CN2927147Y

CN2927147Y - 二极管全温度补偿装置

Info

Publication number: CN2927147Y
Application number: CN 200620043996
Authority: CN
Inventors: 宋群; 王�琦; 谢芳; 黄德松; 徐琦
Original assignee: Bailitong Electronic Co Ltd (shanghai)
Current assignee: Bailitong Electronic Co Ltd (shanghai)
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2016-07-18

Abstract

一种涉及带有正温度系数的发热体的温控器用半导体集成电路，尤指一种应用于集成电路温度检测部分利用二极管对称性作全温度补偿，您使温度测试更精确的二极管全温度补偿装置。该装置由正温度系数发热体、加热控制可控硅、取样电阻、截流二极管，电压比较器，电压开关及电源等部件组成，该置的集成电路由第一串联回路第二串联网络组成，主要解决无感温控产品的传统测温方法带来的测温结果会受到环境温度影响的等有关技术问题。本实用新型的优点：成功的解决了无感温控产品的传统测温方法带来的测温结果受到环境温度影响的问题；关键是引入补偿二极管和补偿电阻，使产品在全温度范围内得到补偿等有益效果。

Description

二极管全温度补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种带有正温度系数的发热体的温控器(或其它电器)用半导体集成电路，尤指一种应用于集成电路温度检测部分利用二极管对称性作全温度补偿，您使温度测试更精确的二极管全温度补偿装置。

背景技术

利用带有正温度系数的发热体实现温度控制的的电子产品现已广泛应用于人们的生活中。如卷发器，直发器，电热毯等。

在这些产品中发热体既作为发热元件又作为测温元件，不需另外的温度传感器，该类温控器产品(以下称作：无感温控产品)具有温度控制稳定，控制电路结构简单，安全可靠等优势。

应用于无感温控产品的传统的温度测试电路大都由取样电路、参考电路和电压比较器组成，在取样网络中为阻止高压进入集成电路，须串入一个截流二极管，由于二极管温度漂移的特点，会带来测试上的误差。而传统电路一般忽略这一误差，这样就会造成温度控制的偏差。如果客户对温度精度要求严格的话，这类加热器产品就很难达到要求，本实用新型有效地解决了这一问题，可以使测试温度精准且不受环境温度影响。

发明内容

为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种引入补偿二极管和补偿电阻的集成电路，使产品在全温度范围内得到补偿的二极管全温度补偿装置。

本实用新型要解决的技术问题是：主要解决无感温控产品的传统测温方法带来的测温结果会受到环境温度影响的等有关技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置由正温度系数发热体、加热控制可控硅、取样电阻、截流二极管，电压比较器，电压开关及电源等部件组成，该装置的集成电路由第一串联回路第二串联网络组成，其中：

第一串联回路依次由取样电阻RA、截流二极管D1和发热体H串接组成；第二串联网络依次由参考电阻网络RF1、RF2与补偿二极管D2串接组成；补偿电阻RX与串联电阻网络RF1、RF2的两个端口相并联；第一串联回路发热体H的另一端和第二串联网络二极管D2的负极端分别接地GND；第一串联回路取样电阻RA的另一端与电源VCC相连；第二串联网络参考电阻RF1的另一端与电源VCC相连；比较器U的一个输入端与二极管D1的正端及取样电阻RA相连接，比较器U的另一个输入端与参考电阻RF1及RF2相连接；加热控制可控硅SCR的负端与发热体H相连接，另一端与交流电源L线相连接。

所述的二极管全温度补偿装置的截流二极管D1和补偿二极管D2的两个正向电压降相同。

所述的二极管全温度补偿装置的补偿电阻RX选为不为零，且为可调节电阻。

所述的二极管全温度补偿装置的比较器U的两个输入端电压一致。

所述的二极管全温度补偿装置的控制可控硅SCR在加热时导通，二极管D1截止；在测温时偏置开关K导通，控制可控硅SCR截止。

本实用新型的关键是引入补偿二极管和补偿电阻，使产品在全温度范围内得到补偿。

按照本实用新型的温度检测电路由正温度系数发热体H，加热控制可控硅SCR，取样电阻RA，参考电阻网络RF1、RF2，补偿电阻RX，截流二极管D1，补偿二极管D2，电压比较器U，偏置电压开关K和电源VCC组成，其特征是：取样电阻RA、二极管D1和发热体H构成串联回路一；参考电阻网络RF1、RF2与二极管D2构成串联网络二；补偿电阻RX与串联电阻网络RF1、RF2的两个端并联；串联的端头分别与GND及偏置电压开关K的一端相连；偏置开关的另一端和电源VCC相连；比较器U的一个输入端与二极管D1的正端及取样电阻RA相连；比较器U的另一个输入端与参考电阻RF1及RF2相连；加热控制可控硅SCR的负端与发热体H相连，另一端与交流电源L线相连。

