CN101901180A - 加热保护电路、电子装置及其加热保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有加热保护电路的电子装置及其加热保护方法。上述电子装置包含控制模块、加热保护电路、加热开关模块及加热模块。控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。加热保护电路根据第一控制信号与第二控制信号产生第三控制信号。加热开关模块根据第三控制信号控制加热模块进行加热。本发明可有效地避免现有技术中因为无条件加热且无法停止造成加热膜或被加热元件烧毁的现象，以使得整个系统能够顺利在低温下开机及运行。

Description

加热保护电路、电子装置及其加热保护方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种具有加热保护电路的电子装置及其加热保护方法。

背景技术

近年来，随着电子科技不断地进步，市面上出现各式各样具有不同功能及用途的数据处理设备，例如个人计算机、笔记本电脑及工业计算机等，其中工业计算机在各种不同领域的产业界中均应用得相当广泛。

一般而言，为了适应不同状态的使用环境，工业计算机将会具有各种相对应的规格与功能。举例而言，假设工业计算机使用于纬度较高的国家(例如北欧国家)，由于其冬天的气温往往非常的低，甚至可能出现摄氏零下数十度的低温。因此，为了使工业计算机在这种低温环境下能够正常运行，工业计算机必须具有低温开机的规格与功能。一旦操作环境的温度低于某一预设值(例如零下五度)时，工业计算机的控制元件可启动加热功能开始加热，以利系统顺利开机。

然而，由于目前具有低温开机功能的工业计算机均只通过固件(firmware)去控制其控制元件负责加热的开关，一旦加热信号产生误动作(例如固件程序错误所造成)或控制元件的电源出现异常时，将会导致无条件加热且无法停止的状态，最后可能造成加热膜或被加热元件烧毁，使得整个系统无法顺利运行。

发明内容

因此，本发明提出一种能够通过加热保护电路避免由于加热信号误动作或控制元件的电源出现异常而无条件加热导致加热装置或被加热元件烧毁的电子装置及其运行方法，以解决上述问题。

本发明提供一种电子装置。上述电子装置具有低温开机功能。在此实施例中，电子装置包含控制模块、加热保护电路、加热开关模块及加热模块。控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。加热保护电路自控制模块的上述这些控制接脚接收第一控制信号及第二控制信号，并根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号。加热开关模块自加热保护电路接收第三控制信号并根据第三控制信号选择性地控制加热模块进行加热。

本发明另提供一种加热保护电路。上述加热保护电路运用实施于具有低温开机功能的电子装置中。上述电子装置包含控制模块、加热开关模块及加热模块，其中上述控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。在此实施例中，上述加热保护电路中的加热保护单元耦接上述控制模块及上述加热开关模块，且并用以自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，并根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生第三控制信号。当加热开关模块接收到第三控制信号时，加热开关模块根据第三控制信号选择性地控制加热模块进行加热。

本发明再提供一种电子装置的加热保护方法。在此实施例中，电子装置包含控制模块、加热保护电路、加热模块及加热开关模块，并且控制模块具有多个控制接脚。上述方法包含下列步骤：利用控制模块分别通过上述这些控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号；利用加热保护电路自上述这些控制接脚接收第一控制信号及第二控制信号并根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号；利用加热开关模块接收第三控制信号并根据第三控制信号控制加热模块进行加热。

相较于现有技术，根据本发明的具有加热保护电路的电子装置及其方法，由于其控制模块额外产生的控制信号CTL能够协助加热保护电路正确判断出加热信号产生误动作(例如固件程序错误所造成)或控制元件的电源出现异常等现象而自动控制加热模块停止加热，故可有效地避免现有技术中因为无条件加热且无法停止造成加热膜或被加热元件烧毁的现象，以使得整个系统能够顺利在低温下开机及运行。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为根据本发明的第一具体实施例的电子装置的功能方块图。

图2所示为图1所示的电子装置中的加热保护电路的详细电路图。

图3所示为根据本发明的较佳具体实施例的电子装置运行方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出一种具有加热保护电路的电子装置及其方法。当加热信号产生误动作(例如固件程序错误所造成)或控制元件的电源出现异常时，本发明较佳实施例所提供的电子装置的加热保护电路即会自动控制加热模块停止加热，以改善传统的具有低温开机功能的电子装置由于无条件加热导致加热装置或被加热元件烧毁的缺失。

