CN103873990A

CN103873990A - 温度控制装置及移动终端

Info

Publication number: CN103873990A
Application number: CN201210534036.9A
Authority: CN
Inventors: 范立锋
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明实施例提供了温度控制装置和移动终端。该温度控制装置应用于一音频器件，该音频器件包括一线圈，其特征在于：在该线圈上设置一限流元件，用于在线圈的温度升高时限制该线圈中流动的电流。通过根据本发明实施例的温度控制装置和移动终端，能够在线圈的温度升高时控制线圈的温度，从而克服线圈过热的问题，减少线圈的损坏。

Description

温度控制装置及移动终端

技术领域

本发明涉及温度控制装置及移动终端。

背景技术

在当前的移动终端中，音频器件，例如扬声器和接收器通常具有线圈，且该线圈常有一定的概率出现损坏，从而成为移动终端的质量问题的重要因素。

在现有环境中，线圈损坏大部分是由于线圈过热引起的音频器件内部的胶体单元损坏，因此，需要一种温度控制装置，能够克服由于线圈过热造成的损坏问题。

发明内容

因此，针对上述现有技术中存在的问题和需求做出本发明。

本发明实施例的目的是提供一种温度控制装置和移动终端，其能够在线圈的温度升高时控制线圈的温度，从而克服线圈过热的问题，减少线圈的损坏。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种温度控制装置，应用于一音频器件，所述音频器件包括一线圈，其特征在于：在所述线圈上设置一限流元件，用于在所述线圈的温度升高时限制所述线圈中流动的电流。

在上述温度控制装置中，所述限流元件是一具有正温度系数的电阻。

在上述温度控制装置中，所述电阻通过贴片方式与所述线圈串联连接。

在上述温度控制装置中，所述限流元件是一功放元件，用于钳位所述线圈中流动的电流。

在上述温度控制装置中，所述限流元件是所述线圈本体的一部分，所述部分由具有正温度系数的材料制成。

在上述温度控制装置中，所述音频器件为扬声器或者音频接收器。

在上述温度控制装置中，所述音频器件进一步包括易于在高温下受热损坏的胶体单元。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种移动终端，包括一音频器件，所述音频器件包括一线圈，进一步包括：一限流元件，设置在所述线圈上，用于在所述线圈的温度升高时限制所述线圈中流动的电流。

在上述移动终端中，所述限流元件是一具有正温度系数的电阻。

在上述移动终端中，所述电阻通过贴片方式与所述线圈串联连接。

在上述移动终端中，所述限流元件是一功放元件，用于钳位所述线圈中流动的电流。

在上述移动终端中，所述限流元件是所述线圈本体的一部分，所述部分由具有正温度系数的材料制成。

在上述移动终端中，所述音频器件为扬声器或者音频接收器。

在上述移动终端中，所述音频器件进一步包括易于在高温下受热损坏的胶体单元

通过根据本发明实施例的温度控制装置和移动终端，能够在线圈的温度升高时控制线圈的温度，从而克服线圈过热的问题，减少线圈的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性阻温特性曲线；

图2是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性伏安特性曲线；

图3是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性电流时间特性曲线；以及

图4是根据本发明实施例的移动终端的示意性框图。

具体实施方式

下面，将结合附图详细描述根据本发明实施例的温度控制装置和移动终端。

通过根据本发明实施例的温度控制装置，通过在线圈的温度升高时限制线圈中流动的电流，可以减少在电流流过线圈时在线圈中所产生的热量，从而防止线圈过热，这样，减少了线圈由于过热问题而造成的损坏。

在根据本发明实施例的温度控制装置中，可以采用正温度系数热敏电阻作为限流元件。这里，正温度系数（PTC：Positive Temperature Coefficient）热敏电阻是热敏电阻的一种，其电阻值在超过一定的温度（居里温度）时，会随着PTC热敏电阻本体温度的升高而阶跃性地增大，温度越高，电阻值越大。

一般来说，因为金属中有大量的自由电子，而温度越高，电子的热运动越明显，从而使得电阻值增大，因此，对于大多数的金属来说，温度越高，电阻率越大，即，金属为具有正温度系数的材料。

通常，PTC热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，例如，陶瓷PCT热敏电阻以钛酸钡为基，通过掺杂其它的多晶陶瓷材料制造，具有较低的电阻及半导特性。通过有目的地掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元达到：在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到一定数量产生导电性的自由离子。而对于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上，即所谓的晶粒边界（晶界）上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此产生高的电阻。这种效应在温度低时被抵消：在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动。而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒及电阻大幅度地增高，呈现出强烈的PTC效应。

