井下仪器高温电路设计方法分析

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1高温电路的几种设计方法

1.1传统方法

高温电路的设计的传统方法主要是针对电子器件本身进行的优化设计，即采用耐热设计、降低电子器件的功耗、选择耐热原材料，进而提高电子器件的耐热性。这种方法短期见效快，但是这种方法主要是针对普通高温环境进行的设计，应用范围小，同时如果电子器件长期处于高温条件下，其整体性能不能得到保证。

1.2混合电路方法

混合电路方法主要是通过同时运用现成的集成芯片和薄厚膜技术来设计电路的方法，这种方法下设计的电路性能居于传统电路方法与专门功能设计方法之间。这项技术无论是在功耗方面还是在耐高温方面都由于传统电路设计方法，但是这种方法也存在一个重要的缺点就是设计、应用成本高。

1.3专用功能电路方法

所谓的专用功能电路方法其实就是专门针对集成电路设计的一种特殊的设计方法，这种方法设计的电路耐高温性能最高，针对性、适应性较强，因此这种方法也成为了未来高温电路设计的一个重要方向。

1.4三种高温电路设计方法对比

在三种高温电路设计方法中，专用功能方法下设计的电路具有功耗低，体积小、稳定性高、针对性强、耐热性好的特点，但是这种方法的有一个重要的缺点，即设计研发的成本高，设计周期较长。传统的电路设计方法与专用功能方法恰恰相反，它具有研发成本低，设计周期短的特点。对于混合电路方法来说，它的性能介于上述两种方法之间。因此，我们在选择电路设计方法时，要针对它所处的状况进行选择，比如在普通的温度下，最好采用传统的设计方法，再比如在一些特殊的高温环境下，我们则要采用专门功能方法。

2低功耗设计方法

提高电路耐高温的性能除了采用耐高温的元器件和优化电路结构外，还可以通过降低功耗的方法实现。目前降低功耗的措施主要有降低供电电压、实施降频以及降低负载容抗等。其中最有效降低功耗的方法就是降低负载容抗。

2.1硬件设计方面

2.1.1高温集成芯片具有耐高温、功耗低的特点，所以进行电子器件选择时应该尽量选择集成芯片；

2.1.2较低的工作电压可以较大幅度地提高电源的转化效率，进而减少转化过程产生的多余热量，因此我们应该在确保电路性能的基础上，尽量降低电源电压；3.1.3优化电路设计，精简元器件的数量；

2.1.4在允许的条件下，我们应该做到硬件软件化，用软件代替硬件；

2.1.5软件设计方面

2.1.5.1加大相关软件的开发进度，尽量用软件取代硬件去工作，减低维护、运营成本；

2.1.5.2可以充分利用中断等手段减少电量的损耗；

2.1.5.3通过软件和具体的应用相结合来达到降低能耗的目的。

2.2结语

综上所述，井下仪器高温电路的设计可以通过三个主要的措施来实现，首先是对于电路结构的优化，其次是采用比较耐高温的电子元器件，再次是优化功耗设计，降低工作中的功耗，通过这三方面的措施基本上就可以保障井下仪器在高温条件下正常工作。

作者：李超 黄小俊 肖彦新 马维华 贾少博 单位：中石化河南石油工程有限公司