根据本发明的第一具体实施例为一种电子装置。实际上，本实施例的电子装置可以是具有低温开机规格及功能的工业计算机，但不以此为限。请参照图1，图1所示为本实施例的电子装置的功能方块图。

图2示出图1所示的电子装置1中的加热保护电路14的详细电路图。有关本实例之说明，敬请一并参照图1与图2。

有关本实例的说明，敬请一并参照图1与图2。电子装置1包含电源10、感测模块11、控制模块12、加热保护电路14、加热开关模块16及加热模块18。上述电源10耦接加热保护电路14、加热开关模块16及加热模块18，用以提供各模块运行所需的电力。感测模块11耦接控制模块12。控制模块12耦接加热保护电路14。加热保护电路14耦接加热开关模块16。加热开关模块16耦接加热模块18。

在本实施例中，感测模块11用以感测电子装置1所处的使用环境的温度，以产生感测结果。感测模块11并可将感测结果传送至控制模块12。

在本实施例中，控制模块12的输出端除了包含用以输出控制模块12所产生的第二控制信号EN#的第二控制接脚CP2外，还包含用以输出控制模块12所产生的第一控制信号CTL的第一控制接脚CP1，例如通用输入输出(General Purpose I/O，GPIO)接脚，但不以此为限。

此外，在本实施例中，控制模块12的第一控制接脚CP1及第二控制接脚CP2也不会直接耦接至加热开关模块16，而是先耦接至加热保护电路14，加热保护电路14再耦接至加热开关模块16，用以达到电路保护的效果。

实际上，当控制模块12接收到感测结果时，可以先判断感测模块11所感测到的温度是否低于预设值以决定是否进行加热的动作。在本实施例中，预设值可由使用者设定，但不以此为限。

上述的加热保护电路14可分别自控制模块12的第一控制接脚CP1及第二控制接脚CP2接收第一控制信号CTL及第二控制信号EN#，并根据第一控制信号CTL及第二控制信号EN#产生第三控制信号ACT#。实际上，控制模块12可根据第一控制信号CTL及第二控制信号EN#处于第二状态(例如：high level)或第一状态(例如：low level)来决定第三控制信号ACT#究竟为启动加热信号或停止加热信号。接下来，将就加热保护电路14进行详细的说明。

在本实施例中，加热保护电路14可包含金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)Q、第一电阻元件R1、第二电阻元件R2及第三电阻元件R3。上述金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第一接脚P1与第二接脚P2均耦接控制模块12，并且金属氧化物半导体场效应晶体管Q分别通过第一接脚P1及第二接脚P2自控制模块12接收第一控制信号CTL及第二控制信号EN#。至于金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第三接脚P3则耦接加热开关模块16，并且金属氧化物半导体场效应晶体管Q通过第三接脚P3输出第三控制信号ACT#至加热开关模块16。

另外，关于第一电阻元件R1、第二电阻元件R2及第三电阻元件R3的耦接关系，其中第一电阻元件R1的一端耦接控制模块12与金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第二接脚P2之间，另一端则耦接特定电压VA。实际上，特定电压VA可以由控制模块12的控制电源所提供，并且上述控制电源也提供上述特定电压VA给控制模块12。至于第二电阻元件R2的一端接地，另一端则耦接金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第一接脚P1与控制模块12之间；第三电阻元件R3的一端耦接电源10，另一端则耦接金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第三接脚P3与加热开关模块16之间。

接着，当加热开关模块16自加热保护电路14接收到第三控制信号时，加热开关模块16可会根据第三控制信号选择性地控制加热模块18进行加热。若第三控制信号为启动加热信号，则加热开关模块16即会控制加热模块18进行加热；若第三控制信号为停止加热信号，则加热开关模块16即会控制加热模块18停止加热。

实际上，加热开关模块16及加热模块18也可包含晶体管元件，但不以此为限。加热模块18可包含加热元件或被加热元件，当加热开关模块16控制加热模块18进行加热时，加热模块18通过加热元件去加热被加热元件，以达到升温的效果，使得电子装置1能够在低温下顺利开机。

