[发明专利]一种红外热像仪的电源充电管理电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外手持电子设备的电源管理方案，属于电子技术领域，特别是非制冷手持红外设备电源技术领域。

背景技术

非制冷手持红外热像仪核心部件为非制冷红外焦平面阵列（UFPA），非制冷红外焦平面阵列（UFPA）属于第二代红外成像器件，它具有结构简单、工作稳定、噪声等效温差小、灵敏度高、不需制冷系统等优点。

非制冷红外焦平面阵列（UFPA）基于微测辐射热计原理，是利用红外辐射引起热敏像元温度上升，导致自身阻值变化，改变读出电压值，从而探测目标温度特性。因此，热敏像元的性能将直接影响非制冷红外焦平面的探测灵敏度，只有尽量使用非制冷红外焦平面阵列所有像元温度保持在均匀、恒定的温度下，才能从根本上提高非制冷红外焦平面的探测灵敏度，抑制由此引起的工作点漂移，所以要使测试系统的测试结构精确，温度控制就成了非制冷红外探测器必需的模块。

非制冷红外焦平面阵列（UFPA）的温度平面采用帕尔贴热电制冷器（TEC）模块。由于半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。TEC的加热与致冷由通过它的电流方向和大小来决定。实际使用中，温度控制系统通常采用的方法是根据PID控制系统，使用开关电源驱动H桥电路，来改变通过TEC的电流达到加热与制冷的效应。但是由于TEC本身存在着温控“死区”，尽管TEC表面处在一个温差极小的平面，通过它的电流也是一直在进行着大小与方向的改变。

开关电源转换频率以及TEC电流控制的振荡都会给非制冷红外探测器带来的模拟噪声将大大影响红外探测器的模拟输出，加大了电路的RMS噪声。同时温度控制器，在初始阶段，将产生极大的电流（0.2A-3A），一方面有可能影响成像系统的电源供应，另一方面在电源保护上，若兼顾TEC电流则有可能对成像系统部分缺乏有效的保护，存在短路无保护的隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决非制冷手持红外热像仪的电源降噪以及电源保护的问题。

本发明的技术方案为：一种红外热像仪的电源充电管理电路，包括电源分流模块、电流驱动模块、电池组、电源控制模块、温度控制系统和成像控制系统，所述电池组有两组，分别为电池组Ⅰ和电池组Ⅱ，所述电源分流模块具有三个输出端，第一输出端与电源控制模块连接，第二、第三输出端则分别通过一个电流驱动模块与电池组Ⅰ和电池组Ⅱ连接，电池组Ⅰ和电池组Ⅱ的输出端与电源控制模块连接，由电源控制模块控制温度控制系统和成像控制系统的供电，当第一输出端有电流时，电池组Ⅰ和电池组Ⅱ不输出电流；当第一输出端没有电流时：由电池组Ⅰ对成像控制系统供电，电池组Ⅱ对温度控制系统供电；温度控制系统不需供电时，电池组Ⅰ和电池组Ⅱ同时为成像控制系统供电。

进一步地，所述电池组Ⅰ和电池组Ⅱ之间设置有使电池组Ⅱ单向连通电池组Ⅰ的二极管。

进一步地，所述电池组Ⅰ和电池组Ⅱ上还连接状态控制模块。

进一步地，所述的状态控制模块为滞环比较器。

进一步地，所述电池组Ⅰ和电池组Ⅱ均为内部具有温度传感器的锂电池。

使用时，外接快速充电电源，分别给电流驱动模块IC1、IC2供电，通过IC1、IC2设置充电电流，对电池组I、电池组II进行充电。根据系统使用的电池设置充电电流，且带有锂电池内部温度传感器，保证电池安全。在无外接充电电源的情况下，IC1，IC2不工作，减少系统消耗。为了避免两电池组出现高低电平，产生电池内消耗，两电池组间做了隔离效应。

电源控制模块的工作原理为：正常情况下，电池组I给成像控制系统供电，电池组II给温度控制系统供电，当温度控制系统在进行温控调整的时候，电池组II的输出电压明显低于电池组I，保证了电池组II的输出振荡不会带入成像控制系统。在温度控制系统稳定后，电池组I、电池组II输出电平一致，允许电池组II与电池组I同是给成像控制系统进行供电，但是电池组I始终只给成像控制系统进行供电，保证了成像控制系统的低噪声，高稳定性，又能加大设备储备电量，加强整个系统续航能力。电池电量低时，插上充电器，直接给整个系统供电，同时，通过分流模块分别给两个电池组充电。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明采用组合电池组的方式控制不同部分系统的电源供应。在非制冷手持红外热像仪中，区别地对温度控制系统和成像控制系统供电，并且能够保证不同功耗模块的保护。在系统方面，能够将温度控制系统给成像系统带来的噪声降到最小，同时对电池组能够进行统一充放电，不会造成不同电池组寿命的不一致，也完成了系统对电源模块的统一控制。

附图说明