CN104104064B - 一种热保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种热保护电路，涉及电子技术领域，能够同时检测多个点的温度，灵活调整预设温度阈值，提高了系统的可靠性。该热保护电路包括：至少一个温度传感器、检测电路、执行电路、自锁及触发电路、保护温度调节电路以及用用电通路，其中，至少一个温度传感器将温度信号转换为电信号，并将所述电信号发送至检测电路，检测电路检测温度是否达到预设阈值，若温度达到所述预设阈值，则向执行电路发送关闭信号，切断系统供电，自锁及触发电路在切断系统供电后保持系统的断电状态直至上电通电开关被触发。本发明实施例用于电路保护。

Description

一种热保护电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种热保护电路。

背景技术

在多数终端中，一般使用锂电池为系统供电。锂的化学性质较为活跃，在高温或受撞击等情况下可能会发生起火或者爆炸，因此，终端一般会针对锂电池有多重保护。

在现有技术当中，可以采用ADC(Analog To Digital Converter，模数转换器)检测电路来检测系统温度，期间ADC受CPU(Central Processing Unit，中央处理器)控制。当CPU检测到系统温度超标后，由CPU控制系统实现关机、断电等保护措施。但是，一旦出现系统死机等情况，就无法实现有效的保护，可靠性低。或者，当系统的某芯片发生类似于闩锁故障时，CPU即使发现温度超标也无法断开系统供电，又或者，当CPU自身出现问题时，同样也无法断开系统供电，导致保护失败。

发明内容

本发明的实施例提供一种热保护电路，能够同时检测多个点的温度，灵活调整预设温度阈值，提高了系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种热保护电路，所述电路包括：

至少一个温度传感器，用于将温度信号转换为电信号，并将所述电信号发送至检测电路；

检测电路，用于根据从所述温度传感器接收的所述电信号检测温度是否达到预设阈值，若温度达到所述预设阈值，则向执行电路发送关闭信号；

执行电路，用于在从所述检测电路接收到所述关闭信号后，切断系统供电；

自锁及触发电路，用于在切断系统供电后保持系统的断电状态直至通电开关被触发。

在第一种可能实现的方式中，结合第一方面，所述温度传感器设置在被保护器件的外部，且所述温度传感器与所述被保护器件的距离在规定范围内，以便使所述被保护器件在所述温度传感器的监测范围内。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，所述自锁及触发电路包括：第一二极管、第二二极管、场效应管、第一电阻以及通电开关；

所述场效应管的第一端与所述温度传感器连接，第二端与所述用电通路连接，第三端和第四端接地；所述第一电阻连接在所述场效应管与所述用电通路之间的连接点上；

所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相对连接，所述第一二极管的正极连接在所述温度传感器与所述场效应管之间的连接点上，所述第二二极管的正极与所述用电通路连接，所述通电开关连接在所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极之间的连接点上。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式或第二种可能实现的方式，所述检测电路包括：比较器件，所述比较器件为运算放大器或者比较器或者微控制器；

所述比较器件的第一输入端与保护温度调节电路连接，所述比较器件的第二输入端与所述温度传感器连接，所述比较器件的输出端与所述执行电路连接。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式至第三种可能实现的方式，所述执行电路包括：场效晶体管或者负载开关；

所述执行电路的一端与所述比较器件连接，第二端与所述系统中被保护器件所在的用电通路连接，第三端与电源连接。

在第五种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式至第四种可能实现的方式，还包括：保护温度调节电路，以便于所述预设阈值可调整。

本发明实施例提供一种热保护电路，包括至少一个温度传感器，用于将温度信号转换为电信号，并将电信号发送至检测电路；还包括检测电路，用于根据从温度传感器接收的电信号检测温度是否达到预设阈值，若温度达到预设阈值，则向执行电路发送关闭信号；执行电路，用于在从检测电路接收到关闭信号后，切断系统供电；自锁及触发电路，用于在切断系统供电后保持系统的断电状态直至通电开关被触发；还包括保护温度调节电路，以便于预设阈值可调整，这样能够同时检测多个点的温度，灵活调整预设温度阈值，提高了系统的可靠性。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种热保护电路结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的一种热保护电路结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的另一种传感器分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种热保护电路01，如图1所示，包括至少一个温度传感器011、检测电路012、执行电路013、自锁及触发电路014以及用电通路015。