接下来，将以下列几个操作实例来说明本发明的电子装置1如何通过加热保护电路14避免加热模块18无条件加热的情形发生。

(1)当控制模块12的控制电源所提供特定电压VA发生异常(例如VA＝0)时，很可能是由于系统中某电路或零件故障而导致控制模块12的控制电源所提供的特定电压VA为零。此时，控制模块12所产生的第一控制信号CTL及第二控制信号EN#均会处于第一状态。

当加热保护电路14接收到第一控制信号CTL及第二控制信号EN#后，由于加热保护电路14中的金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第一接脚P1(在此例中耦接金属氧化物半导体场效应晶体管Q的栅极端)同时会被第二电阻元件R2拉低(pull down)至第一状态，故将会使得金属氧化物半导体场效应晶体管Q处于关闭(off)的状态。此时，金属氧化物半导体场效应晶体管Q通过第三接脚P3输出至加热开关模块16的第三控制信号ACT#将会是停止加热信号，并且第三控制信号ACT#将会被第三电阻元件R3拉升(pull up)至电源10所提供的电压状态，导致加热开关模块16处于开启(on)的状态。接着，加热开关模块16即会根据代表停止加热的第三控制信号ACT#控制加热模块18停止加热。

由此，即使控制模块12的控制电源所提供特定电压VA发生异常，电子装置1仍能通过加热保护电路14自动地控制加热模块18停止加热，以避免现有技术中由于缺乏电路保护机制导致加热元件或被加热元件被烧毁的情形发生。

(2)当控制模块12的固件程序发生错误(例如固件总和检查(firmwarecheck sum)发生异常)时，控制模块12所产生的第二控制信号EN#则可能处于第二状态或第一状态，而容易造成误动作的现象发生。由于本发明较佳实施例中的控制模块12除了第二控制信号EN#之外，还产生第一控制信号CTL，用以帮助加热保护电路14作出是否加热的正确判断。值得注意的是，在固件程序发生错误(例如固件总和检查异常)的情况下，第一控制信号CTL将会处于第一状态；唯有固件总和检查正常的情况下，第一控制信号CTL才会被拉升至第二状态。

接下来，分别就第二控制信号EN#处于第二状态及第一状态的情况进行探讨。若第二控制信号EN#处于第二状态，加热模块18原本即会停止加热，故不会产生现有技术中由于无条件加热导致加热元件或被加热元件烧毁的问题；若第二控制信号EN#处于第一状态，当加热保护电路14接收到第一控制信号CTL及第二控制信号EN#后，由于加热保护电路14中的金属氧化物半导体场效应晶体管Q的第一接脚P1(耦接金属氧化物半导体场效应晶体管Q的栅极端)同时会被第二电阻元件R2拉低至第一状态，故将会使得金属氧化物半导体场效应晶体管Q处于关闭的状态。

此时，金属氧化物半导体场效应晶体管Q通过第三接脚P3输出至加热开关模块16的第三控制信号ACT#将会是停止加热信号，并且第三控制信号ACT#将会被第三电阻元件R3拉升至电源10所提供的电压状态，导致加热开关模块16处于开启的状态。接着，加热开关模块16即会根据代表停止加热的第三控制信号ACT#控制加热模块18停止加热。由此，即使控制模块12的固件程序发生错误，电子装置1仍能通过加热保护电路14的正确判断而自动地控制加热模块18停止加热，以达到电路保护的效果。

(3)当控制模块12的固件程序一切正常(例如固件总和检查正常)时，控制模块12即会将其产生的第一控制信号CTL拉升至第二状态。当控制模块12判断感测模块11所感测到的温度低于预设值并决定进行加热时，控制模块12将会把其产生的第二控制信号EN#拉低至第一状态。此时，金属氧化物半导体场效应晶体管Q将会处于开启的状态并且金属氧化物半导体场效应晶体管Q通过第三接脚P3输出至加热开关模块16的第三控制信号ACT#将会是启动加热信号，并且第三控制信号ACT#此时处于第一状态，以使得加热开关模块16处于关闭的状态。此时，加热开关模块16将会根据代表启动加热的第三控制信号ACT#控制加热模块18开始进行加热。

