這里采用一款超低輸入電壓同步DC/DC轉換器TPS61201。該IC的主要特點：效率高；根據輸入電壓的大小能自動轉換成升壓模式或降壓模式；靜態電流小；輸入電壓在0.5 V時，在滿負載時也能啟動工作；輸入工作電壓范圍寬，從0.3 V～5.5 V；輸入低電壓鎖存的電壓可設定；有輸出短路保護；有輸出電壓可設定及固定輸出的品種供用戶選擇；有可能強制按固定效率工作；在關閉電源時，負載與輸入端斷開；有過熱保護；工作溫度范圍-40 ℃～+120 ℃（空氣自然散熱時推薦-40 ℃～+85 ℃）；小尺寸3 mm×3 mm QFN封裝。應用電路如圖5所示。

4 測溫報警電路

本設計采用AVR低功耗單片機和一線制數字溫度傳感器結合紅外LED發射管組成測溫報警電路。控制器選用了ATmega8L型單片機；溫度測量采用DS18B20型溫度傳感器；報警發光二級管采用GP1303CA紅外線LED。電路構成如圖6所示。

ATmega8L型單片機[6]，特性工作電壓2.7 V～5.5 V，4 MHz空閑模式功耗1 mA（3 V，25 ℃），內部集成上電復位電路（Power-On-Reset）和掉電檢測電路（Brown-out-detection），并具有5種休眠模式。

DS18B20型溫度傳感器[7]，特性工作電壓3.0 V～5.5 V，測溫范圍-55 ℃～+125 ℃，分辯率：9～12位可調，最小溫度分辨率0.062 5 ℃，測量精度在-10 ℃～+85 ℃范圍內±0.5 ℃，輸出接口為數字信號、1-Wire 總線。

選用防水電機SRE-300-14270，電機工作電壓0.5 V～4 V（額定電壓1.9 V），空載電流32 mA，最大輸出功率0.42 W。當設備發熱部件溫升達到330 K時，CPU通過端口PB0（高電平有效）接通開關管Q，由半導體溫差發電模塊直接給排風扇供電對半導體溫差發電模塊的冷端進行風冷降溫，以確保冷、熱端間能獲得盡量大的溫度差。此時發電模塊的輸出電壓約1.8 V，輸出電流可達100 mA，負載的總耗電流約80 mA，隨著溫度的升高，溫差模塊的輸出功率會逐漸增大，排風扇的降溫效果也逐漸增強，測試表明在排風扇工作的情況下，溫差模塊冷端的溫度被強制在340 K左右。

GP1303CA紅外線LED為GaAs材料，中心波長940 nm，符合具有夜視能力的普通監控CCD攝像機的敏感光譜范圍；輻射強度10 mW/sr，功率150 mW（If=20 mA），攝像機在150 m的距離可清晰攝取該紅外圖像。CPU根據發熱溫度是否超限以及發熱溫度與環境溫度的溫差值的不同以不同頻率驅動紅外LED閃爍報警，報警紅外光信號由現場監控攝像機接收并處理。LED閃爍頻率與溫度差的對應關系見表2。

5 終端工作原理

當被監測的設備部件有發熱且高于環境溫度12 K以上時，半導體溫差發電模塊輸出0.5 V左右的電壓，升壓式DC/DC轉換器TPS61201啟動，對測溫電路提供穩定的3.3 V供電。單片機ATmega8L由斷電等待狀態轉入通電工作狀態，終端控制程序被啟動。正式使用時，終端首先完成其內部系統的初始化；各端口使能與初始化，確認溫度傳感器連接完好；向DS18B20中TH/TL位寫入最高/最低溫度門限，讀取該溫度傳感器的身份標志碼。啟動后，終端由ATmega8L單片機控制，定期向溫度傳感器DS18B20發送溫度轉換指令，DS18B20在完成溫度轉換后會自動將溫度值和TH/TL寄存器中的觸發門限相比較。如比較結果表明測量溫度高于TH或低于TL中的門限值，則設置報警標志位。隨后，CPU在讀取溫度值的同時也讀取報警標志位，CPU根據溫度是否超限以及溫度值的不同以不同頻率驅動紅外LED閃爍報警，報警紅外光信號由現場監控攝像機接收并處理。測溫工作流程圖如圖7。

當升壓式DC/DC轉換器提供的電壓低于ATmega8L最低工作電壓測試工作過程中VCC的變化。此觸發電平通過VBODLEVEL設定為2.7 V或4.0 V。工作過程中發生掉電檢測復位時將對其自身復位并處于掉電等待狀態，BOD的觸發電平具有遲滯功能以消除電源尖峰的影響。當升壓式DC/DC轉換器TPS61201的輸入電壓低于0.3 V時，輸出被關閉（VOUT=0）并鎖存，只有當VIN>0.4 V時電源才恢復工作。此時，單片機ATmega8L重新由斷電等待狀態轉入通電工作狀態。

本文設計的溫度檢測終端，其外圍設備簡單，由現場發熱源提供電能，功耗低，傳輸無線化。可以用在需要對發熱缺陷進行實時檢測而現場不能提供電源、或采用電池供電連續工作時間短且更換不便等場合。