感器制造商通常会指定传感器灵敏度每年最多可漂移20％。此外，虽然目标气体选择性已有显著改善，但传感器仍存在对其他气体的交叉敏感性问题，导致测量受到干扰和读数出错的几率增加。传感器性能还与温度相关，必须在内部进行温度补偿。
5.当前，微型空气监测站在工业园区网格化精准监测中已经广泛使用，网格化监控系统的诸多应用都是基于数据，而传感器在一定程度上都存在零漂、时漂、温漂等问题，其数据可靠性备受业内专家和用户质疑。
6.对微型空气监测站进行定期校准迫在眉睫，目前较为普遍的做法是出厂的实验室校准，将传感器设备放进专业的实验室，采用固定浓度的标准气体进行校准，筛选出合格的传感器，达到微型空气监测站基本的出厂技术要求。部分园区采用传递校准，利用移动监测车携带的国标法校准设备，对一定范围内的传感器数据进行在线比对、验证、校准。
7.由于设备处于户外长期无人值守的运行环境，显然常规的实验室校准无法替代在线校准，而利用移动监测车的传递校准，很多时候受限于站点安装的地理位置、楼层高度，监测车难以做到抵近精确校准。在进行现场校准时，需要在现场制备一些难以携带储存的气体，例如臭氧，就需要280v的交流高压给臭氧发生器进行供电，而在现场是不存在供电装置可供校准设备使用的。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块，能够有效克服现有技术所存在的针对网格化微站进行现场校准
时校准设备缺乏配合使用供电装置的缺陷。
10.(二)技术方案
11.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
12.一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块，包括用于给臭氧发生器供电的交流升压电路，以及用于给驱动电路及控制单元供电的直流降压电路；
13.所述交流升压电路包括半波整流滤波电路、第一控制电路、第二控制电路、脉冲变压器和输出电路，所述第一控制电路接入半波整流滤波电路并控制三极管导通，所述第二控制电路在脉冲变压器的作用下控制三极管交替导通，所述输出电路位于脉冲变压器的二次侧并输出高频交流电压；
14.所述直流降压电路包括降压变压器、占空比调节电路、反馈检测电路和控制芯片，所述占空比调节电路通过调节占空比对降压变压器的输出电压进行调控，所述反馈检测电路对占空比调节电路的输出电压进行检测，所述控制芯片基于反馈检测电路的检测结果对占空比调节电路进行调控。
15.优选地，所述半波整流滤波电路包括电感l0、二极管vd1、电容c1、电容c2和二极管vd2，所述电感l0连接二极管vd1，所述二极管vd1连接电容c1，所述电容c1与电容c2并联，所述电容c2通过第一控制电路连接二极管vd2。
16.优选地，所述第一控制电路包括电阻r1、电容c3和双向稳压管vd5，所述电阻r1、电容c3与电容c2并联，所述电容c3通过双向稳压管vd5连接三极管，所述电阻r1通过二极管vd2连接三极管。
17.优选地，所述三极管包括三极管vt1、vt2，所述三极管vt1的发射极连接三极管vt2的集电极，所述三极管vt2的基极接入双向稳压管vd5，所述三极管vt1的发射极接入二极管vd2，所述三极管与脉冲变压器之间设有第二控制电路。
18.优选地，所述第二控制电路包括电感l1、l2、l3、l4，以及电容c5、c6，所述电感l4位于脉冲变压器的一次侧，所述三极管vt1的基极通过电感l1、电感l3连接电感l4，所述三极管vt1的集电极通过电容c5连接电感l4，所述三极管vt1的发射极连接电感l1；
19.所述三极管vt2的基极通过电感l2、电容c6连接电感l4，所述三极管vt2的发射极连接电感l2。
20.优选地，所述占空比调节电路包括场效应管q1、q2、q3、q4，所述场效应管q1的漏极、场效应管q4的源极接入降压变压器u2的输出端，所述场效应管q1、q2、q3、q4的栅极接入控制芯片u1，所述场效应管q1的源极连接场效应管q2的漏极，所述场效应管q2的源极连接场效应管q3的漏极，场效应管q3的源极连接场效应管q4的漏极。
21.优选地，所述反馈检测电路包括电阻r2、r5，所述电阻r2与电阻r5串联，所述电阻r2接入占空比调节电路的输出端，所述电阻r5连接控制芯片u1。
22.优选地，所述直流降压电路还包括启动检测电路，所述启动检测电路包括电阻r3、r4，所述电阻r3与电阻r4串联，所述电阻r4接入降压变压器u2的输出端，所述电阻r3连接控制芯片u1。
23.(三)有益效果
24.与现有技术相比，本实用新型所提供的一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块，具有以下有益效果：
25.1)节省成本和时间，一体化的供电模块省去了寻找制备臭氧的高压，省去了接线和调压的繁琐步骤，省去了寻找能提供dc24v设备的时间；
26.2)高可靠性，供电模块采用自动化工艺，保证品质和可靠性，供电模块经过专业电源研发团队按照严格标准选择元件，经过设计和开发，进行过完善的可靠性测试和批量生产测试；
