專利名稱：硬件控制的過溫保護終端的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種過溫保護終端，特別是涉及一種硬件控制過溫保護終端。
背景技術：
隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生和發(fā)展，散熱和集成電路的可靠性問題越來越受到人們的關注。因為集成電路要求運算速度越來越快，頻率也越來越高，這樣就不可避免的產(chǎn)生大量的熱損耗；況且集成電路的電阻、電容及其晶體管等元件的參數(shù)受溫度影響很大，如果不能很好的對系統(tǒng)溫度進行控制，系統(tǒng)將無法正常高效地工作。
大量的研究關注于系統(tǒng)工作時溫度控制問題，很少有關于溫度超出可控范圍后如何對系統(tǒng)進行保護方面的研究，特別是一些大規(guī)模集成電路系統(tǒng)或一些產(chǎn)熱量比較大的機電裝置，一旦溫度過高就可能將系統(tǒng)損毀，導致很大的經(jīng)濟損失并造成不必要的麻煩。因此一種硬件控制過溫保護終端的研究就顯得尤為必要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術中的一些電路無法在系統(tǒng)溫度超出正常溫度范圍時對系統(tǒng)進行及時有效保護的缺陷，提供一種具有探測系統(tǒng)溫度，并將溫度信息轉化成高低電壓信號，進而對系統(tǒng)進行及時保護的硬件控制的過溫保護終端。本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種硬件控制的過溫保護終端，其特點在于，該硬件控制的過溫保護終端包括一溫度檢測單元，用于檢測一待測系統(tǒng)的溫度，并將檢測到的所述待測系統(tǒng)的溫度轉化成一電壓信號；一 DC-DC電源芯片，用于給所述待測系統(tǒng)供電；一控制單元，用于接收所述溫度檢測單元輸出的所述電壓信號并控制是否給所述待測系統(tǒng)供電；其中所述溫度檢測單元、所述控制單元以及所述DC-DC電源芯片依次連接。較佳地，該溫度檢測單元為一第一 PTC熱敏電阻的一端與一電源相連接，該第一PTC熱敏電阻的另一端通過一第六電阻與地相連接，還通過一第二電容與地相連接，又通過一第五電阻與一運算放大器的一同相輸入端連接，該運算放大器的一輸出端與該溫度檢測單元的一第一輸出端相連接，一第四電阻跨接于所述運算放大器的所述同相輸入端與所述運算放大器的所述輸出端，一第三電阻的一端與一電源相連，該第三電阻的另一端與所述溫度檢測單兀電路的所述第一輸出端相連，一第一電阻的一端與所述電源相連，該第一電阻的另一端通過一第二電阻接地，所述運算放大器的一反相輸入端連接于所述第一電阻與所述第二電阻之間，一第一電容與所述第二電阻相并聯(lián)。較佳地，該溫度檢測單元為一第十三電阻的一端與一電源相連接，所述第十三電阻的另一端通過一第二 PTC熱敏電阻與地相連接，還通過一第四電容與地相連接，又通過一第七電阻與一運算放大器的一反相輸入端連接，該運算放大器的一同相輸入端通過一第八電阻與一第三電容的一端相連，該第三電容另一端接地，所述運算放大器的一輸出端與一第十電阻的一端相連接，該第十電阻的另一端與所述溫度檢測單元的一第二輸出端相連，所述運算放大器的所述同相輸入端通過一第九電阻與所述溫度檢測單元的所述第二輸出端相連，一第i 電阻的一端與一電源相連，該第i 電阻的另一端通過一第十二電阻接地，兩個穩(wěn)壓管均具有一陰極，所述兩個穩(wěn)壓管的所述陰極相連組成一電壓限幅元件，該電壓限幅元件一端與所述溫度檢測單元電路的所述第二輸出端相連，所述電壓限幅元件另一端連接于所述第十一電阻與所述第十二電阻之間。較佳地，所述溫度檢測單元由一 PTC熱敏電阻檢測部分與一滯回電壓比較器及其一濾波功能電路組成，所述PTC熱敏電阻檢測部分、滯回電壓比較器及其濾波功能電路依次連接。較佳地，所述控制單元為一 N溝道型MOS管，該N溝道型MOS管的一柵極連接于所述溫度檢測單元電路的一第二輸出端，該N溝道型MOS管的一源極與地相連接，該N溝道型 MOS管的一漏極連接在DC-DC電源芯片的一使能端。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明提出了一種純硬件的過溫保護控制終端，當溫度超過預設定極限值的時候，該硬件控制的過溫保護終端將直接關斷系統(tǒng)的總電源，對系統(tǒng)硬件進行保護；當溫度恢復到合理的范圍后，再自動打開電源使系統(tǒng)可以順利有效的工作。因此解決了由于溫度過高時不能及時對系統(tǒng)進行保護而導致待測系統(tǒng)損壞和失效的問題，延長了系統(tǒng)的使用壽命O


