CN102736717B - 一种宽温控制电路及主板以及控制主板宽温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于主板电路领域，提供了一种宽温控制电路及主板以及控制主板宽温的方法，宽温控制电路包括温度补偿初级模块、微调模块和滤波模块。在本发明中，当温度变化导致晶体管的发射结饱和导通电压发生变化时，温度补偿初级模块中的热敏电阻RT1调整晶体管的基极电压，对晶体管的发射结饱和导通电压变化起到补偿效果，避免晶体管在宽温条件下出现温度漂移的现象，使得主板电路能够正常稳定地工作。

Description

一种宽温控制电路及主板以及控制主板宽温的方法

技术领域

本发明属于主板电路领域，尤其涉及一种宽温控制电路及主板以及控制主板宽温的方法。

背景技术

普通的计算机主板只需要满足在常温条件(0℃～40℃)下正常工作即可，而在特种计算机领域，由于恶劣环境的苛刻要求，经常要求主板能够在宽温下正常、稳定地运行，如-40℃至85℃，其远远超出了常温条件。在这种极冷和极热的恶劣环境下，主板上的电子器件如晶体管会出现温度漂移的物理现象，晶体管的发射结饱和导通电压随温度改变，从而改变了电路的特性，致使主板无法正常工作。

在现有技术中，英特尔(Intel)最新平台，如Q57等采用晶体管开关电路来控制时序，规范要求VCC3_3SB与PCH/ICH-RSMRST-信号之间的掉电时序满足VCC3_3SB从3.3V下降到2.9V时，PCH/ICH-RSMRST-下降到0.8V以下。在数字电路领域，常温下晶体管的温度特性对电路影响不大，因此往往会被忽视。然而由于特种计算机的宽温要求，因温度极端变化而致使晶体管参数的改变，使得其主板电路无法满足上述规范中时序控制的特定要求，具体地说，低温下由于晶体管PN结电压的上升可能导致晶体管无法导通，造成主板不开机的故障；高温下由于晶体管PN结电压的下降可能导致VCC3_3SB从3.3V下降到2.9V时晶体管仍无法截止的问题。尤其是在新平台里，VCC3_3SB信号在0.4V小范围电压变化的情况下，PCH/ICH-RSMRST-信号要快速的响应和满足时序控制要求，以使主板能够正常工作在不同的宽温条件里，是电路设计的难点之一。同时，结合现有技术中采用的平台设计工作裕量小，还要考虑电源电压±5％的偏差，且晶体管在宽温条件下温度漂移现象会加剧等因素，要使主板电路适应宽温要求正常稳定地工作，更是难点中的难点。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种宽温控制电路，旨在解决现有技术中因电子器件在极冷极热宽温条件下出现因温度漂移现象而造成器件参数改变，导致主板时序控制电路无法正常、稳定、准确工作的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种宽温控制电路，所述宽温控制电路包括：

与晶体管的基极连接，为所述晶体管提供基极电压，并根据温度变化导致晶体管的发射结饱和导通电压变化，调整所述基极电压的温度补偿初级模块；

所述温度补偿初级模块包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3和热敏电阻RT1；

所述分压电阻R2和分压电阻R3串联在电源和地之间，所述分压电阻R2和分压电阻R3的公共连接端接所述晶体管的基极，所述热敏电阻RT1和分压电阻R1串联在所述晶体管的基极和地之间。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述的宽温控制电路的主板。

本发明实施例的另一目的在于提供一种控制上述的主板宽温的方法，所述方法包括如下步骤：

获取热敏电阻RT1在三个温度值对应的阻值；

获取晶体管在三个温度值时的基极电压；

将所述热敏电阻RT1的三个阻值和晶体管的三个基极电压带入如下公式：

Vb＝5/((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3)+R2)*((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3))，

其中，Vb为晶体管的基极电压，R1为分压电阻R1的阻值、R2为分压电阻R2的阻值、R3为分压电阻R3的阻值、RT1为热敏电阻RT1的阻值；

解三元方程组后，得到分压电阻R1的阻值R1、分压电阻R2的阻值R2、分压电阻R3的阻值R3。

本发明实施例的另一目的在于提供一种主板掉电时序控制电路，所述主板掉电时序控制电路包括晶体管，所述主板掉电时序控制电路还包括上述的宽温控制电路。

在本发明实施例中，当温度变化导致晶体管的发射结饱和导通电压发生变化时，温度补偿初级模块中的热敏电阻RT1调整晶体管的基极电压，对晶体管的发射结饱和导通电压变化起到补偿效果，避免晶体管在宽温条件下出现温度漂移的现象，使得主板电路能够正常稳定地工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的宽温控制电路的结构图；

图2是本发明实施例提供的控制主板宽温的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的宽温控制电路的结构图。