加热时加热可控硅SCR导通，二极管D1截止；测温时偏置开关K导通，SCR截止。适当选取取样电阻RA、参考电阻RF1、RF2，使达到设定温度时，比较器U的两个输入端电压一致。选取不同的补偿电阻RX，可以调节通过二极管D2的电流；此时RF1、RF2构成的分压电阻网络的分压系数保持不变；适当选取补偿电阻RX，可以使二极管D1与D2的电压降在任何环境温度下保持一致，达到全温度补偿的目的。

本实用新型的有益效果是：该装置成功的解决了无感温控产品的传统测温方法带来的测温结果受到环境温度影响的问题；关键是引入补偿二极管和补偿电阻，使产品在全温度范围内得到补偿等有益效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1为传统的全温度测试电路结构原理图；

附图2为本实用新型全温度测试电路结构原理图；

附图3为本实用新型加热控制电路结构原理图；

附图4为本实用新型温度测试电路原理图；

附图5为本实用新型实施例之一的电路原理图；

附图6为本实用新型实施例之二的电路原理图；

附图中标号说明：

10-第一串联回路；

20-第二串联网络；

具体实施方式

请参阅附图2、3、4、5、6所示，本实用新型由正温度系数发热体、加热控制可控硅、取样电阻、截流二极管，电压比较器，电压开关及电源等部件组成，该装置的集成电路由第一串联回路(10)第二串联网络(20)组成，其中：

第一串联回路(10)依次由取样电阻RA、截流二极管D1和发热体H串接组成；第二串联网络(20)依次由参考电阻网络RF1、RF2与补偿二极管D2串接组成；补偿电阻RX与串联电阻网络RF1、RF2的两个端口相并联；第一串联回路(10)发热体H的另一端和第二串联网络(20)二极管D2的负极端分别接地GND；第一串联回路(10)取样电阻RA的另一端与电源VCC相连；第二串联网络(20)参考电阻RF1的另一端与电源VCC相连；比较器U的一个输入端与二极管D1的正端及取样电阻RA相连接，比较器U的另一个输入端与参考电阻RF1及RF2相连接；加热控制可控硅SCR的负端与发热体H相连接，另一端与交流电源L线相连接。

所述的二极管全温度补偿装置的补偿电阻RX选为不为零，且为可调节至无穷大的电阻。

本实用新型的具体结构特征如下：

1)、无感温控产品的结构特点

无感温控产品都利用发热体本身进行加温和测温。由于这类发热体电阻值具有正温度系数特性，随着温度的升高电阻也会不断变大，这也是同时可以作为测温元件的基础。通过电路把该电阻值的变化转化为电压信号的变化，和设定温度所对应的参考电压进行比较，就可以判断PTC发热体的温度。

2)、加热控制电路

请参阅附图3所示，控制加热电路一般采用可控硅SCR为加热控制器，当驱动SCR的GATE信号有效时，SCR导通，发热体H加热；当驱动SCR的GATE信号无效时，SCR导通，发热体H停止加热。

3)、温度测试电路

请参阅附图4所示，温度测试电路由取样电阻RA，发热体H，参考电阻RF1、RF2，和比较器U组成。电阻RA、发热体H构成取样回路，电阻RF1、RF2构成参考回路。取样电压为V1，参考电压为V2，当V1＝V2时，比较器的输出开始翻转即表示发热体达到设定温度。

以下式中RA、RH、RF1、RF2、VCC、VD1、VD2分别代表电阻RA的电阻值、发热体H的电阻值、电阻RF1的电阻值、电阻RF2电阻值和取样电源VCC的电压。(以后相同)

V1＝VCC*RH/(RA+RH)

V2＝VCC*RF2/(RF1+RF2)

V1＝V2

VCC*RH/(RA+RH)＝VCC*RF2/(RF1+RF2)

由上式可以解得：

RH＝RA*(RF2/RF1)

从计算结果中可以看出测试出的发热体的电阻值只与RA的电阻值及RF1与RF2的比值有关。

4)、分时控制加热、测温

温度测试电路工作时，要求PTC发热体停止加热，否则加热电流将会叠加在采样电流上，造成温度测试的不准确。因此加热控制电路和温度测试电路须分时工作，既加热控制电路工作时温度测试电路停止，温度测试电路工作时加热控制电路停止。

5)、传统电路的缺点

请参阅附图1所示，传统的电路结构一般由正温度系数发热体H，加热控制可控硅SCR，取样电阻RA，参考电阻网络RF1、RF2，截流二极管D1，电压比较器U，偏置电压开关K和电源VCC组成。电阻RA、二极管D1和发热体H构成取样回路；RF1、RF2构成参考回路，通过对取样电压与参考电压的比较就可以完成对发热体的温度测试。

电路中的截流二极管D1的作用是阻止高电压进入低压电路部分，避免电路的损坏。但二极管的温度离散性很大，在同样的采样电流下，二极管的压降VD1随环境温度的升高呈下降趋势，这将造成温度测试的准确性随环境温度的变化而降低。

V1＝(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)+VD1

V2＝VCC*RF2/(RF1+RF2)

V1＝V2

(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)+VD1＝VCC*RF2/(RF1+RF2)

