CN102411382B - 防温度过冲的温控电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防温度过冲的温控电路，包括测温单元、比较单元、加热单元、减法器；减法器的输入端与测温单元相连接；比较单元包括输入端分别与第一参考电压和减法器相连接的第一比较器电路、输入端分别与第二参考电压和加法器相连接第二比较器电路；加热单元包括大功率加热模块、小功率加热模块；大功率加热单元包括与第一比较器电路相连接的第一驱动电路、与第一驱动电路相连接的大功率加热元件；小功率加热模块包括与第二比较器电路相连接的第二驱动电路、与第二驱动电路相连接的第二加热元件。本发明的温控电路温度过冲小，温度稳定性好，控温精度高，电路结构简单。

Description

防温度过冲的温控电路

技术领域

本发明涉及一种温控电路，尤其是一种温度过冲较小的温控电路。

背景技术

如附图1所示，现有的用于电子设备中的温控电路多采用测温桥路、电压比较器、控制电路及加热元件组成。测温桥路测量温度的变化，将温度的变化转化为电信号，输出至电压比较器进行比较处理，比较器将信号输出至控制电路，控制电路控制加热元件产生的热量，从而维持被控温设备的温度的恒定。其控制方式相对简单，温度过冲大，控温精度比较低。

如在专利号为ZL200620010483.4的专利中公开了一种直流温控电路，如附图2所示，其中也包含测温桥路、比较器、驱动电路、加热元件，但电路中比较器的输出直接控制其驱动电路，控制方式简单，工作电流变化大，温度过冲大，控温精度差。

随着电子器件集成度日益增大，被控温设备温度的稳定性和精度越来越高，设计一种温度过冲小、控温精度高的温控电路显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、温度过冲小、温度稳定性好、精度高的温控电路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种防温度过冲的温控电路，包括测温单元、比较单元、加热单元，所述的防温度过冲的温控电路还包括减法器，所述的减法器的输入端与所述的测温单元相连接；

所述的比较单元包括第一比较器电路、第二比较器电路；所述的第一比较器电路的输入端分别与第一参考电压、所述的减法器的输出端相连接；所述的第二比较器电路的输入端分别与第二参考电压、所述的加法器的输出端相连接；

所述的加热单元包括大功率加热模块、小功率加热模块；所述的大功率加热模块包括与所述的第一比较器电路的输出端相连接的第一驱动电路、与所述的第一驱动电路的输出端相连接的大功率加热元件，所述的第一驱动电路根据所述的第一比较器电路的输出信号控制所述的大功率加热元件；所述的小功率加热模块包括与所述的第二比较器电路的输出端相连接的第二驱动电路、与所述的第二驱动电路的输出端相连接的第二加热元件，所述的第二驱动电路根据所述的第二比较器电路的输出信号控制所述的小功率加热元件。

优选的，其还包括锯齿波振荡器，所述的锯齿波振荡器与所述的第二比较器电路相连接，所述的锯齿波振荡器产生调制脉冲，为所述的第二比较器电路提供所述的第二参考电压，所述的小功率加热元件工作在脉冲调宽状态下。

优选的，所述的测温单元包括测温桥路，所述的测温桥路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、温度传感器；所述的第一电阻的一端与所述的第二电阻串联后接地，所述的温度传感器的一端与所述的第三电阻串联后接地，所述的第一电阻的另一端、所述的温度传感器的另一端接电压基准，所述的电压基准为所述的测温桥路提供稳定的参考电压。

优选的，所述的减法器包括运算放大器、第四电阻、第五电阻、第一电容；所述的运算放大器的同相端与所述的第一电阻和所述的第二电阻的共同端通过所述的第四电阻相连接，所述的运算放大器的反相端与所述的温度传感器和所述的第三电阻的共同端相连接，所述的第五电阻与所述的第一电容并联后连接在所述的运算放大器的反相端与输出端之间。

优选的，所述的第一比较器电路包括第一比较器，所述的第一比较器的同相端与所述的第一参考电压相连接，所述的第一比较器的反相端与所述的减法器的输出端相连接。

优选的，所述的第二比较器电路包括第二比较器，所述的第二比较器的同相端与所述的第二参考电压相连接，所述的第二比较器的反相端与所述的减法器的输出端相连接。

优选的，所述的第一驱动电路包括第一P沟道场效应管、第六电阻，所述的第一P沟道场效应管的栅极与所述的第一比较器电路的输出端相连接，所述的第一P沟道场效应管的漏极接地，所述的第六电阻连接在所述的第一P沟道场效应管的栅极与源极之间。