宽温控制电路1包括温度补偿初级模块101；

温度补偿初级模块101与晶体管Q1的基极连接，为晶体管Q1提供基极电压，并根据温度变化导致晶体管Q1的发射结饱和导通电压的变化，调整基极电压；

温度补偿初级模块101包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3和热敏电阻RT1；

分压电阻R2和分压电阻R3串联在5V电源和地之间，分压电阻R2和分压电阻R3的公共连接端接晶体管Q1的基极，热敏电阻RT1和分压电阻R1串联在晶体管Q1的基极和地之间。

作为本发明一实施例，宽温控制电路1还包括微调模块102和滤波模块103；

微调模块102与晶体管Q1的基极连接，针对不同型号晶体管Q1的发射结饱和导通电压的差异性，配合温度补偿初级模块101对基极电压进行微调；

滤波模块103与晶体管Q1的基极连接，滤除来自温度补偿初级模块101和电路外界的噪声信号；

作为本发明一实施例，微调模块102包括分压电阻R4，分压电阻R4连接在5V电源和晶体管Q1的基极之间。

作为本发明一实施例，滤波模块103包括滤波电容C1，滤波电容C1连接在晶体管Q1的基极和地之间，主要滤除热敏电阻RT1及电路外界的噪声信号对晶体管Q1的影响，防止晶体管Q1的基极电压Vb在临界电压时出现上下抖动，使晶体管Q1反复截止-导通，影响电路的稳定性的问题，使电路工作更可靠。

宽温控制电路的工作原理为：

图1中的宽温控制电路基本工作原理如下所述：当电源正常工作时，VCC5SB经过电阻R1、R2、R3、RT1所组成的温度补偿初级模块101分压得到电压Vb，系统正常工作时Vb大于晶体管Q1的发射结饱和导通电压(如0.7V)，晶体管Q1饱和导通，对应的晶体管Q1集电极为低电平，晶体管Q2截止，不影响系统中PCH/ICH-RSMRST-信号的正常工作。PCH/ICH-RSMRST-信号由超级通用输入输出接口SIO-RSMRST输出产生。电源断电后VCC5SB下降，当电压下降致使Vb小于发射结饱和导通电压(如0.7V)不能满足饱和导通条件时，晶体管Q1截止，晶体管Q2导通，将PCH/ICH-RSMRST-拉低至0.8V以下。由于主板上VCC3_3SB是由VCC5SB通过电源电路转出来的，VCC5SB电压先于VCC3_3SB掉电，故能保证VCC3_3SB下降到2.9V前PCH/ICH-RSMRST-降到0.8V以下。

由于晶体管PN结存在约-2mV/℃的温漂，按-40℃到+85℃的宽温环境要求计算，PN结的温漂值高达250mV，严重影响到高、低温环境下的晶体管工作点。如果没有宽温控制电路，在低温环境下晶体管Q1的发射结饱和导通电压升高，当晶体管Q1的发射结饱和导通电压高于Vb时，晶体管Q1无法导通，晶体管Q2无法截止，PCH/ICH-RSMRST-始终被拉低，无法输出高电平，电路无法工作；在高温环境下晶体管Q1的发射结饱和导通电压降低，VCC5SB掉电时Vb下降到晶体管Q1的发射结饱和导通电压使晶体管Q1截止需要的时间更长，等待晶体管Q2导通的时间也就更长，晶体管Q2导通时VCC3_3SB下降的电压也就越多，最终导致VCC3_3SB掉到2.9V以下后，PCH/ICH-RSMRST-才会降到0.8V。图1中以温度补偿初级模块101为核心的宽温控制电路很好地解决了这一问题。

在具体的电路方案中，电路中选用负温度系数的热敏电阻RT1作为温度补偿器件，当温度降低时，热敏电阻RT1的阻值增大，温度补偿初级模块101提供给晶体管Q1的基极电压Vb升高，对因温度降低而导致的晶体管Q1发射结饱和导通电压的增加起到补偿效果；当温度升高时，热敏电阻RT1的阻值减小，分压网络提供给晶体管Q1的基极电压Vb降低，对因温度升高而导致的晶体管Q1发射结饱和导通电压的减小起到补偿效果。

本宽温控制电路1还可用于各类电压值高于1.2V的电源准备好电路(PWROK电路)，基本原理类似，可在宽温条件下满足电压上升到额定电压的75％后输出对应电压电源准备好信号的要求，在精度要求一般的条件下，可以替代成本比较高、电路体积比较大的电压比较器电路。该电路具有电路结构简单，价格低廉，同时可以适应于-40℃到+85℃的宽温要求。

本发明实施例还提供一种包括上述宽温控制电路的主板。

本发明实施例还提供一种主板掉电时序控制电路，主板掉电时序控制电路包括晶体管Q1，主板掉电时序控制电路还包括上述的宽温控制电路。

图2示出了本发明实施例提供的控制主板宽温的方法的流程图。

步骤S1，获取热敏电阻RT1在三个温度值对应的阻值；

该步骤具体为：

获取热敏电阻RT1在温度范围的最低值对应的阻值，获取热敏电阻RT1在温度范围的最高值对应的阻值，获取热敏电阻RT1在温度范围的中点温度值对应的阻值；

步骤S2，获取晶体管Q1在三个温度值时的基极电压；

该步骤具体为：

获取晶体管Q1在温度范围的最低值对应的发射结饱和导通电压值，获取晶体管Q1在温度范围的最高值对应的发射结饱和导通电压值，获取晶体管Q1在温度范围的中点温度值对应的发射结饱和导通电压值；