圖I為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的模塊圖。圖2為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的溫度檢測單元電路圖。圖3為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的溫度電壓傳輸特性圖。圖4為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的控制單元電路圖。圖5為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的溫度檢測單元另一電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。如圖I所示的一種硬件控制過溫保護終端的組成模塊圖，硬件控制的過溫保護終端包括一溫度檢測單元，用于檢測一待測系統(tǒng)的溫度，并將檢測到的所述待測系統(tǒng)的溫度轉化成一電壓信號；一 DC-DC電源芯片，用于給所述待測系統(tǒng)供電；一控制單元，用于接收所述溫度檢測單元輸出的所述電壓信號并控制是否給所述待測系統(tǒng)供電；其中所述溫度檢測單元、所述控制單元以及所述DC-DC電源芯片依次連接。圖2為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的溫度檢測單元電路圖，溫度檢測單元電路具體描述如下
一 PTC熱敏電阻Rt21的一端與一電源V。。相連接，該PTC熱敏電阻Rt21的另一端通過一電阻R26與地相連接，還通過一電容C22與地相連接，又通過一電阻R25與一運算放大器的一同相輸入端連接，該運算放大器的一輸出端與該溫度檢測單兀的一輸出端Vrat相連接，一電阻R24跨接于所述運算放大器的所述同相輸入端與所述運算放大器的所述輸出端，一電阻R23的一端與一電源V。。相連，該電阻R23的另一端與所述溫度檢測單元電路的所述輸出端Vrat相連，一電阻R21的一端與所述電源V。。相連，該電阻R21的另一端通過一電阻R22接地，所述運算放大器的一反相輸入端連接于所述電阻R21與所述電阻R22之間，一電容C21與所述電阻R22相并聯(lián)。所述溫度檢測單元的電路整體上由三部分組成一 PTC熱敏電阻檢測部分201與一電容組成的濾波功能電路202及其一具有雙穩(wěn)態(tài)的電壓比較器203組成；雙穩(wěn)態(tài)的電壓比較器為滯回電壓比較器。本實施例中的該硬件控制過溫保護終端的溫度檢測單元工作原理如下 所述的溫度檢測單元包括比較器為運算放大器LM393(美國國家半導體公司生產(chǎn))，其中可設定 R21 = R22 = 100K，則 Veef = Vcc/2。R23 = R24 = 47K。Rt21 選擇 PTC (PositiveTemperature Coefficient,正溫度系數(shù))熱敏電阻，將Rt21放在CPU的旁邊或者CPU的背部，阻值隨著CPU的溫度的變化而變化。現(xiàn)假設當溫度為T2時候，阻值為R27，溫度為T1的時候阻值為R28。通過計算通過調(diào)整R25和R26為合適的阻值來控制LM393的輸出如圖3所示，使得當溫度等于T2的時候，LM393的同相輸入端電壓為Vth2，溫度檢測單元輸出電壓為VQH，當溫度降低等到T1的時候，LM393的同相端輸入電壓為Vthl，溫度控制單元輸出電壓為V。具體的計算如下。當溫度上升為T2時，Vwt輸出電壓假設為Vqh，此時LM393的同相端電壓為U+，反相端電壓為U-。此時熱敏電阻Rt21的阻值為R27，則有
