CN107807690A - 温度控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种温度控制装置及方法，涉及芯片温度控制技术领域，包括：温度检测模块、中央处理模块、电流换向切换模块和与被控芯片固定的帕尔帖半导体；所述温度检测模块的输出端与所述中央处理模块的输入端连接，所述中央处理模块的输出端与所述电流方向切换模块的输入端连接，所述电流方向切换模块的输出端与所述帕尔帖半导体连接。本发明提供了一种温度控制装置及方法，利用温度检测模块检测芯片表面的环境温度，当检测到的芯片所处环境的环境温度偏离设定阈值时，通过控制帕尔帖半导体的电流方向实现对芯片的升温或降温，可以使芯片工作在高温或低温环境下工作且性能不受影响，提高实用性。

Description

温度控制装置及方法
技术领域
本发明涉及芯片温度控制领域，尤其是涉及一种温度控制装置及方法。
背景技术
目前，每一种芯片都需要在特定的温度范围内工作，比如商业级芯片是0至70度，工业级芯片是-40至85度，如果芯片未在其自身等级的温度范围内工作，性能会受到影响，甚至可能损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种温度控制装置及方法，以缓解了等现有技术中芯片未在其自身等级的温度范围内工作性能会受到影响的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种温度控制装置，包括：温度检测模块、中央处理模块、电流换向切换模块和与被控芯片固定的帕尔帖半导体；
所述温度检测模块设置于所述被控芯片的外壳表面，所述温度检测模块的输出端与所述中央处理模块的输入端连接，用于检测所述被控芯片的所处环境的环境温度，并发送给所述中央处理模块；
所述中央处理模块的输出端与所述电流方向切换模块的输入端连接，所述电流方向切换模块的输出端与所述帕尔帖半导体连接，用于当所述温度值小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给所述帕尔帖半导体以使所述帕尔帖半导体放热，进而使所述被控芯片升温；当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体吸热，进而使所述被控芯片降温；
所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电流换向切换模块包括：切换开关、第一直流源和第二直流源；
所述切换开关的控制端与所述中央处理模块连接；
所述切换开关的第一输出端与第一直流源的正极连接，所述第一直流源的负极与所述帕尔帖半导体的第一输入端连接；
所述切换开关的第二输出端与第二直流源的负极连接，所述第二直流源的正极与所述帕尔帖半导体的第二输入端连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电流换向切换模块包括：继电器；
所述继电器的公共端接电源，所述继电器的控制端与所述中央处理模块连接；
所述继电器的常开触点与所述帕尔帖半导体的第一输入端连接；
所述继电器的常闭触点与所述帕尔帖半导体的第二输入端连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：电流调节模块；
所述中央处理模块，还用于根据检测的环境温度生成所述电流调节指令；
所述电流调节模块的输入端与所述中央处理模块连接，输出端与所述继电器的公共端连接，用于根据所述中央处理模块的电流调节指令调节为所述帕尔帖半导体供电的供电电流。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：电源模块；
所述电源模块，用于为所述温度检测模块和所述中央处理模块供电。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述帕尔帖半导体包括：至少一个电源连接接口；
所述电源连接接口，用于与所述电流换向切换模块的输出端建立连接，接收所述电流换向切换模块输出的电流。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述帕尔帖半导体与所述芯片的外表面固定或者设置于所述被控芯片内。
第二方面，本发明实施例还提供一种温度控制方法，包括：
将检测到的被控芯片所处环境的环境温度分别与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值；
当所述环境温度小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体放热，进而使所述被控芯片升温；
当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体吸热，进而使所述被控芯片降温。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一温度阈值和所述第二温度阈值根据所述被控芯片的工作温度范围确定。