优选的，所述的第二驱动电路包括第二P沟道场效应管、第七电阻，所述的第二P沟道场效应管的栅极与所述的第二比较器电路的输出端相连接，所述的第二P沟道场效应管的漏极接地，所述的第七电阻连接在所述的第二P沟道场效应管的栅极与源极之间。

优选的，所述的大功率加热元件的一端与所述的第一P沟道场效应管的源极相连接，另一端与电源相连接。

优选的，所述的小功率加热元件的一端与所述的第二P沟道场效应管的源极相连接，另一端与电源相连接。

本发明工作原理是：测温桥路准确地将温度的变化转化为电信号，该电信号经减法器电路后转化为信号VT，电路中设置的第一参考电压VREF和VT作为第一比较器电路的输入。当VT大于VREF时，第一比较器电路输出低电平，第一驱动电路中电子开关导通，大功率加热元件开始工作，对被控温装置进行粗加热；当VT小于等于VREF时，第一比较器电路输出高电平，第一驱动电路中电子开关截至，大功率加热元件停止加热，同时，第二参考电压和VT作为第二比较器电路的输入，第二比较器电路产生的信号控制第二驱动电路中电子开关的导通与截至，从而控制小功率加热元件产生的热量，实现对温度的微调。被控温装置的温度越接近理想值T0，小功率加热元件产生的热量越少，最终达到动态的平衡，从而实现恒温的目的。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明的温控电路温度过冲小，温度稳定性好；2、本发明的温控电路启动速度快，控温精度高；3、本发明的温控电路结构简单，价格低廉。

附图说明

附图1为现有技术的温控电路的结构方块图。

附图2为现有技术中温控电路的电路图。

附图3为本发明的防温度过冲的温控电路的结构方块图。

附图4为本发明的防温度过冲的温控电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：参见附图3所示。

一种防温度过冲的温控电路，包括测温单元、减法器、锯齿波振荡器、比较单元、加热单元。

减法器的输入端与测温单元的输出相连接。

比较单元包括第一比较器电路、第二比较器电路。第一比较器电路的输入端分别与第一参考电压、减法器的输出端相连接。第二比较器电路的输入端分别与锯齿波振荡器的输出端、加法器的输出端相连接。锯齿波振荡器产生锯齿波，为第二比较器电路提供第二参考电压。

加热单元包括大功率加热模块、小功率加热模块。大功率加热模块包括与第一比较器电路的输出端相连接的第一驱动电路、与第一驱动电路的输出端相连接的大功率加热元件JR1，第一驱动电路根据第一比较器电路的输出信号控制大功率加热元件JR1。小功率加热模块包括与第二比较器电路的输出端相连接的第二驱动电路、与第二驱动电路的输出端相连接的第二加热元件，第二驱动电路根据第二比较器电路输出的脉冲信号控制小功率加热元件JR2，小功率加热元件JR2工作在脉冲调宽状态下。

参见附图4所示。

测温单元包括测温桥路，测温桥路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、温度传感器。第一电阻R1的一端与第二电阻R2串联后接地，温度传感器的一端与第三电阻R3串联后接地，第一电阻R1的另一端、温度传感器的另一端接电压基准，电压基准为测温桥路提供稳定的参考电压。

减法器包括运算放大电路N1、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1。运算放大电路N1的同相端与第一电阻R1和第二电阻R2的共同端通过第四电阻R4相连接，运算放大电路N1的反相端与温度传感器和第三电阻R3的共同端相连接，第五电阻R5与第一电容C1并联后连接在运算放大电路N1的反相端与输出端之间。

第一比较器电路包括第一比较器N2，第一比较器N2的同相端与第一参考电压相连接，第一比较器N2的反相端与减法器的输出端相连接。

第二比较器电路包括第二比较器N3，第二比较器N3的同相端与第二参考电压相连接，第二比较器N3的反相端与减法器的输出端相连接。

第一驱动电路包括第一P沟道场效应管Q1、第六电阻R6。第一P沟道场效应管Q1的栅极与第一比较器N2的输出端相连接，第一P沟道场效应管Q1的漏极接地，第六电阻R6连接在第一P沟道场效应管Q1的栅极与源极之间。

第二驱动电路包括第二P沟道场效应管Q2、第七电阻R7。第二P沟道场效应管Q2的栅极与第二比较器N3的输出端相连接，第二P沟道场效应管Q2的漏极接地，第七电阻R7连接在第二P沟道场效应管Q2的栅极与源极之间。

