本發(fā)明涉及熱電池應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)熱電池單體順序工作的激活電路。

背景技術(shù)：

熱電池作為一種比能量、比功率高，工作溫度范圍寬，貯存壽命長(zhǎng)的電池類別廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。但是其依靠電解質(zhì)熔融成離子態(tài)而實(shí)現(xiàn)放電的工作原理導(dǎo)致單體工作時(shí)間較短。目前長(zhǎng)壽命熱電池單體工作時(shí)間一般不超過(guò)1h，且為了減緩熱量的散失速度，需要設(shè)計(jì)特殊的保溫結(jié)構(gòu)使用保溫材料，增加了單體熱電池的體積、重量和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。在一些單次任務(wù)壽命的應(yīng)用場(chǎng)合，任務(wù)時(shí)間大于1h，目前的熱電池單體無(wú)法滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了滿足任務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)的使用需求，可以使用多個(gè)熱電池單體組成熱電池組，其中的熱電池單體按照一定順序依次激活輸出，從而實(shí)現(xiàn)熱電池組的長(zhǎng)時(shí)間工作。為了實(shí)現(xiàn)熱電池單體按照一定順序依次激活輸出，本發(fā)明提出了一種可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)熱電池單體順序工作的激活電路。

技術(shù)方案

一種可實(shí)現(xiàn)熱電池單體順序工作的激活電路，其特征在于包括n個(gè)熱電池單體、n-1個(gè)參考電壓輸出控制電路、熱電池輸出控制電路和n-1個(gè)激活信號(hào)輸出控制電路，所述的激活信號(hào)輸出控制電路包括比較器和輸出控制電路；其中第一個(gè)熱電池單體由外部提供激活信號(hào)激活，第一個(gè)熱電池單體輸出經(jīng)熱電池組輸出控制電路輸出為熱電池組輸出；熱電池單體輸出和熱電池組輸出接入?yún)⒖茧妷狠敵隹刂齐娐返妮斎攵耍瑓⒖茧妷狠敵隹刂齐娐份敵鰠⒖茧妷旱奖容^器的同相輸入端，熱電池組輸出經(jīng)分壓后接入比較器的反相輸入端，通過(guò)判斷處于激活狀態(tài)的熱電池單體輸出電壓與參考電壓的關(guān)系，當(dāng)熱電池單體輸出電壓小于參考電壓時(shí)，比較器輸出高電平信號(hào)，使能激活信號(hào)輸出控制電路，輸出激活信號(hào)，激活下一個(gè)熱電池單體。

所述的n為3。

所述的激活信號(hào)輸出控制電路包括比較器D1A、電解電容C1、C2、電阻R4和三極管V5；熱電池組輸出分壓后輸出電壓到比較器D1A的反相輸入端，參考電壓輸出控制電路輸出參考電壓到比較器D1A的同相輸入端，比較器D1A的輸出連接電容C2的正極，電容C2的負(fù)極連接三極管V5的基極，三極管V5的集電極連接C1然后至供電電源地，發(fā)射極輸出激活信號(hào)。

所述的熱電池組輸出控制電路包括開(kāi)關(guān)二極管V1、V2、V3、可控硅V12、電阻R15、電解電容C4和穩(wěn)壓二極管V13；熱電池單體輸出分別接入開(kāi)關(guān)二極管V1、V2、V3的陽(yáng)極，陰極一同接入可控硅V12的陽(yáng)極，同時(shí)連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端連接電容C4的正極和穩(wěn)壓二極管V13的陰極，穩(wěn)壓二極管V13的陽(yáng)極連接可控硅V12的控制極，電容C4的負(fù)極連接電源地。