—^~xVcc-U+
Vcc-U+ _ R2^R21M
Ti23 +^24^25
U =~^~XVcc =Vcc 121-2
DiD
^21 +^22U_ = U+1-3
—^~XVrr-Vrr/2Vcc 12 _ R2^R271-4
Ti23 +^24^25
Voh = Vcc -Xi^3 =0-75 X Fcc1-5
^23 +^24當溫度下降為T1時，Vwt輸出電壓假設為Va，此時LM393的同相端電壓為U+，反相
端電壓為U—。此時熱敏電阻Rt21的阻值為R28，假設R25和R26節(jié)點處的電壓為Uin，則有
現(xiàn)在R23和R24,以及PTC熱敏電阻Rt21在溫度為T2和T1時候的阻值R27與R28是已知的，Vcc的電壓直接連接到電源適配器和電池輸入端，即系統(tǒng)前端的DC-DC電源芯片的輸入端，如電壓太大也可采用適當電阻進行分壓調(diào)制。通過方程1-1、1_2、1-3可以給出1-4式，同時通過2-1、2_2、2-3、2_4式和方程1-4式可以得到合適的R25與R26的值，從而完成此電路的參數(shù)設定。其中C21與C22可選擇IOOOpF的電容，也可稍微調(diào)整。主要用來起到穩(wěn)壓濾波的作用。當然R23與R24的值也可以根據(jù)實際進行相關的調(diào)整再行計算R25與R26的值。圖3為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的溫度檢測單元輸出的溫度電壓傳輸特性。從理論分析得到，雙穩(wěn)態(tài)電壓比較器在溫度T2時，由公式1-5輸出高電壓值Vqh = O. 75VCC，在溫度T1時，由公式1-3輸出低電壓值= O。圖4為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的控制單元電路圖，控制單元主要通過一 N溝道型MOS管Ql來實現(xiàn)控制功能，該N溝道型MOS管的柵極連接于溫度檢測單元電路的輸出端Vwt，源極與地相連接，漏極連接在DC-DC電源芯片的使能端?？刂茊卧墓ぷ髟砻枋鰹楫敎囟葯z測單元輸出為\的時候，Ql關斷，后端的DC-DC電源芯片的使能端電壓直接由輸入電源提供，此時正常工作給系統(tǒng)正常供電；當溫度檢測單元輸出為Vffl的時候，Ql導通，使得DC-DC的使能端EN輸入為GND，從而使DC-DC不能工作，從而使后端系統(tǒng)不能開啟，此時溫度開始下降。DC-DC電源芯片的接通與關閉由接收使能端的控制信號控制，并將電源和適配器的電壓降到系統(tǒng)可使用的范圍，并根據(jù)控制信號決定是否給待測系統(tǒng)供電。圖5為本發(fā)明的硬件控制過溫保護終端的較佳實施例的溫度檢測單元另一電路圖，該溫度檢測單元的電路結構具體描述如下一電阻R57的一端與一電源V。。相連接，所述電阻R57的另一端通過一 PTC熱敏電阻Rt51與地相連接，還通過一電容C52與地相連接，又通過一電阻R51與一運算放大器的一反相輸入端連接，該運算放大器的一同相輸入端通過一電阻R52與一電容C51的一端相連,該電容C51另一端接地，所述運算放大器的一輸出端與一電阻R54的一端相連接，該電阻R54的另一端與所述溫度檢測單元的一輸出端Vrat相連，所述運算放大器的所述同相輸入端通過一電阻R53與所述溫度檢測單元的所述輸出端Vwt相連，一電阻R55的一端與一電源V。。相連，該電阻R55的另一端通過一電阻R56接地，兩個穩(wěn)壓管均具有一陰極，所述兩個穩(wěn)壓管的所述陰極相連組成一電壓限幅元件Dz，該電壓限幅元件Dz —端與所述溫度檢測單元電路的所述輸出端Vrat相連，所述電壓限幅元件Dz另一端連接于所述電阻R55與所述電阻R56之間。
所述溫度檢測單元的電路整體上由三部分組成一 PTC熱敏電阻檢測部分501與一電容組成的濾波功能電路502及其一具有雙穩(wěn)態(tài)的電壓比較器503組成；雙穩(wěn)態(tài)的電壓比較器為滯回電壓比較器。該硬件控制過溫保護終端的溫度檢測單元工作原理如下正向過程的閾值為
權利要求