由上式可以解得：

RH＝RA*(RF2/RF1)-RA*(1+(RF2/RF1))*(VD1/VCC)

从计算结果中可以看出测试出的发热体的电阻值除了与RA的电阻值及RF1与RF2的比值有关外，还与VD1与VCC的比值有关。

6)、全温度补偿

本实用新型是在传统电路基础上，增加了补偿电路。补偿电路由电阻RX和补偿二极管D2组成，

这里截流二极管D1与补偿二极管D2采用同型号的二极管，当流过D1与D2的电流相同时，在任何环境温度下所产生的二极管压降VD1、VD2相等；此时RF1、RF2构成的分压电阻网络的分压系数保持不变。

补偿电阻RX与参考电阻RF1、RF2并联的总电阻值为总阻值1，取样电阻RA与发热体H的串联总电阻值为总阻值2，当这两个总电阻相等时，流过D1、D2的电流也相等。

通过计算可以得到RX和RH的阻值：

RX*(RF1+RF2)/(RX+RF1+RF2)＝RA+RH

RX＝(RA+RH)*(RF1+RF2)/(RF1+RF2-RA-RH) ③

V1＝(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)+VD1

V2＝(VCC-VD2)*RF2/(RF1+RF2)+VD2

V1＝V2

(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)＝(VCC-VD2)*RF2/(RF1+RF2) ①

VD1＝VD2 ②

由上面①、②式可以解得：

RH＝RA*(RF2/RF1)

代入③式可得：

RX＝RA*(RF1+RF2)/(RF1-RA)

本实用新型的应用实例

应用1：

当截流二极管D1与补偿二极管D2采用不同型号的二极管时，可以根据所选二极管的特性参数，得到补偿二极管与截流二极管的额定工作电流，计算出它们的比值n，通过它们的工作电流比值关系计算出RX的值.

设流过D1、D2的实际电流分别为I1、I2。

I1＝(VCC-VD1)/(RA+RH)

I2＝(VCC-VD2)/(RX*(RF1+RF2)/(RX+RF1+RF2))

I1/I2＝n

V1＝(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)+VD1

V2＝(VCC-VD2)*RF2/(RF1+RF2)+VD2

V1＝V2

(VCC-VD1)*RH/(RA+RH)＝(VCC-VD2)*RF2/(RF1+RF2)

VD1＝VD2

由以上式中可以计算出：

RH＝RA*RF2/(RF1+RF2)

RX＝n*RA*(RF1+RF2)/(RF1-n*RA)

应用2：

请参阅附图5所示，在二极管D1到发热体H之间串联一个电阻RB，选取适当的RB阻值，可以适应不同温度系数的发热体。

应用3：

请参阅附图6所示，在比较器与参考电阻RF1、RF2相连的一端，设置一些多路选择开关分别接入不同的参考电压，可以使产品具有不同温度设定的功能。

本实用新型的保护范围：

一种集成电路装置，作用于温度检测电路部分。它由正温度系数发热体H，加热控制可控硅SCR，取样电阻RA，参考电阻网络RF1、RF2，补偿电阻RX，二极管D1、D2，电压比较器U，偏置电压开关K和电源VCC组成，其特征是：取样电阻RA、二极管D1和发热体H构成串联回路一；参考电阻网络RF1、RF2与二极管D2构成串联网络二；补偿电阻RX与串联电阻网络RF1、RF2的两个端并联；串联的端头分别与GND及偏置电压开关K的一端相连；偏置开关的另一端和电源VCC相连；比较器U的一个输入端与二极管D1的正端及取样电阻RA相连；比较器U的另一个输入端与参考电阻RF1及RF2相连；加热控制可控硅SCR的负端与发热体H相连，另一端与交流电源L线相连。

选取不同的补偿电阻RX，可以调节通过二极管D2的电流；此时RF1、RF2构成的分压电阻网络的分压系数保持不变；适当选取补偿电阻RX，可以使二极管D1与D2的电压降在任何环境温度下保持一致。

适当选取取样电阻RA、参考电阻RF1、RF2，使达到设定温度时，比较器U的两个输入端电压一致。

加热时加热可控硅SCR导通，二极管D1截止；测温时偏置开关K导通，SCR截止。

Claims

1、一种二极管全温度补偿装置，该装置有正温度系数发热体、加热控制可控硅、取样电阻、截流二极管，电压比较器，电压开关及电源，其特征在于：该装置的集成电路由第一串联回路(10)第二串联网络(20)组成，其中：

2、根据权利要求1所述的二极管全温度补偿装置，其特征在于：所述的截流二极管D1和补偿二极管D2的两个正向电压降相同。

3、根据权利要求1所述的二极管全温度补偿装置，其特征在于：所述的补偿电阻RX选为不为零，且为可调节电阻。

4、根据权利要求1所述的二极管全温度补偿装置，其特征在于：所述的比较器U的两个输入端电压一致。

5、根据权利要求1所述的二极管全温度补偿装置，其特征在于：所述的控制可控硅SCR在加热时导通，二极管D1截止；在测温时偏置开关K导通，控制可控硅SCR截止。