其中，温度传感器011可以为至少一个温度传感器，用于将温度信号转换为电信号，并将电信号发送至检测电路012。

检测电路012，用于根据从温度传感器011接收的电信号检测温度是否达到预设阈值，若温度达到预设阈值，则向执行电路发送关闭信号。

执行电路013，用于在从检测电路012接收到关闭信号后，切断系统供电。

自锁及触发电路014，用于在切断系统供电后保持系统的断电状态直至通电开关被触发。

用电通路015为该热保护电路01所承载的负载电路。

另外，该热保护电路还可以包括保护温度调节电路016，用于对预设温度阈值进行调整，该温度调节电路016可以为可变电阻等器件，可以通过该可变电阻阻值的变化灵活调整预设温度阈值。

本发明实施例提供一种热保护电路01，在系统温度过高时自动切断系统的电力供应，其方法为：至少一个温度传感器011将温度信号转化为电信号发送至检测电路012，检测电路012根据电信号检测温度是否达到预设温度阈值，若达到预设温度阈值，则向执行电路013发送关闭信号，切断系统供电，自锁及触发电路014在切断系统供电后保持系统的断电状态直至通电开关被触发，还可以包括保护温度调节电路016来灵活调整预设温度阈值，能够同时检测多个点的温度，灵活调整预设温度阈值，提高了系统的可靠性。

本发明又一实施例提供一种热保护电路02，如图2所示，包括：至少一个温度传感器021、检测电路022、执行电路023、自锁及触发电路024以及用电通路025，还可以包括保护温度调节电路026。

其中，温度传感器021设置在被保护器件的外部，且温度传感器021与被保护器件的距离在规定范围内，以便使被保护器件在温度传感器021的检测范围内。

自锁及触发电路024可以包括：第一二极管D1、第二二极管D2、场效应管Q、第一电阻R1以及通电开关K；

其中，场效应管Q的第一端与传感器021连接，第二端与用电通路连接，第三端和第四端接地；第一电阻R1连接在场效应管与用电通路025之间的连接点上；

第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极相对连接，第一二极管D1的正极连接在传感器021与场效应管Q之间的连接点上，第二二极管D2的正极与用电通路025连接；通电开关K连接在第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极之间的连接点上。

示例性的，当该场效应管Q为N沟道场效应管时，N沟道场效应管的栅极(G极)与用电通路025的处理器或者与电源连接，漏极(D极)与多组传感器021连接，源极(S极)和屏蔽极接地。。

检测电路022可以采用比较器件，该比较器件可以为运算放大器，或者比较器，或者微控制器等；

该比较器件的第一输入端与保护温度调节电路026连接，比较器件的第二输入端与温度传感器021连接，比较器件的输出端与执行电路023连接。

执行电路023可以包括：场效晶体管或者负载开关；

执行电路023的第一端与检测电路022连接，第二端与系统中被保护器件所在的用电通路025连接，第三端与电源连接。

执行电路023与检测电路022连接形成回路，执行电路023可以把检测电路022检测到的信号进行处理后，控制执行电路023导通或者关断用电通路025的供电。

保护温度调节电路026可以为可变电阻等器件，通过调节可变电阻的阻值，灵活调整预设温度阈值。

其工作原理为：至少一个温度传感器将温度信号转换为电信号，该电信号为用以表示电压的信号，并将该电信号发送至检测电路022，检测电路根据温度传感器发送的电信号检测温度是否达到预设阈值。当温度在预设阈值范围内时，检测电路022不动作，系统正常工作；当温度达到预设阈值时，检测电路022向执行电路023发送关闭信号，执行电路023在从检测电路022接收到关闭信号后，切断系统供电，自锁及触发电路024用于在切断系统供电后保持系统的断电状态，直至通电开关被触发启动系统供电。这样，该硬件热保护电路02能够同时检测多个点的温度，在温度过高时自动断电，提高了系统的可靠性。