例如，在PTC热敏电阻中，若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（nμn+pμp），并且，因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并做出电阻-温度特性曲线。

这里，电阻-温度特性通常简称为阻温特性，是指在规定的电压下，PCT热敏电阻零功率电阻与电阻体温度之间的依赖关系，其中，零功率电阻是指在某一温度下测量PCT热敏电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计，额定零功率电阻指环境温度25摄氏度条件下测得的零功率电阻值。

图1是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性阻温特性曲线。在图1中，Rmin指的是最小电阻，Tmin指的是Rmin时对应的温度，RTc是两倍的Rmin，且Tc指的是居里温度。如图1所示，表征阻温特性好坏的重要参数为温度系数α，其反映的是阻温特性曲线的陡峭程度，温度系数α越大，PTC热敏电阻对温度变化的反应越林敏，PTC效应越显著，其相应的PTC热敏电阻的性能越好，使用寿命也越长。PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化，例如在图1中，α=（lgR2-1gR1）/（T2-T1），一般情况下，通过T1取Tc+15℃，T2取Tc+25℃来计算温度系数α。因此，在根据本发明实施例的温度控制装置中，为了起到良好的温度控制的效果，可以选择温度系数α尽可能大的PTC电阻。

通过PTC电阻的阻温特性曲线，还可以进一步得到PTC电阻的电压-电流特性曲线，简称为伏安特性曲线。图2是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性伏安特性曲线。如图2所示，展示了PTC热敏电阻在加电气负载到达热平衡的情况下，电压与电流的相互依赖关系，其中，Ik指的是外加电压Vk时的动作电流，Ir指的是外加电压Vmax时的残余电流，Vmax指的是最大工作电压，VN指的是额定电压，且VD指的是击穿电压。从图2中可以看到，PTC热敏电阻的伏安特性大致可分为三个区域：在0-Vk之间的区域称为线性区，此间的电压和电流的关系基本符合欧姆定律，不产生明显的非线性变化，也称不动作区；在Vk-Vmax之间的区域称为跃变区，此时由于PTC热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变，电流随着电压的上升而下降，所以此区也称动作区；在VD以上的区域称为击穿区，此时电流随着电压的上升而上升，PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降，于是电压越高，电流越大，PTC热敏电阻的温度越高，阻值反而越低，很快就导致PTC热敏电阻的热击穿。因此，伏安特性是过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

PTC热敏电阻在工作过程中，电流会随时间变化。图3是根据本发明实施例的PTC电阻的示意性电流时间特性曲线。如图3所示，其示出了PTC热敏电阻在施加电压的过程中，电流随时间变化的特性，在开始加电瞬间的电流称为起始电流，而达到热平衡时的电流称为残余电流。在一定温度环境下，给PTC热敏电阻加一个起始电流（保证为动作电流），通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%时经历的时间就是动作时间。电流时间特性曲线是自动消磁PTC热敏电阻、延时启动PTC热敏电阻、过载保护PTC热敏电阻的重要参考特性。

当前使用的热敏电阻的主要特点是：1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10到100倍以上，能检测出10^-6℃的温度变化；2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃到315℃，高温器件适用于温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃到55℃；3）体积小，便于安装；4）使用方便，电阻值可在0.1到100kΩ间任意选择；5）易加工成复杂的形状，可大批量生产；6）稳定性好、过载能力强。

当然，本领域技术人员可以理解，在根据本发明实施例的温度控制装置中，具有正温度系数的电阻除了上面描述的通常的陶瓷PTC热敏电阻或者金属PTC热敏电阻之外，也可以是其它具有正温度系数的半导体材料或元器件，本发明实施例并不对此进行限制。

就是说，在根据本发明实施例的温度控制装置中，可以通过丝网印刷方法直接在所述线圈的基本上制造所述电阻，即所谓的贴片电阻，其具有体积小，重量轻的特点，并且电性能温度，可靠性高，装配成本低，可以以自动装贴设备匹配地安装，并且机械强度高，高频特性优越。