1.一種硬件控制的過溫保護終端，其特征在于，該硬件控制的過溫保護終端包括 一溫度檢測單元，用于檢測一待測系統(tǒng)的溫度，并將檢測到的所述待測系統(tǒng)的溫度轉化成一電壓信號； 一 DC-DC電源芯片，用于給所述待測系統(tǒng)供電； 一控制單元，用于接收所述溫度檢測單元輸出的所述電壓信號并控制是否給所述待測系統(tǒng)供電； 其中所述溫度檢測單元、所述控制單元以及所述DC-DC電源芯片依次連接。
2.如權利要求I所述的硬件控制的過溫保護終端，其特征在于，該溫度檢測單元為一PTC熱敏電阻(Rt21)的一端與一電源(V。。)相連接，該PTC熱敏電阻(Rt21)的另一端通過一電阻(R26)與地相連接，還通過一電容(C22)與地相連接，又通過一電阻(R25)與一運算放大器的一同相輸入端連接，該運算放大器的一輸出端與該溫度檢測單兀的一輸出端(Vtjut)相連接，一電阻(R24)跨接于所述運算放大器的所述同相輸入端與所述運算放大器的所述輸出端，一電阻(R23)的一端與一電源(V。。)相連，該電阻(R23)的另一端與所述溫度檢測單元電路的所述輸出端(V。」相連，一電阻(R21)的一端與所述電源(V。。)相連，該電阻(R21)的另一端通過一電阻(R22)接地，所述運算放大器的一反相輸入端連接于所述電阻(R21)與所述電阻(R22)之間，一電容(C21)與所述電阻(R22)相并聯(lián)。
3.如權利要求I所述的硬件控制的過溫保護終端，其特征在于，該溫度檢測單元為一電阻(R57)的一端與一電源(V。。)相連接，所述電阻(R57)的另一端通過一 PTC熱敏電阻(R151)與地相連接，還通過一電容(C52)與地相連接，又通過一電阻(R51)與一運算放大器的一反相輸入端連接，該運算放大器的一同相輸入端通過一電阻(R52)與一電容(C51)的一端相連，該電容(C51)另一端接地，所述運算放大器的一輸出端與一電阻(R54)的一端相連接，該電阻(R54)的另一端與所述溫度檢測單元的一輸出端(Vwt)相連，所述運算放大器的所述同相輸入端通過一電阻(R53)與所述溫度檢測單元的所述輸出端(Vwt)相連，一電阻(R55)的一端與一電源(V。。)相連，該電阻(R55)的另一端通過一電阻(R56)接地，兩個穩(wěn)壓管均具有一陰極，所述兩個穩(wěn)壓管的所述陰極相連組成一電壓限幅元件(Dz)，該電壓限幅元件(Dz) 一端與所述溫度檢測單元電路的所述輸出端(Vwt)相連，所述電壓限幅元件(Dz)另一端連接于所述電阻(R55)與所述電阻(R56)之間。
4.如權利要求2或3所述的硬件控制的過溫保護終端，其特征在于，所述溫度檢測單元由一 PTC熱敏電阻檢測部分與一滯回電壓比較器及其一濾波功能電路組成，所述PTC熱敏電阻檢測部分、滯回電壓比較器及其濾波功能電路依次連接。
5.如權利要求I所述的硬件控制的過溫保護終端，其特征在于，所述控制單元為一N溝道型MOS管，該N溝道型MOS管的一柵極連接于所述溫度檢測單元電路的一輸出端(Vwt)，該N溝道型MOS管的一源極與地相連接，該N溝道型MOS管的一漏極連接在DC-DC電源芯片的一使能端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硬件控制的過溫保護終端，該硬件控制的過溫保護終端包括一溫度檢測單元，用于檢測一待測系統(tǒng)的溫度，并將檢測到的所述待測系統(tǒng)的溫度轉化成一電壓信號；一DC-DC電源芯片，用于給所述待測系統(tǒng)供電；一控制單元，用于接收所述溫度檢測單元輸出的所述電壓信號并控制是否給所述待測系統(tǒng)供電；其中所述溫度檢測單元、所述控制單元以及所述DC-DC電源芯片依次連接。本發(fā)明提出了一種純硬件的過溫保護控制終端，當溫度超過預設定極限值的時候，通過硬件控制的過溫保護終端直接關斷系統(tǒng)的總電源，對系統(tǒng)硬件進行保護；當溫度恢復到合理的范圍后再自動打開電源，使系統(tǒng)可以順利有效的開機工作。
文檔編號G01K7/24GK102957129SQ20111023804
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年8月18日
發(fā)明者徐建紅 申請人:上海晨興希姆通電子科技有限公司