示例性的，温度传感器021可以由多组传感器构成，该多组传感器分布到PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板的关键位置(关键芯片)，如图3所示。多组传感器并联连接，当其中一个传感器超过了预设温度阈值或者N个传感器同时达到预设温度阈值时，系统就可以启动保护动作，这样有利于提供对整个系统的保护。例如，将预设的温度阈值设为95度，当一个传感器检测到用电通路中芯片的温度超过了95度时，热保护电路启动保护动作；或者，当其中的三个传感器同时检测到芯片的温度达到95度时，热保护电路启动保护动作。通常情况下，N可以取值为3，也可以为其它值，这里不做限定。其中，该温度传感器可以为NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻、PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻或者半导体传感器等。传感器数目可以是一到多不等，这样能够同时检测PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)上多个点的温度。传感器的数目越多，保护的范围也就越大，温度检测也就越精细。

检测电路022可以用硬件实现，例如采用比较器件为差分放大器或者微控制器等，避免软件死机引起的保护失效。

执行电路023一般由MOS-FET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-EffectTransistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管)或者Load-Switch(负载开关)组成。在系统正常工作时，MOS-FET或Load-Switch导通，给系统提供正常供电，当系统温度达到预设阈值时，MOS-FET或Load-Switch在检测电路的控制下自动关断，来切断系统芯片的供电。

在系统供电切断后，自锁及触发电路024可以维持断电状态，避免因温度降低而重新启动系统供电，导致温度再度升高而循环往复。具体的，当温度传感器的至少一个传感器的检测温度达到预设温度阈值而使得系统断电后，自锁及触发电路024从用电通路025撤销自锁信号来保持系统处于断电状态。除非用户重新触发通电开关，避免了温度降低时系统重新启动进入循环状态。

其次，自锁及触发电路024还可以保证系统通电正常工作。其中，场效应管Q可以实现自锁电路的自锁功能，使得热保护电路处于导通状态。第一二极管D1和第二二极管D2起到连接的作用，还可以防止电路在自锁电路和用电通路025之间的不合理流动。具体的，在用电通路025上电工作后，输出保持信号至场效应管Q，使得场效应管Q可以实现自锁电路的自锁功能。这里的保持信号可以是由用电通路025中的处理器或者其它的类似元件的IO(输入输出)发送至场效应管的。

当系统需要重新通电时，自锁及触发电路024中的场效应管Q在通电开关K按下时导通，完成自锁功能，并输出一定的参考电平给检测电路022。在给系统断电时，用电通路025在检测到用户即将关机时，用电通路中的处理器的IO状态改变控制场效应管Q由导通变为截止状态，即用电通路撤销自锁信号，释放该场效应管Q，用电通路断电进入待机状态，等待下一次触发通电。其中，第一二极管D1与第二二极管D2还起到防止电流反灌的作用。

由此可见，触发电路用来触发系统关机的到开机的流程，自锁电路可以负责保持系统运行以及完成开机到关机的流程。

通过上述说明，本发明的热保护电路可以包含三种工作状态：关机态、工作态和保护态。其中，关机态可以为：在系统关机后，自锁及触发电路024控制检测电路022自动调整检测电路的状态，使得检测电路022关闭执行电路023中的MOS-FET或Load-Switch。此时，用电通路025断电。而关机态时只有硬件热保护电路02在工作，用电通路025断电，这样，可以减小漏电流，对于电池设备尤其重要，可以有效提升关机存储时间，当用电通路也就是被保护电路断电时，可以避免可能存在的短路风险，使得系统可以更安全。

示例性的，在用户触发通电开关关断时，按下通电开关K，用电通路025检测到用户即将关机时，先保存数据保存等设置，而后将自锁及触发电路024的控制信号由高变低，其中用电通路可以通过处理器的IO控制自锁信号，使得场效应管Q由导通状态变为截止状态，自锁及触发电路024并输出关闭信号至检测电路022，使得检测电路022的状态也随之改变，检测电路022将关闭信号输出至执行电路023，执行电路023切断用电通路供电，此时，整个保护电路恢复到开机前的状态。其中，在系统处于关机态时，可以只有热保护电路在工作，用电通路断电，也可以是热保护电路和用电通路都不工作。

