CN102109864B - 温度控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种温度控制电路，包括一微处理器；一第一温度侦测单元，用于侦测一电子设备的内部温度并输出相应的第一、第二侦测信号及当该内部温度高于以第一指定温度时输出一第三侦测信号给微处理器使其输出停止加热信号；一保护单元，用于接收第一、第二侦测信号及一来自微处理器的锁定信号，使微处理器在该内部温度高于第一指定温度时才能开机；一第二温度侦测单元，用于侦测该内部温度，并输出相应的第四侦测信号给微处理器使其在该内部温度低于第二指定温度时输出一加热信号；一加热单元，用于接收所述停止加热信号及加热信号以控制该内部温度。本发明温度控制电路可使电子设备在低温的环境中正常开机，且在开机后保持正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度控制电路。
背景技术
现有电子设备的大多数元件都是在0-70℃的环境中才能正常工作，这导致电子设备在低温的环境中无法启动或正常工作。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可使电子设备在低温环境中正常运行的温度控制电路。
一种温度控制电路，包括：
一微处理器；
一加热单元；
一保护单元，用于控制微处理器的工作状态；
一第一温度侦测单元，用于侦测一电子设备的内部温度，当所述电子设备的内部温度小于一第一指定温度时，所述第一温度侦测单元输出一第一侦测信号给所述保护单元，同时所述微处理器输出一加热信号控制所述加热单元加热；当所述电子设备的内部温度达到所述第一指定温度时，所述第一温度侦测单元输出一第二侦测信号给所述保护单元以及一第三侦测信号给所述微处理器，所述保护单元接收到所述第二侦测信号即控制微处理器工作以启动电子设备，所述微处理器接收到第三侦测信号即输出一停止加热信号以控制所述加热单元停止工作；及
一第二温度侦测单元，在电子设备启动后用于侦测所述电子设备的内部温度，并在所述电子设备的内部温度低于一第二指定温度时输出一第四侦测信号给所述微处理器，使得所述微处理器输出所述加热信号以控制所述加热单元工作。
在所述电子设备正常开机前，本发明温度控制电路通过保护单元接收来自所述第一温度侦测单元的第一侦测信号并输出所述复位信号使所述微处理器在所述电子设备的内部温度达到所述上限温度之前无法正常开机，同时通过所述加热器进行加热使所述电子设备的内部温度升高，当所述电子设备的内部温度达到所述上限温度时所述保护单元控制所述微处理器正常开机，然后本发明温度控制电路通过所述第一温度侦测单元及下限温度单元侦测所述电子设备的内部温度并输出相应的第三及第四侦测信号给所述微处理器，所述微处理器根据所述第三及第四侦测信号输出所述加热信号及停止加热信号来控制所述加热器加热及停止加热，使所述电子设备的内部温度维持在所述上限温度及下限温度之间，从而实现使所述电子设备在低温环境中可以正常开机以及在开机后正常工作。
附图说明
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1是本发明温度控制电路的方框图。
图2是本发明温度控制电路的较佳实施方式的电路图。
主要元件符号说明
| 微处理器 | 10 |
| 第一温度侦测单元 | 20 |
| 保护单元 | 30 |
| 第二温度侦测单元 | 40 |
| 加热单元 | 50 |
| 比较器 | U1、U2 |
| 加热器 | U3 |
| 场效应管 | T1、T2、T3 |
| 热敏电阻 | RT1、RT2 |
| 按键开关 | S |
| 电容 | C |
| 二极管 | D |
| 电阻 | R1R7 |
| 滑动变阻器 | R8、R9 |
| 电源 | Vcc |