所述的參考電壓輸出控制電路包括三端穩(wěn)壓器U1、電阻R2、R3、R6、R7、R8、運(yùn)算放大器D1D、穩(wěn)壓二極管V8、可控硅V4和光耦V10；熱電池組輸出連接三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電阻R3的一端，同時(shí)連接運(yùn)算放大器D1D的同相輸入端，運(yùn)算放大器D1D的輸出端連接自身的反相輸入端，同時(shí)連接光耦V10的副邊輸入端。電阻R3的另一端連接電源地。熱電池單體輸出連接穩(wěn)壓二極管V8的陰極，穩(wěn)壓二極管V8的陽(yáng)極連接可控硅V4的控制極，可控硅V4的陽(yáng)極連接供電電源，陰極連接電阻R6和電阻R8的一端，電阻R6的另一端連接光耦V10正邊輸入端，光耦V10正邊輸出端連接電源地，電阻R8的另一端連接電源地，電阻R7的一端連接電源地，另一端連接光耦V10的副邊輸出端。

有益效果

本發(fā)明提出的一種可實(shí)現(xiàn)熱電池單體順序工作的激活電路，有益效果：該激活電路可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的熱電池單體串聯(lián)成組，依次激活輸出，實(shí)現(xiàn)熱電池組的長(zhǎng)時(shí)間工作，滿足任意時(shí)間的任務(wù)需求。該激活電路可以實(shí)現(xiàn)各熱電池單體準(zhǔn)確可靠的依次激活，并且在熱電池單體的電壓建立階段不會(huì)出現(xiàn)輸出振蕩的現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1：激活電路原理框圖

圖2：激活信號(hào)輸出控制電路

圖3：熱電池組輸出控制電路

圖4：參考電壓輸出控制電路

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

參照?qǐng)D1，激活電路包括熱電池組輸出控制電路、激活信號(hào)輸出控制電路(由比較器和輸出控制電路組成)和參考電壓輸出控制電路。熱電池單體1由外部提供激活信號(hào)激活，熱電池單體1輸出經(jīng)熱電池組輸出控制電路輸出為熱電池組輸出。熱電池單體1輸出和熱電池組輸出接入?yún)⒖茧妷狠敵隹刂齐娐?的輸入端，參考電壓輸出控制電路1輸出參考電壓到比較器1的同相輸入端，熱電池組輸出經(jīng)分壓后接入比較器1的反相輸入端，隨著熱電池單體1輸出電壓的下降，比較器1的反相輸入端電壓降低，當(dāng)?shù)陀谕噍斎攵藚⒖茧妷簳r(shí)，比較器1輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，并觸發(fā)輸出控制電路1輸出激活信號(hào)1，激活信號(hào)1接入熱電池單體2的激活端，熱電池單體2被激活并輸出。此時(shí)，熱電池單體2輸出電壓到參考電壓輸出控制電路2的輸入端，參考電壓輸出控制電路2輸出參考電壓到比較器2的同相輸入端，隨著熱電池單體2輸出電壓的下降，比較器2的反相輸入端電壓降低，當(dāng)?shù)陀谕噍斎攵藚⒖茧妷簳r(shí)，比較器2輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑⒂|發(fā)輸出控制電路2輸出激活信號(hào)2，激活信號(hào)2接入熱電池單體3的激活端，熱電池單體3被激活并輸出。

圖1中比較器和輸出控制電路組成激活信號(hào)輸出控制電路，參照?qǐng)D2，激活信號(hào)輸出控制電路由比較器D1A，電解電容C1、C2，電阻R4，三極管V5構(gòu)成。熱電池組輸出分壓后輸出電壓到比較器D1A的反相輸入端，參考電壓輸出控制電路輸出參考電壓到比較器D1A的同相輸入端，比較器D1A的輸出連接電容C2的正極，電容C2的負(fù)極連接三極管V5的基極，三極管V5的集電極連接至供電電源地，發(fā)射極輸出激活信號(hào)。熱電池組輸出電壓分壓后的電壓值高于參考電壓時(shí)，比較器D1A輸出低電平，電容器C2負(fù)極端保持低電平，三極管V5輸出處于關(guān)斷狀態(tài)。熱電池組輸出電壓分壓后的電壓值小于參考電壓時(shí)，比較器D1A輸出高電平為電容C2充電，電容器C2負(fù)極端出現(xiàn)高電平脈沖，三極管V5導(dǎo)通，輸出激活信號(hào)。電阻R4一端連接至電容C2的負(fù)極，一端接電源地，電阻R4和電容C2的取值可以確定激活信號(hào)的脈寬。電容C1正極連接三極管V5的集電極，負(fù)極連接電源地，為激活信號(hào)發(fā)出時(shí)儲(chǔ)蓄能量。

