CN110132444B - 温度检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度检测电路，包括：可控电流源模块、电流源调节模块、热敏电阻及ADC模块，其中，可控电流源模块具有多个电流档位，在电流源调节模块的控制下输出其中一个档位的电流，该电流在热敏电阻上产生一个检测电压信号；电流源调节模块，用于根据检测电压信号输出控制信号，去控制可控电流源模块输出多个电流档位的其中一个档位的电流，使检测电压信号满足ADC模块的输入范围；ADC模块，用于当检测电压信号满足输入范围时，根据检测电压信号反推出温度。本发明能够扩大温度检测范围。

Description

温度检测电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种温度检测电路。
背景技术
为了保证手机设备、智能终端设备或电池等的工作安全，会对这些设备的温度进行检测。目前应用最多的是通过电阻分压方案实现，具体的温度检测电路如图1所示，上拉电阻R1和NTC(负温度系数)热敏电阻串联接在电源VCC和地之间，ADC模块根据NTC热敏电阻上的电压VOUT，即可反推出当前的温度，从而实现温度检测。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
由于电源和上拉电阻都是固定的，在温度变化范围较大时，热敏电阻的阻值是一个很宽的范围，从而导致NTC热敏电阻上的电压值也是一个很宽的范围，有可能超出了ADC模块的检测范围，因此现有的温度检测电路的可检测温度范围较小。
发明内容
本发明提供的温度检测电路，能够扩大温度检测范围。
本发明提供一种温度检测电路，包括：可控电流源模块、电流源调节模块、热敏电阻及ADC模块，其中，
所述可控电流源模块，具有多个电流档位，在所述电流源调节模块的控制下输出其中一个档位的电流；
所述热敏电阻的一端接地，另一端与所述可控电流源模块的输出端连接，利用所述可控电流源模块输出的电流产生一个检测电压信号；
所述电流源调节模块，用于根据所述检测电压信号输出控制信号，所述控制信号用于控制所述可控电流源模块输出多个电流档位的其中一个档位的电流，使所述检测电压信号满足所述ADC模块的输入范围；
所述ADC模块，用于当所述检测电压信号满足所述ADC模块的输入范围时，根据所述检测电压信号反推出温度。
可选地，所述可控电流源模块包括并联的多条电流源支路，不同的电流源支路用于输出不同档位的电流，各条所述电流源支路的输入端接于一点，形成第一公共端，所述第一公共端与电源连接，各条所述电流源支路的输出端接于一点，形成第二公共端，所述第二公共端与所述热敏电阻连接。
可选地，以多条所述电流源支路的其中一条电流源支路为基准支路，所述基准支路的输出电流为基准电流，其余各条电流源支路中的一部分支路以所述基准电流为基准，依次增加输出电流，另一部分支路以所述基准电流为基准，依次减小输出电流。
可选地，所述电流源支路包括电流源和N型MOS管，所述电流源的输入端与所述电源连接，所述电流源的输出端与所述N型MOS管的漏极连接，所述N型MOS管的栅极接入所述电流源调节模块输出的控制信号，所述N型MOS管的源极与所述热敏电阻连接。
可选地，所述电流源调节模块包括第一电压比较器、第二电压比较器及逻辑运算单元，其中，
所述第一电压比较器，用于比较所述检测电压信号和第一阈值信号，当所述检测电压信号小于所述第一阈值信号时，所述第一电压比较器输出高电平信号，当所述检测电压信号大于所述第一阈值信号时，所述第一电压比较器输出低电平信号；
所述第二电压比较器，用于比较所述检测电压信号和第二阈值信号，当所述检测电压信号大于所述第二阈值信号时，所述第二电压比较器输出高电平信号，当所述检测电压信号小于所述第二阈值信号时，所述第二电压比较器输出低电平信号，其中所述第一阈值信号小于所述第二阈值信号；
所述逻辑运算单元，用于根据所述第一电压比较器输出的电平信号和所述第二电压比较器输出的电平信号，生成包括一组电平信号的控制信号，所述控制信号用于接通多条所述电流源支路的其中一条电流源支路。
可选地，所述逻辑运算单元，还用于在默认情况下输出包括一组电平信号的控制信号，所述控制信号用于接通所述基准支路。
可选地，所述可控电流源模块与所述电流源调节模块集成在一个芯片内。
本发明提供的温度检测电路，从多条电流源支路中选择其中一条支路接通，使该条电流源支路在热敏电阻上产生的电压满足ADC模块的输入范围，通过电流源支路的切换，能够保证在一个很宽的温度范围内，热敏电阻上的电压值始终满足ADC模块的输入范围，与现有技术相比，解决了温度检测区间窄的问题，扩大了温度检测范围。进一步的，由于将热敏电阻上的电压值限制在一个最合理的范围，温度检测精度高。
附图说明
图1为现有的温度检测电路的结构示意图；
图2为本发明的温度检测电路的一个实施例的结构示意图；
图3为本发明的温度检测电路的另一个实施例的结构示意图；
图4为本发明的温度检测电路的再一个实施例的结构示意图；