请参照图1，本发明温度控制电路设在电子设备内部，当所述电子设备处于低温环境中时，本发明温度控制电路用于给所述电子设备提供适合的工作温度使电子设备能够正常运行。本发明温度控制电路的较佳实施方式包括一微处理器10、一第一温度侦测单元20、一保护单元30、一第二温度侦测单元40及一加热单元50。所述第一温度侦测单元20与所述微处理器10及所述保护单元30连接，所述保护单元30与所述微处理器10连接，所述第二温度侦测单元40与所述微处理器10连接，所述加热单元50与所述微处理器10连接。所述微处理器10同时也是所述电子设备的功能电路的一部分，所述微处理器10正常启动时，所述电子设备才能正常运行，例如微处理器U1为一电脑系统的CPU，所述微处理器U1既用于控制所述温度控制电路20，同时还用于控制南北桥，只有当所述微处理器10正常启动后，电脑系统才能正常开机。
请参考图2，所述第一温度侦测单元20包括一负温度系数的热敏电阻RT1、一滑动变阻器R8及一比较器U1。所述比较器U1的同相输入端接至所述滑动变阻器R8的触端，所述比较器U1的反相输入端通过一电阻R1接至一电源Vcc，所述滑动变阻器R8的第一端及第二端分别接至所述电源Vcc及地，所述热敏电阻RT1与一电阻R1并联连接在所述比较器U1的反相输入端及地之间。所述比较器U1的正电源输入端接至所述电源Vcc，所述比较器U1的负电源输入端接地。
所述保护单元30包括两N沟道增强型的场效应管T1、T2、一按键开关S及一二极管D。所述场效应管T1的栅极接至所述比较器U1的输出端，所述场效应管T1的源极接地，所述场效应管T1的漏极接至所述场效应管T2的栅极且同时通过一电阻R3接至所述电源Vcc，所述场效应管T2的源极接地，所述场效应管T2的漏极通过一电阻R4接至所述电源Vcc且同时通过一电容C接地，所述按键开关S连接在所述场效应管T2的漏极及地之间，所述二极管D的阳极接至所述场效应管T2的漏极，所述二极管D的阴极接至所述电源Vcc。
所述第二温度侦测单元40包括一负温度系数的热敏电阻RT2、一滑动变阻器R9及一比较器U2。所述比较器U2的反相输入端接至所述滑动变阻器R9的触端，所述比较器U2的同相输入端通过一电阻R5接至所述电源Vcc，所述滑动变阻器R9的第一端及第二端分别接至所述电源Vcc及地，所述热敏电阻RT2与一电阻R6并联连接在所述比较器U2的反相输入端及地之间。所述比较器U2的正电源输入端接至所述电源Vcc，所述比较器U2的负电源输入端接地。
所述加热单元50包括一N沟道增强型的场效应管T3及一加热器U3。所述场效应管T3的栅极通过一电阻R7接至所述电源Vcc，所述场效应管T3的源极接地，所述场效应管T3的漏极通过所述加热器U3接至所述电源Vcc。所述加热器U3为一正温度系数加热器，可在低温环境中工作。所述场效应管T1-T3也是可在低温环境中工作的晶体管，其型号可以是FDD8447，其温度范围是-55～150℃。
所述微处理器10包括一第一信号输入端IN1、一第二信号输入端IN2、一第一信号输出端OUT1、一第二信号输出端OUT2及一复位端RESET。所述第一信号输入端IN1接至所述比较器U1的输出端，所述第二信号输入端IN2接至所述比较器U2的输出端，所述第一信号输出端OUT1接至所述场效应管T1的漏极，所述第二信号输出端OUT2接至所述场效应管T3的栅极，所述复位端RESET接至所述场效应管T2的漏极。本实施方式中，所述微处理器10的复位端RESET是低电平有效。
所述二极管D用于防静电以保护所述场效应管T2及所述微处理器10的复位端RESET。
下面对本发明温度控制电路的工作原理进行说明。
