专利名称：一种低温工作补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于智能电表领域，具体涉及一种基于智能电表嵌入式安全控制模块 的低温工作补偿装置。
背景技术：
现有技术中智能电表作为计量和收费的工具，在电力行业应用已经非常广泛了， 智能电表除具备传统计费以外，还承担着控制与检测用户用电情况、调整电网的整体用电 平衡等职责。智能电表中存贮这大量的运行和控制数据，并且可以实时地与通过网络通道 与外部实现数据的通讯。现有技术中通常采用嵌入式安全控制模块(简称ESAM芯片)的方法实现智能电 表的安全数据存贮以及与外界通讯的数据加解密等数据安全上的应用操作。由于嵌入式安 全芯片的标准工作温度是_25°C 70°C。而目前我国的地域十分辽阔，北部的大兴安岭和 新疆等地区在冬季最低气温可达-50°C以下。而采用安全芯片智能电表显然在这个环境下 是不能工作的。由于安全芯片的大批量使用主要集中在华北地区、西北地区、长江流域等相对温 度比较平缓的地区。这些地方的一年四季温差相对不是很大。因此，可以保持长时间的稳 定运行。但是，在局部地区，例如西北、东北等地区省份的一些地方，冬季出现零下30度的 严寒天气，会造成安全芯片的工作不稳定性。现有应用中，表计都没有对温度环境做控制，电表的内部环境温度在持续工作时， 由于本身有发热器件，内部温度可以保持在相对较高的状态，当停电后，电表的温度下降， 当降低到芯片准许的最低工作温度时，芯片便不能正常启动和工作。从设备看，芯片是锁定 或损坏的状态，引起整机工作的异常。因此，为了确保芯片和整机工作的稳定性，迫切的需要开发出一款可以为ESAM提 供低温补偿的装置。

实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种低温补偿装置，用于解决智能电表中的嵌入式安 全控制模块在低温环境下不能正常工作的问题。本实用新型是通过下述技术方案实现的一种低温补偿装置，其特征在于该装置包括温度检测电路、温度控制电路和加热 元件，所述温度控制电路分别与温度检测电路和加热元件相连接，所述温度检测电路将温 度信号转换成电压信号并将该信号传至温度控制电路，所述温度控制电路将温度检测电路 转换后的电压信号与温度控制电路中设定的电压信号进行比较，生成控制信号来驱动加热 元件给嵌入式安全控制模块进行加热。其中，所述温度检测电路、温度控制电路和加热元件均置于保护壳内，所述保护壳 内安装有用于插接嵌入式安全控制模块的插槽，所述保护壳的外部设有温度传感器，所述温度检测电路和温度控制电路集成于嵌入式安全控制模块中，所述加热元件围绕在嵌入式 安全控制模块的周围。其中，所述温度检测电路包括温度传感器和温度电压转换电路，所述温度传感器 将温度信号传至温度电压转换电路，所述温度电压转换电路将温度信号转换成温度控制电 路所识别的电压信号。其中，所述温度控制电路包括电压采样电路、比较器和增益调节电路。其中，所述加热元件采用电加热丝。其中，所述温度电压转换电路由两个电阻Rl和R2组成。其中，所述电压采样电路由四个电阻R3、R4、R5、R6和一个半可调电阻器P1组成。其中，所述增益调节电路由半可调电阻器P2和电阻R8组成。本实用新型的有益效果是该低温工作补偿装置采用加热技术，将ESAM芯片放置 在一个固定的环境中，提供一定的低温补偿。保持ESAM芯片时刻在零下25度之上，确保芯 片和整机工作的稳定性。
图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为本实用新型的温度检测电路和温度控制电路的工作原理图； 图中，1-温度检测电路，2-温度控制电路，3-加热元件，4-保护壳，5-插槽，6_嵌 入式安全控制模块(简称ESAM芯片)，7-温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的低温工作补偿装置做进一步详细的说明。以对智能电表中的嵌入式安全控制模块(简称ESAM芯片)进行低温工作补偿为 例来说明本实用新型中的低温工作补偿装置，该装置的基本结构包括温度检测电路1、温 度控制电路2和加热元件3。温度检测电路1将温度信号转换成电压信号并将该信号传至 温度控制电路2，温度控制电路2将温度检测电路转换后的电压信号与温度控制电路中设 定的电压信号进行比较，生成控制信号来驱动加热元件3给ESAM芯片进行加热。为了保护ESAM芯片内的温度，最好将ESAM芯片6和加热元件3与外部环境隔离， 所以最好采用图1结构，如图1所示，温度检测电路1、温度控制电路2和加热元件3均置于 保护壳4内；保护壳4内还安装有插槽5，ESAM芯片6插接于插槽5中；保护壳4的外部安 装有温度传感器7，温度检测电路1和温度控制电路2集成于嵌入式安全控制模块6中，加 热元件围绕在嵌入式安全控制模块6的周围。加热元件3，围绕在ESAM芯片6的周围并对其进行加热，可以采用电热丝或其他热 元件，具体方式可以根据封装工艺确定。该加热元件是受到温度控制电路控制的，当环境低 于设定的温度是，启动温度控制电路2，驱动加热元件3为ESAM芯片6加热；当环境温度达 到要求时，切断温度控制电路2，使ESAM芯片的环境温度在一个可控的范围内运行。保护壳4，主要作用是将ESAM芯片和加热元件3保护在一个封闭的环境内，其采用 绝热材料制成，保护壳4内安装有插槽5，可以方便的将ESAM芯片插入插槽5中，该插槽5 可采用标准的DIP8封装或其他类型的芯片封装。ESAM芯片6，主要包括一智能卡芯片，该智能卡芯片的外部封装有封装材料，所述