大功率加热元件JR1的一端与第一P沟道场效应管Q1的源极相连接，另一端与电源VDD1相连接。

小功率加热元件JR2的一端与第二P沟道场效应管Q2的源极相连接，另一端与电源VDD2相连接。

电压基准为测温桥路提供稳定的参考电压，测温桥路准确地将温度的变化转化为电信号，该电信号经减法器后转化为信号VT，电路中设置的第一参考电压VREF和VT作为第一比较器N2的输入。当VT大于VREF时，第一比较器N2输出低电平，第一驱动电路中电子开关导通，大功率加热元件JR1开始工作，对被控温装置进行粗加热；当VT小于等于VREF时，第一比较器N2电路输出高电平，第一驱动电路中电子开关截至，大功率加热元件JR1停止加热，同时，锯齿波发生器产生的锯齿波和VT作为第二比较器N3的输入，第二比较器N3产生的脉冲信号控制第二驱动电路中电子开关的导通与截至，从而控制小功率加热元件JR2产生的热量，实现对温度的微调。被控温装置的温度越接近理想值T0，该脉冲信号的脉宽越宽，小功率加热元件JR2产生的热量越少，最终达到动态的平衡，从而实现恒温的目的。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防温度过冲的温控电路，包括测温单元、比较单元、加热单元，其特征在于：所述的防温度过冲的温控电路还包括减法器，所述的减法器的输入端与所述的测温单元相连接；

所述的比较单元包括第一比较器电路、第二比较器电路；所述的第一比较器电路的输入端分别与第一参考电压、所述的减法器的输出端相连接；所述的第二比较器电路的输入端分别与第二参考电压、所述的减法器的输出端相连接；

所述的加热单元包括大功率加热模块、小功率加热模块；所述的大功率加热模块包括与所述的第一比较器电路的输出端相连接的第一驱动电路、与所述的第一驱动电路的输出端相连接的大功率加热元件，所述的第一驱动电路根据所述的第一比较器电路的输出信号控制所述的大功率加热元件；所述的小功率加热模块包括与所述的第二比较器电路的输出端相连接的第二驱动电路、与所述的第二驱动电路的输出端相连接的小功率加热元件，所述的第二驱动电路根据所述的第二比较器电路的输出信号控制所述的小功率加热元件。

2.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：其还包括锯齿波振荡器，所述的锯齿波振荡器与所述的第二比较器电路相连接，所述的锯齿波振荡器产生调制脉冲，为所述的第二比较器电路提供所述的第二参考电压，所述的小功率加热元件工作在脉冲调宽状态下。

3.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的测温单元包括测温桥路，所述的测温桥路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、温度传感器；所述的第一电阻的一端与所述的第二电阻串联后接地，所述的温度传感器的一端与所述的第三电阻串联后接地，所述的第一电阻的另一端、所述的温度传感器的另一端接电压基准，所述的电压基准为所述的测温桥路提供稳定的参考电压。

4.根据权利要求3所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的减法器包括运算放大器、第四电阻、第五电阻、第一电容；所述的运算放大器的同相端与所述的第一电阻和所述的第二电阻的共同端通过所述的第四电阻相连接，所述的运算放大器的反相端与所述的温度传感器和所述的第三电阻的共同端相连接，所述的第五电阻与所述的第一电容并联后连接在所述的运算放大器的反相端与输出端之间。

5.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的第一比较器电路包括第一比较器，所述的第一比较器的同相端与所述的第一参考电压相连接，所述的第一比较器的反相端与所述的减法器的输出端相连接。

6.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的第二比较器电路包括第二比较器，所述的第二比较器的同相端与所述的第二参考电压相连接，所述的第二比较器的反相端与所述的减法器的输出端相连接。

7.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的第一驱动电路包括第一P沟道场效应管、第六电阻，所述的第一P沟道场效应管的栅极与所述的第一比较器电路的输出端相连接，所述的第一P沟道场效应管的漏极接地，所述的第六电阻连接在所述的第一P沟道场效应管的栅极与源极之间。

8.根据权利要求1所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的第二驱动电路包括第二P沟道场效应管、第七电阻，所述的第二P沟道场效应管的栅极与所述的第二比较器电路的输出端相连接，所述的第二P沟道场效应管的漏极接地，所述的第七电阻连接在所述的第二P沟道场效应管的栅极与源极之间。

9.根据权利要求7所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的大功率加热元件的一端与所述的第一P沟道场效应管的源极相连接，另一端与电源相连接。

10.根据权利要求8所述的防温度过冲的温控电路，其特征在于：所述的小功率加热元件的一端与所述的第二P沟道场效应管的源极相连接，另一端与电源相连接。

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