图5为本发明的温度检测电路的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种温度检测电路，如图2所示，包括：可控电流源模块21、电流源调节模块22、热敏电阻23及ADC模块24，其中，
可控电流源模块21，具有多个电流档位，受电流源调节模块22的控制，在电流源调节模块22的控制下输出其中一个档位的电流；
热敏电阻23采用负温度系数(NTC)的热敏电阻，热敏电阻23的一端接地，另一端与可控电流源模块21的输出端连接，利用可控电流源模块21输出的电流产生一个检测电压信号VOUT；
电流源调节模块22，用于根据检测电压信号VOUT输出控制信号CUR_SEL，该控制信号CUR_SEL用于控制可控电流源模块21输出多个电流档位的其中一个档位的电流，使检测电压信号VOUT满足ADC模块24的输入范围；
ADC模块24，用于当检测电压信号VOUT满足ADC模块24的输入范围时，根据检测电压信号VOUT反推出温度。
在实际设计时，我们可以将可控电流源模块21与电流源调节模块22集成在一个芯片内。
可选地，可控电流源模块21包括并联的多条电流源支路，不同的电流源支路用于输出不同档位的电流，各条电流源支路的输入端接于一点，形成第一公共端，第一公共端与电源连接，各条电流源支路的输出端接于一点，形成第二公共端，第二公共端与热敏电阻连接。
假设可控电流源模块21在电流源调节模块22控制下可输出I0,I0/2,I0/22，I0/23，……以及I0*2,I0*22,I0*23,……多个档位的电流，每个档位对应一条电流源支路，其中以输出电流为I0的电流源支路为基准支路，即以I0为默认档位的电流，也是基准电流，其余档位的电流都是以I0为基准，按2的指数函数增加或者减小。
如图3所示，以三条电流源支路为例，每条电流源支路包括电流源和N型MOS管，电流源的输入端与电源VCC连接，电流源的输出端与N型MOS管的漏极连接，N型MOS管的栅极接入电流源调节模块22输出的控制信号，N型MOS管的源极与热敏电阻连接。
该实施例中，三条不同电流源支路所包括的电流源分别输出不同的电流，分别记为I0,I0/2以及I0*2,I0为基准电流，控制信号包括三个电平信号，分别控制三条不同电流源支路所包括的N型MOS管，三个电平信号中只有一个是高电平信号，其余都是低电平信号，从而保证了只接通一条电流源支路。默认情况下，先接通输出电流为I0的电流源支路，即可控电流源模块21输出基准电流I0。
同理的，如图4所示，以五条电流源支路为例，五条不同电流源支路所包括的电流源分别输出不同的电流，分别记为I0，I0/2,I0/22，以及I0*2,I0*22,I0为基准电流，控制信号包括五个电平信号，分别控制不同的电流源支路，其中只有一个电平信号是高电平信号，保证高电平信号控制的支路接通，其余的支路都断开，默认情况下，先接通输出电流为I0的电流源支路。
进一步地，参考图3或图4，电流源调节模块22包括第一电压比较器U0、第二电压比较器U1及逻辑运算单元U2，其中，
第一电压比较器U0，用于比较检测电压信号VOUT和第一阈值信号，U0的“+”输入端接入第一阈值信号，U0的“-”输入端接入检测电压信号VOUT，当检测电压信号小于第一阈值信号时，U0的输出信号S0为高电平，当检测电压信号大于第一阈值信号时，U0的输出信号S0为低电平；
第二电压比较器U1，用于比较检测电压信号VOUT和第二阈值信号，U1的“+”输入端接入检测电压信号，U1的“-”输入端接入第二阈值信号，当检测电压信号大于第二阈值信号时，U1的输出信号S1为高电平信号，当检测电压信号小于第二阈值信号时，U1的输出信号S1为低电平信号；
逻辑运算单元U2，用于根据第一电压比较器U0输出的电平信号S0和第二电压比较器U1输出的电平信号S1，生成包括一组电平信号的控制信号，该控制信号中的不同电平信号分别控制不同的电流源支路，只有一个是高电平信号，接通多条电流源支路的其中一条电流源支路。在默认情况下，逻辑运算单元U2输出的控制信号先接通输出电流为I0的电流源支路，然后再根据检测电压信号VOUT去判断是否切换电流源支路。
本实施例中，第一阈值信号为0.2V，第二阈值信号为1.2V，这两个阈值是根据ADC模块的输入范围来设计的，因此0.2V～1.2V是ADC模块的输入范围。
本发明实施例提供的温度检测电路，从多条电流源支路中选择其中一条支路接通，使该条电流源支路在热敏电阻上产生的电压满足ADC模块的输入范围，通过电流源支路的切换，能够保证在一个很宽的温度范围内，热敏电阻上的电压值始终满足ADC模块的输入范围，与现有技术相比，解决了温度检测区间窄的问题，扩大了温度检测范围(手机设备可以做到-40℃到95℃)，调节电流源参数可使温度检测范围更广。进一步的，由于将热敏电阻上的电压值限制在一个最合理的范围，温度检测精度高。该方案高低温下温度检测的分辨率都很高(大于8mV)，高低温下温度检测精度都很精准(小于1.5℃)。