相反地，当控制模块12判断感测模块11所感测到的温度高于预设值并决定停止加热时，控制模块12将会把其产生的第二控制信号EN#拉升至第二状态。此时，金属氧化物半导体场效应晶体管Q将会处于关闭的状态并且金属氧化物半导体场效应晶体管Q通过第三接脚P3输出至加热开关模块16的第三控制信号ACT#将会是停止加热信号，并且第三控制信号ACT#此时处于第二状态，使得加热开关模块16处于开启的状态。因此，加热开关模块16将会根据代表停止加热的第三控制信号ACT#控制加热模块18停止加热。

根据本发明的第二具体实施例为一种加热保护电路。实际上，加热保护电路实施于具有低温开机功能的电子装置中。电子装置包含电源、控制模块、加热开关模块及加热模块，其中控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。至于其详细电路结构则请参照图2所示，在此不另行赘述。

在此实施例中，加热保护电路包含加热保护单元、第一电阻元件、第二电阻元件及第三电阻元件。加热保护单元耦接控制模块及加热开关模块，并用以自控制模块接收第一控制信号及第二控制信号，以及根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号至加热开关模块。实际上，加热保护单元可以是一金属氧化物半导体场效应晶体管，其第一接脚及第二接脚耦接控制模块并分别自控制模块接收第一控制信号及第二控制信号，其第三接脚耦接加热开关模块并输出第三控制信号至加热开关模块。

第一电阻元件的一端耦接控制模块与加热保护单元之间，另一端则耦接特定电压。实际上，特定电压可以由控制模块的控制电源所提供，当电子装置中的电路或零件故障时，将可能导致特定电压降为零。第二电阻元件的一端接地，另一端则耦接加热保护单元与控制模块之间。第三电阻元件的一端耦接电源，另一端则耦接加热保护单元与加热开关模块之间。

当第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状态时，加热保护单元处于关闭状态且第三控制信号为停止加热信号，以使得加热开关模块根据上述第三控制信号控制加热模块停止加热。实际上，第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状态很可能是因为特定电压为零或控制模块的程序异常所致，但不以此为限。

当第一控制信号处于第二状态且第二控制信号处于第一状态时，加热保护单元处于开启状态且第三控制信号为启动加热信号，以使得加热开关模块根据第三控制信号控制上述加热模块开始进行加热；当第一控制信号处于第二状态且第二控制信号处于第二状态时，加热保护单元处于关闭状态且第三控制信号为停止加热信号，以使得加热开关模块根据第三控制信号控制加热模块停止加热。

根据本发明的第三具体实施例为一种电子装置运行方法。在此实施例中，电子装置包含控制模块、加热保护电路、加热模块及加热开关模块，并且控制模块具有第一控制接脚及第二控制接脚。加热保护电路可以包括加热保护单元、第一电阻元件、第二电阻元件及第三电阻元件。实际上，加热保护单元可以是金属氧化物半导体场效应晶体管，但不以此为限。

请参照图3，图3所示为上述电子装置运行方法的流程图。如图3所示，在步骤S 10中，控制模块分别通过第一控制接脚及第二控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号。接着，在步骤S 12中，加热保护电路自第一控制接脚及第二控制接脚接收第一控制信号及第二控制信号，并根据第一控制信号及第二控制信号产生第三控制信号。之后，在步骤S 14中，加热开关模块接收第三控制信号并根据第三控制信号控制加热模块进行加热。

在实际应用中，当第一控制信号处于第一状态且第二控制信号处于第一状态时，代表加热信号可能产生误动作(例如固件程序错误所造成)或控制元件的电源可能出现异常，故上述方法控制上述电子装置停止加热；当第一控制信号处于第二状态且第二控制信号处于第一状态时，代表固件总和检查结果正常且需要加热，故上述方法控制上述电子装置开始加热；当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第二状态时，代表固件总和检查结果正常且不需加热，故上述方法控制上述电子装置停止加热。

相较于现有技术，根据本发明较佳实施例所提供的具有加热保护电路的电子装置及其运行方法，由于其控制模块额外产生的控制信号CTL能够协助加热保护电路正确判断出加热信号产生误动作(例如固件程序错误所造成)或控制元件的电源出现异常等现象而自动控制加热模块停止加热，故可有效地避免现有技术中因为无条件加热且无法停止导致加热膜或被加热元件烧毁的现象，以使得整个系统能够顺利于低温下开机及运行。

利用以上较佳具体实施例的详述，希望能更清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例对本发明的保护范围加以限制。相反，其目的是希望能涵盖各种改变及具有等同性的安排于本发明所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (18)