假设所述电子设备在0℃-70℃区间可正常工作。刚开始，所述电子设备处于低温的环境中，所述电子设备的内部温度也较低，如-10℃，所述微处理器10不工作，通过所述电子设备上的一电源开关控制所述电子设备上电，当所述电子设备上电后，由于所述第一及第二信号输出端OUT1、OUT2可以是开漏或开集形式的引脚，所述第一信号输出端OUT1被所述电阻R3上拉为高电平，所述第二信号输出端OUT2被所述电阻R7上拉为高电平，即所述第一信号输出端OUT1输出高电平，所述第二信号输出端OUT2输出一高电平的加热信号给所述场效应管T3的栅极，所述场效应管T3导通，所述加热器U3即开始加热使所述电子设备的内部温度逐渐升高，即所述微处理器10的温度也逐渐升高。此时所述热敏电阻RT1与所述电阻R2并联后的阻值与所述电阻R1的阻值之间的比值大于所述滑动变阻器R8的触端到其第二端的阻值与所述触端到第一端的阻值之间的比值，所以热敏电阻RT1与电阻R1的公共端的电压大于滑动变阻器R8的触端的电压，即比较器U1的反相输入端电压大于同相输入端电压，从而所述比较器U1的输出端输出一低电平的第一侦测信号到所述场效应管T1的栅极，所述场效应管T1截止；同时由于所述微处理器10第一信号输出端OUT1为高电平，所以所述场效应管T1的漏极及T2的栅极接收高电平，所述场效应管T2导通，所述场效应管T2的漏极则输出一低电平的复位信号到所述微处理器10的复位端RESET，所述微处理器10接收所述复位信号并进行复位动作。在所述电子设备的内部温度达到一第一指定温度Tup，如20℃之前，所述热敏电阻RT1与所述电阻R2并联后的阻值与所述电阻R1的阻值之间的比值将一直大于所述滑动变阻器R8的触端到其第二端的阻值与所述触端到第一端的阻值之间的比值，即所述比较器U1的反相输入端电压将一直大于同相输入端电压，从而导致所述比较器U1的输出端一直输出低电平的第一侦测信号，此时所述微处理器10的复位端RESET一直接收低电平的复位信号，故所述微处理器10将一直处于复位状态，即所述电子设备无法正常开机。其中，通过调整所述滑动变阻器R8的触端与第二端之间的阻值可对应调整第一指定温度Tup的值。
随着所述电子设备的内部温度的逐渐升高，所述热敏电阻RT1的电阻值将逐渐降低，所述热敏电阻RT1与所述电阻R2并联的阻值与所述电阻R1的阻值的比必然逐渐减小。当所述电子设备的内部温度达到所述第一指定温度Tup，如20℃时，所述热敏电阻RT1与所述电阻R2并联后的阻值与所述电阻R1的阻值的比值小于所述滑动变阻器R8的触端到其第二端的阻值与所述触端到第一端的阻值的比值，所以热敏电阻RT1的公共端的电压大于所述滑动变阻器R8的触端的电压，即所述比较器U1的反相输入端的电压小于同相输入端的电压，从而使得所述比较器U1的输出端输出一高电平的第二侦测信号到所述场效应管T1的栅极，此时所述场效应管T1将导通，所以所述场效应管T1的漏极接收输出低电平，所述场效应管T2截止，所述场效应管T2的漏极变为高电平，从而使得微处理器10的复位端RESET没有接收到低电平的复位信号，所述微处理器10开始正常工作，即所述电子设备启动并开始正常工作。
在所述微处理器10正常工作后，所述第一信号输出端OUT1立即输出一低电平的锁定信号到所述场效应管T1的漏极使所述场效应管T1的漏极始终输出低电平，从而使场效应管T2的漏极的电压始终为高电平，此时则只能通过闭合所述按键开关S来促使所述微处理器10复位。同时，由于所述热敏电阻RT1与所述电阻R2并联后所得的分压小于所述滑动变阻器R8的触端的电压，所述比较器U1的输出端输出高电平的第三侦测信号给所述微处理器10的第一信号输入端IN1，所述微处理器10接收所述第三侦测信号并从所述第二信号输出端OUT2对应输出一低电平的停止加热信号给所述场效应管T3的栅极，所述场效应管T3截止，从而使得所述加热器U3停止加热。
在所述加热器U3停止加热后，若在一预设的时间t内所述电子设备的内部元器件工作时所产生的热量小于所述电子设备散失的热量，则所述电子设备的温度将逐渐降低。