另外，本发明不仅可应用到手机通讯设备温度检测，也可适当修改技术参数应用到其他智能终端设备领域的温度检测，从而实现了对手机设备、智能终端设备以及电池的从低温到高温范围更广的温度区间的温度检测。
上述实施例中的温度检测电路的工作原理如图5所示：
电流源调节模块22默认情况下接通输出电流为I0的电流源支路，当检测到I0在热敏电阻上产生的检测电压信号在[0.2,1.2]区间范围，不需要切换电流源支路；
当检测到I0在热敏电阻上产生的检测电压信号<0.2V时，电流源调节模块22发出控制信号，将可控电流源模块21依次切换到I0*2,I0*22,I0*23..，直到满足>0.2V；
当检测到I0热敏电阻上产生的检测电压信号>1.2V时，电流源调节模块22发出控制信号，将可控电流源模块21依次切换到I0/2,I0/22，I0/23...，直到满足<1.2V。
具体地，如25℃时标准阻值为10K的NTC热敏电阻在-20℃下，RNTC＝68.23K，若默认档位I0＝40uA，那么VNTC＝40uA*68.23K＝2.7V>1.2V,减小一档位到20uA，VNTC＝20uA*68.23K＝1.35V>1.2V，再减小一档位到10uA，VNTC＝10uA*68.23K＝0.682V，在[0.2,1.2]区间范围，满足ADC模块的输入范围。并且根据10KNTC的电阻特性，在-30℃到8℃区间使用10uA电流源，都可满足该区间范围要求，实现该温度区间的检测。
可以看出，本发明的温度检测电路通过切换电流源支路，能够保证整个温度检测范围内，检测电压信号始终满足ADC模块的输入范围，满足不同温度的检测需求，从而扩大了温度检测范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种温度检测电路，其特征在于，包括：可控电流源模块、电流源调节模块、热敏电阻及ADC模块，其中，
所述可控电流源模块，包括并联的多条电流源支路，每条电流源支路用于输出不同档位的电流；
所述热敏电阻的一端接地，另一端与所述可控电流源模块的输出端连接，利用所述可控电流源模块输出的电流产生一个检测电压信号；
所述电流源调节模块，用于根据所述检测电压信号输出控制信号，所述控制信号用于控制所述可控电流源模块选择多个电流档位的其中一个档位的电流进行输出，以对所述检测电压信号实现调节使所述检测电压信号满足所述ADC模块的输入范围；
所述ADC模块，用于当所述检测电压信号满足所述ADC模块的输入范围时，根据所述检测电压信号反推出温度。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述可控电流源模块各条所述电流源支路的输入端接于一点，形成第一公共端，所述第一公共端与电源连接，各条所述电流源支路的输出端接于一点，形成第二公共端，所述第二公共端与所述热敏电阻连接。
3.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，以多条所述电流源支路的其中一条电流源支路为基准支路，所述基准支路的输出电流为基准电流，其余各条电流源支路中的一部分支路以所述基准电流为基准，依次增加输出电流，另一部分支路以所述基准电流为基准，依次减小输出电流。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述电流源支路包括电流源和N型MOS管，所述电流源的输入端与所述电源连接，所述电流源的输出端与所述N型MOS管的漏极连接，所述N型MOS管的栅极接入所述电流源调节模块输出的控制信号，所述N型MOS管的源极与所述热敏电阻连接。
5.根据权利要求4所述的温度检测电路，其特征在于，所述电流源调节模块包括第一电压比较器、第二电压比较器及逻辑运算单元，其中，
所述第一电压比较器，用于比较所述检测电压信号和第一阈值信号，当所述检测电压信号小于所述第一阈值信号时，所述第一电压比较器输出高电平信号，当所述检测电压信号大于所述第一阈值信号时，所述第一电压比较器输出低电平信号；
所述第二电压比较器，用于比较所述检测电压信号和第二阈值信号，当所述检测电压信号大于所述第二阈值信号时，所述第二电压比较器输出高电平信号，当所述检测电压信号小于所述第二阈值信号时，所述第二电压比较器输出低电平信号，其中所述第一阈值信号小于所述第二阈值信号；
所述逻辑运算单元，用于根据所述第一电压比较器输出的电平信号和所述第二电压比较器输出的电平信号，生成包括一组电平信号的控制信号，所述控制信号用于接通多条所述电流源支路的其中一条电流源支路。
6.根据权利要求5所述的温度检测电路，其特征在于，
所述逻辑运算单元，还用于在默认情况下输出包括一组电平信号的控制信号，所述控制信号用于接通所述基准支路。
7.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述可控电流源模块与所述电流源调节模块集成在一个芯片内。
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