此外，在根据本发明实施例的温度控制装置中，还可以将不同的PTC热敏电阻串联在一起，实行不同点的温度保护，这样使得音频器件在不同温度阶段起到最经济最优良的保护。

除此之外，在上述温度控制装置中，所述限流元件还可以是一功放元件，用于钳位所述线圈中流动的电流。

这里，功放元件的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上，钳位可以通过二极管钳位电路或三极管钳位电路来实现。其中，钳位电路又称为直流重置器(DC restorer)，可将正直流值加入输出的波形，此电路的运作是由输入电压的第一个负半周开始。当输入电压开始进入负半周期，二极管成为正向偏压，使电容器充电到接近输入电压的峰值。在刚越过负半周的峰值后，二极管就成为反向偏压。这是因为电容器会将二极管的阴极维持在-0.7V的电压。电容器只能通过高阻抗值的放电。因此，由前一个负半周峰值到下一个负半周峰值期间，电容器只会释放很少的电量。释放的电量当然是由RL的阻抗值决定。若要有良好的钳位效果，RC的时间常数最少必须是输入电压周期的十倍。钳位电路的作用，就是使电容器电压维持在输入电压的峰值减去二极管电压降。电容器屯压基本上可视为与输入电压串联的一个电池。RL电容器的电压会与输入电压重叠相加。如果将二极管反接，就会有一个负直流电压与输入电压相加。。对于三极管钳位电路来说，可以将其BE结看作是一个二极管，其钳位原理与二极管钳位电路的相同。

除了单独设置限流元件以限制线圈中流动的电流以外，还可以将限流元件制成为线圈本身的一部分，例如，该线圈的一部分可直接由PTC材料，例如具有较高正温度系数的金属材料制成，从而起到在温度上升时限制线圈中流动的电流的作用。这里，线圈本身也可以全部由PTC材料制成，例如，具有较高正温度系数的金属材料。

优选地，在根据本发明实施例的温度控制装置中，将限流元件设置在音频器件本体中，且更加优选地，设置在线圈的入口处，从而保证能够精确地反映线圈温度的变化。

图4是根据本发明实施例的移动终端的示意性框图。如图4所示，根据本发明实施例的移动终端10包括音频器件100，且音频器件包括线圈110和限流元件120，其设置在线圈110上，用于在线圈的温度升高时限制该线圈中流动的电流。

在图4中，示出该限流元件120在音频器件100中，并且设置在线圈110的入口处，如上所述，这是为了该限流元件120能够更加准确地反映线圈110的温度的变化，本领域技术人员可以理解图4并不构成根据本发明实施例的移动终端的限制。

在上述移动终端中，所述音频器件进一步包括易于在高温下受热损坏的胶体单元。

这里，根据本发明实施例的移动终端的其它细节可以与之前关于根据本发明实施例的温度控制装置中的相应细节相同，因此，为了避免冗余便不再赘述。

本发明已经参考具体实施例进行了详细说明。然而，很明显，在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员能够对实施例执行更改和替换。换句话说，本发明用说明的形式公开，而不是被限制地解释。要判断本发明的要旨，应该考虑所附的权利要求。

Claims

1.一种温度控制装置，应用于一音频器件，所述音频器件包括一线圈，其特征在于：

在所述线圈上设置一限流元件，用于在所述线圈的温度升高时限制所述线圈中流动的电流。

2.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述限流元件是一具有正温度系数的电阻。

3.如权利要求2所述的温度控制装置，其中，所述电阻通过贴片方式与所述线圈串联连接。

4.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述限流元件是一功放元件，用于钳位所述线圈中流动的电流。

5.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述限流元件是所述线圈本体的一部分，所述部分由具有正温度系数的材料制成。

6.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述音频器件为扬声器或者音频接收器。

7.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述音频器件进一步包括易于在高温下受热损坏的胶体单元。

8.一种移动终端，包括一音频器件，所述音频器件包括一线圈，进一步包括：

一限流元件，设置在所述线圈上，用于在所述线圈的温度升高时限制所述线圈中流动的电流。

9.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述限流元件是一具有正温度系数的电阻。

10.如权利要求9所述的移动终端，其中，所述电阻通过贴片方式与所述线圈串联连接。

11.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述限流元件是一功放元件，用于钳位所述线圈中流动的电流。

12.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述限流元件是所述线圈本体的一部分，所述部分由具有正温度系数的材料制成。

13.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述音频器件为扬声器或者音频接收器。

14.如权利要求8所述的移动终端，其中，所述音频器件进一步包括易于在高温下受热损坏的胶体单元。