1.一种电子装置，其特征是，包含：

控制模块，具有多个控制接脚，上述控制模块分别通过上述这些控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号；

加热保护电路，耦接上述控制模块的上述这些控制接脚，以接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，上述加热保护电路根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生第三控制信号；

加热模块；以及

加热开关模块，耦接上述加热保护电路及上述加热模块，上述加热开关模块接收上述第三控制信号并根据上述第三控制信号控制上述加热模块是否进行加热。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征是，上述加热保护电路包含：

加热保护单元，耦接上述控制模块及上述加热开关模块，自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号并根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生上述第三控制信号至上述加热开关模块。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征是，上述加热保护单元为金属氧化物半导体场效应晶体管且具有第一接脚、第二接脚及第三接脚，上述第一接脚及上述第二接脚耦接上述控制模块且上述第三接脚耦接上述加热开关模块，上述加热保护单元分别通过上述第一接脚及上述第二接脚自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，并通过上述第三接脚将上述第三控制信号传送至上述加热开关模块。

4.根据权利要求2所述的电子装置，其特征是，当上述第一控制信号处于第一状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

5.根据权利要求4所述的电子装置，其特征是，上述控制模块的电源电压异常使得上述第一控制信号处于上述第一状态且上述第二控制信号处于上述第一状态。

6.根据权利要求2所述的电子装置，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于开启状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为启动加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块进行加热。

7.根据权利要求2所述的电子装置，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于上述第二状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

8.一种加热保护电路，实施于电子装置中，其特征是，上述电子装置包含控制模块、加热开关模块及加热模块，上述控制模块分别通过其多个控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号，上述加热保护电路包含：

加热保护单元，耦接上述控制模块及上述加热开关模块，且自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，并根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生第三控制信号至上述加热开关模块；

其中，当上述加热开关模块接收到上述第三控制信号时，上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块是否进行加热。

9.根据权利要求8所述的加热保护电路，其特征是，上述加热保护单元为金属氧化物半导体场效应晶体管且具有第一接脚、第二接脚及第三接脚，上述第一接脚及上述第二接脚耦接上述控制模块且上述第三接脚耦接上述加热开关模块，上述加热保护单元分别通过上述第一接脚及上述第二接脚自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，并通过上述第三接脚将上述第三控制信号传送至上述加热开关模块。

10.根据权利要求9所述的加热保护电路，其特征是，当上述第一控制信号处于第一状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

11.根据权利要求10所述的加热保护电路，其特征是，上述控制模块的电源电压异常使得上述第一控制信号处于上述第一状态且上述第二控制信号处于上述第一状态。

12.根据权利要求8所述的加热保护电路，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于开启状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为启动加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块进行加热。

13.根据权利要求8所述的加热保护电路，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第二状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

14.一种电子装置的加热保护方法，其特征是，上述电子装置包含控制模块、加热保护电路、加热模块及加热开关模块，上述控制模块具有多个控制接脚，上述方法包含下列步骤：

利用上述控制模块分别通过上述这些控制接脚提供第一控制信号及第二控制信号；

利用上述加热保护电路自上述这些控制接脚接收上述第一控制信号及上述第二控制信号，并根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生第三控制信号；以及

利用上述加热开关模块接收上述第三控制信号并根据上述第三控制信号选择性地控制上述加热模块是否进行加热。

15.根据权利要求14所述的加热保护方法，其特征是，上述加热保护电路由加热保护单元及多个电阻元件所构成，上述加热保护单元为金属氧化物半导体场效应晶体管，上述加热保护单元自上述控制模块接收上述第一控制信号及上述第二控制信号并根据上述第一控制信号及上述第二控制信号产生上述第三控制信号至上述加热开关模块。

16.根据权利要求15所述的加热保护方法，其特征是，当上述第一控制信号处于第一状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

17.根据权利要求15所述的加热保护方法，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第一状态时，上述加热保护单元处于开启状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为启动加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块进行加热。

18.根据权利要求15所述的加热保护方法，其特征是，当上述第一控制信号处于第二状态且上述第二控制信号处于第二状态时，上述加热保护单元处于关闭状态且上述加热保护单元所产生的上述第三控制信号为停止加热信号，以使得上述加热开关模块根据上述第三控制信号控制上述加热模块停止加热。

Images