圖1中熱電池組輸出控制電路參照?qǐng)D3，熱電池組輸出控制電路由開(kāi)關(guān)二極管V1、V2、V3、可控硅V12，電阻R15，電解電容C4，穩(wěn)壓二極管V13構(gòu)成。熱電池單體輸出分別接入開(kāi)關(guān)二極管V1、V2、V3的陽(yáng)極，陰極一同接入可控硅V12的陽(yáng)極，同時(shí)連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端連接電容C4的正極和穩(wěn)壓二極管V13的陰極，穩(wěn)壓二極管V13的陽(yáng)極連接可控硅V12的控制極，電容C4的負(fù)極連接電源地。熱電池單體1通過(guò)外部激活信號(hào)激活后，其輸出電壓經(jīng)二極管V1和電阻R15為電容C4充電，當(dāng)電容C4的正端電壓超過(guò)穩(wěn)壓二極管V13的反向擊穿電壓時(shí)，可控硅V12導(dǎo)通，熱電池組輸出電壓建立。實(shí)現(xiàn)了熱電池單體1激活后延時(shí)開(kāi)啟輸出，避免了在熱電池單體由激活到建立穩(wěn)定供電電壓階段，由于瞬時(shí)較大的負(fù)載電流而造成熱電池輸出出現(xiàn)瞬時(shí)振蕩的情況。電阻R15和電容C4的取值可以確定延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。熱電池單體輸出采用延時(shí)輸出電路的方式避免了熱電池電壓建立階段由于較大負(fù)載而形成的輸出振蕩。

圖1中參考電壓輸出控制電路參照?qǐng)D4，參考電壓輸出控制電路由三端穩(wěn)壓器U1，電阻R2、R3、R6、R7、R8，運(yùn)算放大器D1D，穩(wěn)壓二極管V8，可控硅V4，光耦V10構(gòu)成。熱電池組輸出連接三端穩(wěn)壓器的輸入端，三端穩(wěn)壓器的輸出端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端連接電阻R3的一端，同時(shí)連接運(yùn)算放大器D1D的同相輸入端，運(yùn)算放大器D1D的輸出端連接自身的反相輸入端，同時(shí)連接光耦V10的副邊輸入端。電阻R3的另一端連接電源地。熱電池單體輸出連接穩(wěn)壓二極管V8的陰極，穩(wěn)壓二極管V8的陽(yáng)極連接可控硅V4的控制極，可控硅V4的陽(yáng)極連接供電電源，陰極連接電阻R6和電阻R8的一端，電阻R6的另一端連接光耦V10正邊輸入端，光耦V10正邊輸出端連接電源地，電阻R8的另一端連接電源地，電阻R7的一端連接電源地，另一端連接光耦V10的副邊輸出端。熱電池組輸出經(jīng)三端穩(wěn)壓器U1輸出，再由電阻R2和R3分壓后接入由運(yùn)算放大器D1D構(gòu)成的射級(jí)跟隨器進(jìn)行阻抗變換，然后接入至光耦V10的副邊輸入端。當(dāng)熱電池單體輸出超過(guò)穩(wěn)壓二極管V8的反向擊穿電壓時(shí)，可控硅V4導(dǎo)通，光耦V10正邊導(dǎo)通，參考電壓經(jīng)光耦V10副邊輸出。電阻R6限制光耦V10正邊的導(dǎo)通電流，電阻R7限制光耦V10副邊的導(dǎo)通電流，電阻R8建立可控硅V4的維持電流。參考電壓輸出控制電路實(shí)現(xiàn)了熱電池組輸出控制電路比較器同相輸入端參考電壓建立時(shí)間晚于反相輸入端熱電池組輸出分壓后電壓的建立時(shí)間。避免了由于比較器輸入端參考電壓提前建立，而后級(jí)熱電池單體未激活，輸出電壓分壓值小于參考電壓，而導(dǎo)致第2、3級(jí)熱電池單體提前激活情況的發(fā)生。采用參考電壓輸出控制電路的方式避免了后級(jí)熱電池單體提前激活。