4封装材料上设有多个管脚，封装后的智能卡芯片通过插槽5固定在保护壳4中。温度传感器7，主要作用是检测ESAM芯片6的环境温度，并将温度信号传输到与之 连接的温度检测电路1中；该温度传感器可采用。温度检测电路1包括温度传感器7和温度电压转换电路，温度传感器7通过温度 电压转换电路与温度控制电路2相连；温度控制电路2包括电压采样电路、比较器和增益调 节电路。温度传感器7将温度信号传至温度电压转换电路，温度电压转换电路将温度信号 转换成温度控制电路2所识别的电压信号并将该信号输入到温度控制电路2中；温度控制 电路2通过电压采样电路获得该外部电压信号，并与电压采样电路分压所得的另一给定电 压信号一起传至比较器中进行比较，比较的差值作为驱动加热元件3对ESAM芯片6进行加 热的控制信号，当温度达到设定的温度是，温度控制电路停止加热，使ESAM芯片6的工作环 境保持在一个相对较高的温度范围内。本实用新型在输出该控制信号前也可以采用超前矫正的方式，通过增益调节电路 提高温度变化的敏感性，增加控制信号的灵敏度。为了方便实现ESAM芯片对温度变化的敏 感性，也可采用通讯方式，将芯片的实际工作温度以数据的形式传输给应用系统，并通过应 用系统发送命令的方式，控制温度电路，实现对ESAM芯片的环境温度的控制。 为了使ESAM芯片6的温度工作环境有较大的功率负荷能力，温度控制电路2应采 用比ESAM芯片工作电压略高的电压，并提供较高的功率要求。如图2所示，RT为温度传感器7，用于检测ESAM芯片6的环境温度。图中由Rl、 R2组成温度电压转换电路，将温度变化在RT形成的电阻变化，通过R1、R2组成的电路将外 部温度信号转化成外部电压信号，通过R7将外部电压信号送入到温度控制电路2的电压采 样电路中。电压采样电路由电阻R3、R4、R5、R6和半可调电阻器Pl组成，该电压采样电路 分压所得的电压信号与外部电压信号一起传至比较器中进行比较，产生的差值作为控制信 号，从OUT点输出，驱动外部加热元件3，实现对ESAM芯片6温度的控制。图2中，电阻R8 和半可调电阻器P2组成的电路作为增益调整电路，调节温度控制电路2的增益敏感性。增 大P2阻值，可提高电路对温度增益的灵敏度，反之，减小P2阻值，则降低电路对温度的灵敏 度。P2在实际电路中，也可放置于温度控制电路2之外，应用电路根据实际需要可灵活调 離
iF. ο最后应当说明的是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，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新 型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种低温补偿装置，其特征在于该装置包括温度检测电路(1)、温度控制电路⑵ 和加热元件(3)，所述温度控制电路( 分别与温度检测电路(1)和加热元件C3)相连接， 所述温度检测电路(1)将温度信号转换成电压信号并将该信号传至温度控制电路O)，所 述温度控制电路( 将温度检测电路转换后的电压信号与温度控制电路中设定的电压信 号进行比较，生成控制信号来驱动加热元件( 给嵌入式安全控制模块进行加热。
2.如权利要求1所述的低温补偿装置，其特征在于所述温度检测电路(1)、温度控制 电路⑵和加热元件⑶均置于保护壳⑷内，所述保护壳⑷内安装有用于插接嵌入式 安全控制模块(6)的插槽(5)，所述保护壳的外部设有温度传感器(7)，所述温度检测 电路(1)和温度控制电路( 集成于嵌入式安全控制模块(6)中，所述加热元件围绕在嵌 入式安全控制模块(6)的周围。
3.如权利要求1或2所述的低温补偿装置，其特征在于所述温度检测电路(1)包括 温度传感器(7)和温度电压转换电路，所述温度传感器(7)将温度信号传至温度电压转换 电路，所述温度电压转换电路将温度信号转换成温度控制电路( 所识别的电压信号。
4.如权利要求1或2所述的低温补偿装置，其特征在于所述温度控制电路(2)包括 电压采样电路、比较器和增益调节电路。
5.如权利要求1或2所述的低温补偿装置，其特征在于所述加热元件C3)采用电加 热丝。
6.如权利要求3所述的低温补偿装置，其特征在于所述温度电压转换电路由两个电 阻Rl和R2组成。
7.如权利要求4所述的低温补偿装置，其特征在于所述电压采样电路由四个电阻R3、 R4、R5、R6和一个半可调电阻器Pl组成。
8.如权利要求4所述的低温补偿装置，其特征在于所述增益调节电路由半可调电阻 器P2和电阻R8组成。
专利摘要本实用新型涉及一种低温工作补偿装置，包括温度检测电路、温度控制电路和加热元件，温度控制电路分别与温度检测电路和加热元件相连接，温度检测电路将温度信号转换成电压信号并将该信号传至温度控制电路，温度控制电路将温度检测电路转换后的电压信号与温度控制电路中设定的电压信号进行比较，生成控制信号来驱动加热元件给嵌入式安全控制模块进行加热。该低温工作补偿装置采用加热技术，将ESAM芯片放置在一个固定的环境中，提供一定的低温补偿。保持ESAM芯片时刻在零下25℃之上，确保芯片和整机工作的稳定性。
文档编号G01R11/185GK201867439SQ20102028048
公开日2011年6月15日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者原义栋, 王于波 申请人:中国电力科学研究院