工作态为：当闭合触发自锁及触发电路025中的通电开关K后，用电通路025可以通电工作。在触发系统通电的开关K被松开之前，自锁及触发电路中的第一二极管D1和第二二极管D2导通，并输出触发信号至用电通路，用电通路中的处理器或者处理器类似的其它元件的IO口输出一个保持信号至自锁及触发电路的场效应管Q来保持开机状态，其中，可以通过场效应管Q的导通和关闭实现给检测电路022中的比较器件一个特定的参考电平来保持开机状态，也可以是其它的方式，这里不做限定。用电通路025输出保持信号之后，触发系统通电开关K可以松开，系统完成通电并正常工作。

其中，当场效应管Q为NMOS(增强型N沟道场效应管)时，其G极(栅极)为高电平时导通，故这里的保持信号可以为高电平；当场效应管Q为PMOS(增强型P沟道场效应管)时，保持信号也可以为低电平，这里不做限定。用电通路022有4端连接点，第一端接地。第二端与自锁及触发电路中的二极管连接，用以给自锁及触发电路输出保持信号，第三端为被触发开机端，与自锁及触发电路中的场效应管连接，用以被场效应管触发通电，第四端为供电端，与执行电路023连接，执行电路控制用电通路022的供电与断电。

保护态可以为：温度传感器021将温度信号转换为电压信号发送至检测电路022，若检测电路022根据从温度传感器接收的电压信号检测温度达到预设阈值，则检测电路022被触发，向执行电路的MOS-FET或Load-Switch发送关闭信号，使得MOS-FET或Load-Switch关闭系统进入关机态。由此，关机状态得以保持，除非用户重新闭合开关K触发系统通电，否则，即使系统温度降到预设阈值以下，系统也不会自动重新通电，这样可以避免过温-关闭-降温-开启-过温-关闭...的循环。

本发明实施例提供一种热保护电路，包括至少一个温度传感器来同时检测多个点的温度，将温度信号转换为电信号发送至检测电路，检测电路根据电信号检测温度是否达到预设阈值，若温度达到预设阈值，向执行电路发送关闭信号，切断系统供电。自锁及触发电路能够保证系统正常通电和断电，在系统过温断电后能够保持系统处于断电状态直至通电开关被触发，还可以包括保护温度调节电路，可以通过可变电阻的变化灵活调整预设温度阈值，这样该热保护电路能够通过硬件保护方式，避免了软件保护的低可靠性，能够同时检测多个点的温度，灵活调整预设温度阈值，提高了系统的可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电路，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的中，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。且上述的各单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种热保护电路，其特征在于，所述电路包括：

至少一个温度传感器，用于将温度信号转换为电信号，并将所述电信号发送至检测电路；

检测电路，用于根据从所述温度传感器接收的所述电信号检测温度是否达到预设阈值，若温度达到所述预设阈值，则向执行电路发送关闭信号；

执行电路，用于在从所述检测电路接收到所述关闭信号后，切断系统供电；

自锁及触发电路，用于在切断系统供电后保持系统的断电状态直至通电开关被触发；

保护温度调节电路，用于调整所述预设阈值；

所述自锁及触发电路包括：第一二极管、第二二极管、场效应管、第一电阻以及通电开关；

所述场效应管的第一端与所述温度传感器连接，第二端与用电通路连接，第三端和第四端接地；所述第一电阻的一端连接在所述场效应管与所述用电通路之间的连接点上，所述第一电阻的另外一端接地；

所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相对连接，所述第一二极管的正极连接在所述温度传感器与所述场效应管之间的连接点上，所述第二二极管的正极与所述用电通路连接，所述通电开关连接在所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极之间的连接点上。

2.根据权利要求1所述的热保护电路，其特征在于，所述温度传感器设置在被保护器件的外部，且所述温度传感器与所述被保护器件的距离在规定范围内，以便使所述被保护器件在所述温度传感器的监测范围内。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的热保护电路，其特征在于，所述检测电路包括：比较器件，所述比较器件为运算放大器或者比较器或者微控制器；

所述比较器件的第一输入端与保护温度调节电路连接，所述比较器件的第二输入端与所述温度传感器连接，所述比较器件的输出端与所述执行电路连接。

4.根据权利要求1至2任意一项所述的热保护电路，其特征在于，所述执行电路包括：场效晶体管或者负载开关；

所述执行电路的第一端与所述检测电路连接，第二端与所述系统中被保护器件所在的用电通路连接，第三端与电源连接。