第三方面，本发明实施例提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第二方面所述的方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种温度控制装置及方法，利用温度检测模块检测芯片表面的环境温度，当检测到的芯片所处环境的环境温度偏离设定阈值时，通过控制帕尔帖半导体的电流方向实现对芯片的升温或降温，可以使芯片工作在高温或低温环境下工作且性能不受影响，提高实用性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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温度控制装置的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的温度控制装置的结构示意图；
图3为本发明另一个实施例提供的温度控制装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的温度控制方法的流程图。
图标：
10-温度检测模块；20-中央处理模块；30-电流换向切换模块；40-帕尔帖半导体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
现在所有的芯片工作都需要在特定的温度范围内，比如商业级是0到70度，工业级是-40到85度。如果芯片在超过其自身等级的温度下工作，性能会受到影响并且可能损坏。并且，如果在更严苛的环境下使用芯片，只能通过使用成本更高的工业级、汽车级等芯片来实现。
在高温环境下，现有技术中一般采用半导体制冷器，配合外置的散热措施(风冷和水冷等)，可以将芯片侧温度降低，但制冷效果较差。
目前，现有技术中芯片若未在其自身等级的温度范围内工作性能会受到影响，基于此，本发明实施例提供的一种温度控制装置及方法，可利用温度检测模块检测芯片表面的环境温度，当检测到的芯片所处环境的环境温度偏离设定阈值时，通过控制帕尔帖半导体的电流方向实现对芯片的升温或降温，可以使芯片工作在高温或低温环境下工作且性能不受影响，提高实用性。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种温度控制装置进行详细介绍。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种温度控制装置，包括：温度检测模块10、中央处理模块20、电流换向切换模块30和与被控芯片固定的帕尔帖半导体40。
具体的，所述温度检测模块10可以为温度传感器芯片或者温度探头等温度采集器件。所述中央处理模块20可以为微处理器或者单片机等。所述帕尔帖半导体40与所述芯片的外表面固定或者设置于所述被控芯片内。
所述温度检测模块10设置于所述被控芯片的外壳表面，所述温度检测模块10的输出端与所述中央处理模块20的输入端连接，用于检测所述被控芯片的所处环境的环境温度，并发送给所述中央处理模块20。
所述中央处理模块20的输出端与所述电流方向切换模块的输入端连接，所述电流方向切换模块的输出端与所述帕尔帖半导体40连接，用于当所述温度值小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给所述帕尔帖半导体40以使所述帕尔帖半导体40放热，进而使所述被控芯片升温；当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体40，以使所述帕尔帖半导体40吸热，进而使所述被控芯片降温。其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。
在实际应用中，所述第一温度阈值和所述第二温度阈值根据所述被控芯片的工作温度范围确定。所述第一温度阈值和所述第二温度阈值可以分别为所述被控芯片的工作范围的温度最低值和温度最高值，例如，商业级芯片的低温限值0度和高温限值70度。当所述温度值小于第一温度阈值时，所述中央处理模块20向所述帕尔帖半导体40输出的第一控制信号可以为一个5V高电平。当所述环境温度大于第二温度阈值时，向所述帕尔帖半导体40输出的第一控制信号可以为一个0V低电平。在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
具体的，所述帕尔帖半导体40包括：至少一个电源连接接口。其中，电源连接接口可以为两个，用于与所述电流换向切换模块30的两个输出端建立连接，接收所述电流换向切换模块30输出的不同方向的电流。流经所述帕尔帖半导体40内的电流方向决定半导体工作在吸热还是放热状态，电流大小决定吸收和释放的热量大小。
在本发明的又一个实施例中，所述温度控制装置还包括：电源模块。
所述电源模块，用于为所述温度检测模块10和所述中央处理模块20供电。
如图2所示，在前述实施例基础上，在本发明的另一个实施例中，所述电流换向切换模块30可以包括：切换开关、第一直流源和第二直流源。
具体的，所述切换开关可以为单刀双掷开关。所述切换开关的公共输入端与所述中央处理模块20的电源引脚连接。所述切换开关的控制端与所述中央处理模块20连接，用于接收所述第一控制信号或所述第二控制信号。