根据晶体管Q1的三个发射结饱和导通电压值，在三个发射结饱和导通电压值基础上增加20％-25％的冗余量，得到对应的晶体管Q1在三个温度值时的基极电压；

步骤S3，将热敏电阻RT1的三个阻值和晶体管的三个基极电压带入公式中，计算得到分压电阻R1的阻值R1、分压电阻R2的阻值R2、分压电阻R3的阻值R3；

该步骤具体为：

将热敏电阻RT1的三个阻值和晶体管的三个基极电压带入如下公式：

Vb＝5/((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3)+R2)*((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3))，

其中，Vb为晶体管的基极电压，R1为分压电阻R1的阻值、R2为分压电阻R2的阻值、R3为分压电阻R3的阻值、RT1为热敏电阻RT1的阻值；

解三元方程组后，得到分压电阻R1的阻值R1、分压电阻R2的阻值R2、分压电阻R3的阻值R3。

在本发明实施例中，当温度变化导致晶体管的发射结饱和导通电压发生变化时，温度补偿初级模块中的热敏电阻RT1调整晶体管的基极电压，对晶体管的发射结饱和导通电压变化起到补偿效果，避免晶体管在宽温条件下出现温度漂移的现象，使得主板电路能够正常稳定地工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种宽温控制电路，其特征在于，所述宽温控制电路包括：

与晶体管的基极连接，为所述晶体管提供基极电压，并根据温度变化导致晶体管的发射结饱和导通电压变化，调整所述基极电压的温度补偿初级模块；

所述温度补偿初级模块包括：

分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R3和热敏电阻RT1；

所述分压电阻R2和分压电阻R3串联在电源和地之间，所述分压电阻R2和分压电阻R3的公共连接端接所述晶体管的基极，所述热敏电阻RT1和分压电阻R1串联在所述晶体管的基极和地之间；

所述宽温控制电路还包括与所述晶体管的基极连接，滤除来自所述温度补偿初级模块和电路外界的噪声信号的滤波模块，所述滤波模块滤除热敏电阻RT1及电路外界的噪声信号对晶体管的影响，防止晶体管的基极电压Vb在临界电压时出现上下抖动，使晶体管反复截止-导通，影响电路的稳定性的问题，使电路工作更可靠。

2.如权利要求1所述的宽温控制电路，其特征在于，所述宽温控制电路还包括与所述晶体管的基极连接，针对不同型号晶体管的发射结饱和导通电压的差异性，配合所述温度补偿初级模块对所述基极电压进行微调的微调模块。

3.如权利要求2所述的宽温控制电路，其特征在于，所述微调模块包括分压电阻R4，所述分压电阻R4连接在电源和晶体管的基极之间。

4.如权利要求1所述的宽温控制电路，其特征在于，所述滤波模块包括滤波电容C1，所述滤波电容C1连接在所述晶体管的基极和地之间。

5.一种主板，其特征在于，所述主板包括如权利要求1-4任一项所述的宽温控制电路。

6.一种控制如权利要求5所述的主板宽温的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取热敏电阻RT1在三个温度值对应的阻值；

获取晶体管在三个温度值时的基极电压；

将所述热敏电阻RT1的三个阻值和晶体管的三个基极电压带入如下公式：

Vb＝5/((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3)+R2)*((RT1+R1)*R3/(RT1+R1+R3))，

其中，Vb为晶体管的基极电压，R1为分压电阻R1的阻值、R2为分压电阻R2的阻值、R3为分压电阻R3的阻值、RT1为热敏电阻RT1的阻值；

解三元方程组后，得到分压电阻R1的阻值R1、分压电阻R2的阻值R2、分压电阻R3的阻值R3。

7.如权利要求6所述的控制主板宽温的方法，其特征在于，所述获取热敏电阻RT1在三个温度值对应的阻值的步骤具体为：

获取热敏电阻RT1在温度范围的最低值对应的阻值，获取热敏电阻RT1在温度范围的最高值对应的阻值，获取热敏电阻RT1在温度范围的中点温度值对应的阻值。

8.如权利要求6所述的控制主板宽温的方法，其特征在于，所述获取晶体管在三个温度值时的基极电压的步骤具体为：

获取晶体管在温度范围的最低值对应的发射结饱和导通电压值，获取晶体管在温度范围的最高值对应的发射结饱和导通电压值，获取晶体管在温度范围的中点温度值对应的发射结饱和导通电压值；

根据所述晶体管的三个发射结饱和导通电压值，得到对应的晶体管在三个温度值时的基极电压。

9.一种主板掉电时序控制电路，所述主板掉电时序控制电路包括晶体管，其特征在于，所述主板掉电时序控制电路还包括如权利要求1-4任一项所述的宽温控制电路。