27.3)易于维护、设计灵活，在产品应用中，如果出现故障，只需替换另一个模块即可正常工作，在设计途中如果需要改变方案，也只需改变其中部分模块，无需修改整体供电电路。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
29.图1为本实用新型中交流升压电路的电路图；
30.图2为本实用新型中直流降压电路的电路图。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.一种用于便携式网格化微站现场校准装置的供电模块，如图1所示，包括用于给臭氧发生器供电的交流升压电路，以及用于给驱动电路及控制单元供电的直流降压电路；
33.交流升压电路包括半波整流滤波电路、第一控制电路、第二控制电路、脉冲变压器和输出电路，第一控制电路接入半波整流滤波电路并控制三极管导通，第二控制电路在脉冲变压器的作用下控制三极管交替导通，输出电路位于脉冲变压器的二次侧并输出高频交流电压。
34.半波整流滤波电路包括电感l0、二极管vd1、电容c1、电容c2和二极管vd2，电感l0连接二极管vd1，二极管vd1连接电容c1，电容c1与电容c2并联，电容c2通过第一控制电路连接二极管vd2。
35.第一控制电路包括电阻r1、电容c3和双向稳压管vd5，电阻r1、电容c3与电容c2并联，电容c3通过双向稳压管vd5连接三极管，电阻r1通过二极管vd2连接三极管。
36.三极管包括三极管vt1、vt2，三极管vt1的发射极连接三极管vt2的集电极，三极管vt2的基极接入双向稳压管vd5，三极管vt1的发射极接入二极管vd2，三极管与脉冲变压器之间设有第二控制电路。
37.第二控制电路包括电感l1、l2、l3、l4，以及电容c5、c6，电感l4位于脉冲变压器的一次侧，三极管vt1的基极通过电感l1、电感l3连接电感l4，三极管vt1的集电极通过电容c5
连接电感l4，三极管vt1的发射极连接电感l1；
38.三极管vt2的基极通过电感l2、电容c6连接电感l4，三极管vt2的发射极连接电感l2。
39.半波整流滤波电路接入市电，并提供大约280v的直流电压，当接通电源后，通过偏置电阻r1向电容c3充电，当电容c3两端电压上升到双向稳压管vd5的触发导通电压32v时，三极管vt2导通，启动逆变电路，将280v的直流电压逆变成280v交流高频电压。
40.在三极管vt2导通期间，电容c3逐渐放电，致使双向稳压管vd5得不到触发导通电压，使得三极管vt2由导通变为截止。三极管vt1在脉冲变压器的作用下，电感l1、l2分别产生正反馈电压加到三极管vt1、vt2的基极，使得三极管vt1、vt2交替导通，并通过电感l4、电容c5形成振荡回路，在电感l6处输出交流高频电压驱动臭氧发生器，该电压振荡频率由电感l1、l2、l3、l4，以及电容c5所决定。
41.如图2所示，直流降压电路包括降压变压器、占空比调节电路、反馈检测电路和控制芯片，占空比调节电路通过调节占空比对降压变压器的输出电压进行调控，反馈检测电路对占空比调节电路的输出电压进行检测，控制芯片基于反馈检测电路的检测结果对占空比调节电路进行调控。
42.直流降压电路还包括启动检测电路，启动检测电路包括电阻r3、r4，电阻r3与电阻r4串联，电阻r4接入降压变压器u2的输出端，电阻r3连接控制芯片u1。
43.占空比调节电路包括场效应管q1、q2、q3、q4，场效应管q1的漏极、场效应管q4的源极接入降压变压器u2的输出端，场效应管q1、q2、q3、q4的栅极接入控制芯片u1，场效应管q1的源极连接场效应管q2的漏极，场效应管q2的源极连接场效应管q3的漏极，场效应管q3的源极连接场效应管q4的漏极。
44.反馈检测电路包括电阻r2、r5，电阻r2与电阻r5串联，电阻r2接入占空比调节电路的输出端，电阻r5连接控制芯片u1。
45.市电经过降压变压器u2后变为dc24v，为输出稳定可靠的dc24v，后面通过控制芯片u1对其进行控制。当控制芯片u1的vin脚检测到输入电压，并检测到各处接地良好，run脚经过电阻r3、r4和内置电阻分压后，电压应在6v以上，此时控制芯片u1启动。
46.控制芯片u1通过vosense脚基于电阻r2、r5的阻值配比对占空比调节电路的输出电压进行检测，通过控制tg2脚、bg2脚、bg1脚、tg1脚，从而实现对场效应管q1、q2、q3、q4(四个nmos管)的开启关断控制，gs控制ds主回路的开启关断，通过调控主回路开启关断的频率，输出不同的占空比，从而在输出端输出稳定的dc24v电压，转换的电压供驱动电路及控制单元使用。
47.本技术技术方案，用电源线将市电接入便携式网格化微站现场校准装置的供电模块。在供电模块中，ac220v经过两路电压转换电路，一路经交流升压电路输出ac280v给臭氧发生器供电；另一路经直流降压电路输出dc24v给驱动电路及控制单元供电。
48.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。