一种应用于气象监测系统的大电流自动升降压电路的制作方法

本技术涉及电源电路设计领域，具体应用于移动式无人机降落机场的气象监测系统，旨在解决该系统中气象数据采集分析终端的供电适配问题。

背景技术：

1、在移动式无人机降落机场的气象监测场景中，气象数据采集分析终端需为后端多种气象传感器提供稳定供电，同时终端自身也需可靠电源支持。实际应用中，终端外部供电电压范围为dc9-36v，而终端及气象传感器的额定工作电压均为dc12v，因此需将宽范围输入电压自动转换为dc12v输出；尤其在低温环境下，气象传感器需启动加热除霜功能以保证检测精度，此时供电电流需达到3.5a左右，对电路的大电流输出能力提出明确要求。此外，由于气象监测需覆盖广泛区域，终端需大量铺设，且设备安装空间受无人机降落机场的小型化设计限制，故供电电路还需满足成本可控、体积小巧且易于pcb板集成的需求。

2、目前，实现大电流自动升降压功能的现有技术主要分为两类：其一为采用成品dc-dc模块，通过模块化设计直接实现电压转换与大电流输出；其二为基于进口专用芯片（如型号ltc3785的芯片）搭建电路，利用芯片自身的升降压功能完成电压调节。然而，这两类技术均存在明显缺陷，难以适配气象监测终端的实际需求：

3、对于成品dc-dc模块而言，其内部集成度高但整体体积较大，在pcb板布局时难以灵活铺开，易对终端pcb的其他功能模块设计造成空间约束，无法满足气象监测终端的小型化集成需求；若将模块外置，则会额外占用设备内部空间，进一步限制移动式机场的紧凑化设计。

4、对于进口专用芯片方案，虽能通过外围电路设计实现dc9-36v至dc12v的自动升降压及大电流输出，但进口芯片的采购成本较高，不利于需大量铺设的气象监测终端控制整体成本；同时，该类芯片的外围电路设计复杂，对研发人员的技术水平要求较高，增加了电路开发与调试的难度，不利于方案的快速落地与规模化应用。

5、综上，现有大电流自动升降压技术无法同时满足气象监测终端对“宽电压输入、dc12v稳定输出、3.5a以上大电流、小体积易集成、低成本”的综合需求，亟需一种适配性更强的电源电路方案，以解决现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种应用于气象监测系统的大电流自动升降压电路，用于解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种应用于气象监测系统的大电流自动升降压电路，包括：输入电压端，用于接收dc9-36v宽范围输入电压；

3、第一降压模块，用于将所述输入电压转换为5v供电电压；

4、基准电压生成模块，用于将所述5v供电电压升压转换为12v参考标准电压；

5、自动切换模块，包括第二降压模块和升压转换模块；所述自动切换模块以所述12v参考标准电压为判断基准，对输入电压进行实时检测；所述第二降压模块用于在输入电压高于12v参考标准电压时连通输入电压端，通过第二降压模块将输入电压降压至12v稳定输出；所述升压转换模块用于在输入电压低于12v参考标准电压时连通输入电压端，通过升压转换模块将输入电压升压至12v稳定输出。

6、进一步的，所述第一降压模块为降压芯片tps5450，所述降压芯片tps5450的输入端与输入电压端连接，输出端输出5v供电电压。

7、进一步的，所述基准电压生成模块为升压芯片lm2587，所述升压芯片lm2587的输入端与第一降压模块的输出端连接，输出端输出12v参考标准电压。

8、进一步的，所述自动切换模块还包括比较器、与门、三极管及继电器；

9、所述比较器的输入端分别接入12v参考标准电压和输入电压，用于输出高低电平检测信号；所述与门的输入端接入比较器输出的检测信号和5v供电电压，用于对检测信号进行逻辑判断并输出控制信号；所述三极管的基极与与门的输出端连接，发射极接地，集电极与继电器线圈连接；所述继电器的触点分别与第二降压模块、升压转换模块的输入端对应连接，通过三极管的导通与截止控制继电器吸合或断开，实现第二降压模块与升压转换模块的切换。

10、进一步的，还包括输出保护模块，所述输出保护模块包括稳压管和保险丝，所述稳压管与保险丝串联于自动切换模块的输出端与负载之间；所述稳压管用于限制输出电压不超过14v，所述保险丝用于实现过流保护，避免后端气象传感器损坏。

11、进一步的，所述第二降压模块与升压转换模块的最大输出电流均不小于5a，能够满足气象传感器低温除霜时3.5a的大电流工作需求。

12、进一步的，所述继电器的默认触点状态为与第二降压模块导通，确保电路上电初始阶段或异常工况下，输入电压优先接入第二降压模块，避免高压误接入升压转换模块导致负载损坏。

13、进一步的，所述第二降压模块与升压转换模块的外围电路布局在pcb板上。

14、区别于现有技术，上述技术方案应用于气象监测系统的大电流自动升降压电路，接收dc9-36v宽范围输入电压，通过第一降压模块将其转换为5v供电电压，再经基准电压生成模块将5v升压为12v参考标准电压，自动切换模块以该参考标准电压为基准实时检测输入电压，当输入电压高于12v时导通第二降压模块输出12v，低于12v时导通升压转换模块输出12v，其技术效果为实现宽电压输入到12v稳定输出的自动切换，满足气象传感器低温除霜时的大电流工作需求，且电路结构简洁、易集成、成本可控，适配气象监测系统的小体积与规模化部署需求。

15、上述 技术实现要素： 相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

1.一种应用于气象监测系统的大电流自动升降压电路，其特征在于，包括：输入电压端，用于接收dc9-36v宽范围输入电压；

2.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述第一降压模块为降压芯片tps5450，所述降压芯片tps5450的输入端与输入电压端连接，输出端输出5v供电电压。

3.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述基准电压生成模块为升压芯片lm2587，所述升压芯片lm2587的输入端与第一降压模块的输出端连接，输出端输出12v参考标准电压。

4.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述自动切换模块还包括比较器、与门、三极管及继电器；

5.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，还包括输出保护模块，所述输出保护模块包括稳压管和保险丝，所述稳压管与保险丝串联于自动切换模块的输出端与负载之间；所述稳压管用于限制输出电压不超过14v，所述保险丝用于实现过流保护。

6.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述第二降压模块与升压转换模块的最大输出电流均不小于5a，能够满足气象传感器低温除霜时3.5a的大电流工作需求。

7.根据权利要求4所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述继电器的默认触点状态为与第二降压模块导通，确保电路上电初始阶段或异常工况下，输入电压优先接入第二降压模块，避免高压误接入升压转换模块导致负载损坏。

8.根据权利要求1所述的大电流自动升降压电路，其特征在于，所述第二降压模块与升压转换模块的外围电路布局在pcb板上。