当所述电子设备的内部温度小于一第二指定温度Tdown，如10℃时，所述热敏电阻RT2与所述电阻R6并联后的阻值与所述电阻R5的阻值的比值大于所述滑动变阻器R9的触端到其第二端的阻值与触端到第一端的阻值的比值，所以热敏电阻RT2与电阻R6的公共端的电压小于所述滑动变阻器R9的触端的电压，即所述比较器U2的同相输入端的电压大于反相输入端的电压，从而所述比较器U2输出一高电平的第四侦测信号给所述微处理器10的第二信号输入端IN2，所述微处理器10接收所述第四侦测信号并从所述第二信号输出端OUT2对应输出高电平的加热信号给所述场效应管T3的栅极，所述场效应管T3导通，所述加热器U3重新开始加热以防止所述电子设备的内部温度过低而影响所述微处理器10正常工作，从而保证所述电子设备在正常开机后能正常工作。其中，通过调整所述滑动变阻器R9的触端与第二端之间的阻值可对应调整第二指定温度Tdown的值。
在其他较佳实施方式中，所述滑动变阻器R8、R9也可以是其他类型的电位器。
综上，本发明温度控制电路通过保护单元30接收来自所述第一温度侦测单元20的第一侦测信号并输出所述复位信号使所述微处理器10在所述电子设备的内部温度达到所述第一指定温度Tup之前无法正常开机，同时通过所述加热器U3进行加热使所述电子设备的内部温度升高，当所述电子设备的内部温度达到所述第一指定温度Tup时保护单元30控制所述微处理器10正常开机，并在所述微处理器10正常开机后通过所述第二温度侦测单元40侦测所述电子设备的内部温度，并在所述电子设备的内部温度降低至所述第二指定温度Tdown时输出相应的第四侦测信号给所述微处理器10，使所述微处理器10的第二信号输出端OUT2输出所述加热信号来控制所述加热器U3加热，当所述电子设备的内部温度再次升高到所述第一指定温度时所述微处理器10的第二信号输出端OUT2输出所述停止加热信号使所述加热器U3停止加热，从而使得所述电子设备的内部温度维持在所述第一指定温度Tup及第二指定温度Tdown之间，从而实现使所述电子设备可在低温环境中正常开机以及在开机后正常工作。
Claims (8)
1.一种温度控制电路，包括：
一微处理器；
一加热单元；
一保护单元，用于控制微处理器的工作状态；
一第一温度侦测单元，用于侦测一电子设备的内部温度，当所述电子设备的内部温度小于一第一指定温度时，所述第一温度侦测单元输出一第一侦测信号给所述保护单元，同时所述微处理器输出一加热信号控制所述加热单元加热；当所述电子设备的内部温度达到所述第一指定温度时，所述第一温度侦测单元输出一第二侦测信号给所述保护单元以及一第三侦测信号给所述微处理器，所述保护单元接收到所述第二侦测信号即控制微处理器工作以启动电子设备，所述微处理器接收到第三侦测信号即输出一停止加热信号以控制所述加热单元停止工作；及
一第二温度侦测单元，在电子设备启动后用于侦测所述电子设备的内部温度，并在所述电子设备的内部温度低于一第二指定温度时输出一第四侦测信号给所述微处理器，使得所述微处理器输出所述加热信号以控制所述加热单元工作；
所述第一温度侦测单元包括一第一热敏电阻、一第一电位器及一第一比较器，所述第一比较器的同相输入端接至所述第一电位器的触端，所述第一比较器的反相输入端通过一第一电阻接至一电源，所述第一电位器的第一端及第二端分别接至所述电源及地，所述第一热敏电阻与一第二电阻并联连接在所述第一比较器的反相输入端及地之间，所述第一比较器的输出端用于输出所述第一至第三侦测信号，所述第一热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，当所述电子设备的内部温度达到第一指定温度时，所述第一热敏电阻与所述第一电阻并联后的阻值与所述第二电阻的阻值之间的比值大于所述第一电位器的触端到其第二端的阻值与所述触端到第一端的阻值之间的比值。
2.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于：所述保护单元包括一第一电子开关及一第二电子开关，所述第一电子开关的第一端接至所述第一比较器的输出端，所述第一电子开关的第二端接地，所述第一电子开关的第三端接至所述第二电子开关的第一端同时通过一第三电阻接至所述电源，所述第二电子开关的第二端接地，所述第二电子开关的第三端通过一第四电阻接至所述电源同时通过一电容接地，所述第一电子开关的第一端用于接收所述第一及第二侦测信号，所述第一电子开关的第三端用于接收一锁定信号，所述第二电子开关的第三端用于输出一复位信号，当所述第一电子开关的第一端为高电平时，所述第一电子开关的第二端及第三端导通，当所述第二电子开关的第一端为高电平时，所述第二电子开关的第二端及第三端导通。
3.如权利要求2所述的温度控制电路，其特征在于：所述保护单元还包括一按键开关及一二极管，所述按键开关连接在所述第二电子开关的第三端及地之间，所述二极管的阳极接至所述第二电子开关的第三端，所述二极管的阴极接至所述电源。
4.如权利要求2所述的温度控制电路，其特征在于：所述第二温度侦测单元包括一第二热敏电阻、一第二电位器及一第二比较器，所述第二比较器的反相输入端接至所述第二电位器的触端，所述第二比较器的同相输入端通过一第五电阻接至所述电源，所述第二电位器的第一端及第二端分别接至所述电源及地，所述第二热敏电阻与一第六电阻并联连接在所述第二比较器的反相输入端及地之间，所述第二比较器的输出端用于输出所述第四侦测信号，所述第二热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，当所述电子设备的内部温度达到第二指定温度时，所述第二热敏电阻与所述第六电阻并联后的阻值与所述第五电阻的阻值之间的比值大于所述第二电位器的触端到其第二端的阻值与所述触端到第一端的阻值之间的比值。
5.如权利要求4所述的温度控制电路，其特征在于：所述加热单元包括一第三电子开关及一加热器，所述第三电子开关的第一端通过一第七电阻接至所述电源，所述第三电子开关的第二端接地，所述第三电子开关的第三端通过所述加热器接至所述电源，所述第三电子开关的第一端用于接收所述停止加热信号及加热信号，当所述第三电子开关的第一端为高电平时，所述第三电子开关的第二端及第三端导通。
6.如权利要求5所述的温度控制电路，其特征在于：所述微处理器包括一第一信号输入端、一第二信号输入端、一第一信号输出端、一第二信号输出端及一复位端，所述第一信号输入端接至所述第一比较器的输出端用于接收所述第三侦测信号，所述第二信号输入端接至所述第二比较器的输出端用于接收所述第四侦测信号，所述第一信号输出端接至所述第一电子开关的第三端用于输出所述锁定信号，所述第二信号输出端接至所述第三电子开关的第一端用于输出所述停止加热信号及加热信号，所述复位端接至所述第三电子开关的第三端用于接收所述复位信号。
7.如权利要求6所述的温度控制电路，其特征在于：所述第一至第三电子开关均为N沟道增强型的场效应管，所述第一至第三电子开关的第一端均为场效应管的栅极，所述第一至第三电子开关的第二端均为场效应管的源极，所述第一至第三电子开关的第三端均为场效应管的漏极。
8.如权利要求7所述的温度控制电路，其特征在于：所述第一及第二电位器为滑动变阻器。
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Granted publication date: 20141210 Termination date: 20141228 |
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