所述切换开关的第一输出端与第一直流源的正极连接，所述第一直流源的负极与所述帕尔帖半导体40的第一输入端连接，用于根据所述第一控制信号向所述帕尔帖半导体40输出第一电流方向的电流。
所述切换开关的第二输出端与第二直流源的负极连接，所述第二直流源的正极与所述帕尔帖半导体40的第二输入端连接，用于根据所述第二控制信号向所述帕尔帖半导体40输出与第一电流方向相反的电流。
如图3所示，在本发明的另一个实施例中，所述电流换向切换模块30还可以包括：继电器。
所述继电器的公共端接电源。所述继电器的控制端与所述中央处理模块20连接。
具体的，所述继电器根据所述中央处理模块20输出的控制信号，分别闭合常开触点和常闭触点。
所述继电器的常开触点与所述帕尔帖半导体40的第一输入端连接。
例如，当所述继电器的常开触点闭合时，可以为所述帕尔帖半导体40正向供电。
所述继电器的常闭触点与所述帕尔帖半导体40的第二输入端连接。
例如，当所述继电器的常闭触点闭合时，可以为所述帕尔帖半导体40反向供电。
在本发明的又一个实施例中，所述温度控制装置还包括：电流调节模块。
所述中央处理模块20，还用于根据检测的环境温度生成所述电流调节指令。
所述电流调节模块的输入端与所述中央处理模块20连接，输出端与所述继电器的公共端连接，用于根据所述中央处理模块20的电流调节指令调节为所述帕尔帖半导体40供电的供电电流。
具体的，当检测到的环境温度较大时，可以增大为所述帕尔帖半导体40的供电电流，提高所述被控芯片的降温速度。
本发明实施例提供了一种温度控制装置，利用温度检测模块10检测芯片表面的环境温度，当检测到的芯片所处环境的环境温度偏离设定阈值时，通过控制帕尔帖半导体40的电流方向实现对芯片的升温或降温，可以使芯片工作在高温或低温环境下工作且性能不受影响，提高实用性。
如图4所示，在本发明的又一个实施例中，还提供一种温度控制方法，包括以下几个步骤。
S101，将检测到的被控芯片所处环境的环境温度分别与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。
S102，当所述环境温度小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体放热，进而使所述被控芯片升温。
S103，当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体吸热，进而使所述被控芯片降温。
具体的，所述第一温度阈值和所述第二温度阈值根据所述芯片的工作温度范围确定。
在本发明的又一个实施例中，还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行温度控制方法。
在本发明的实施例中，若所述被控芯片处于自身的工作温度范围以外时，利用帕尔帖效应对所述被控芯片进行升温或者降温，以保证所述被控芯片可以在高温或者低温甚至更恶劣的环境下工作，并且性能不受影响，提高实用性。
具体的，对简单的芯片外置式帕尔帖半导体进行测试，温度可以调节15度左右。具体调节范围与半导体吸收和释放的热量有关，并且与流过的电流成正比，还与选择的半导体材料材质、面积有关。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的温度控制方法、装置以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种温度控制装置，其特征在于，包括：温度检测模块(10)、中央处理模块(20)、电流换向切换模块(30)和与被控芯片固定的帕尔帖半导体(40)；
所述温度检测模块(10)设置于所述被控芯片的外壳表面，所述温度检测模块(10)的输出端与所述中央处理模块(20)的输入端连接，用于检测所述被控芯片的所处环境的环境温度，并发送给所述中央处理模块(20)；
所述中央处理模块(20)的输出端与所述电流方向切换模块的输入端连接，所述电流方向切换模块的输出端与所述帕尔帖半导体(40)连接，用于当所述温度值小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给所述帕尔帖半导体(40)以使所述帕尔帖半导体(40)放热，进而使所述被控芯片升温；当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体(40)，以使所述帕尔帖半导体(40)吸热，进而使所述被控芯片降温；
所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述电流换向切换模块(30)包括：切换开关、第一直流源和第二直流源；
所述切换开关的控制端与所述中央处理模块(20)连接；
所述切换开关的第一输出端与第一直流源的正极连接，所述第一直流源的负极与所述帕尔帖半导体(40)的第一输入端连接；
所述切换开关的第二输出端与第二直流源的负极连接，所述第二直流源的正极与所述帕尔帖半导体(40)的第二输入端连接。
3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述电流换向切换模块(30)包括：继电器；
所述继电器的公共端接电源，所述继电器的控制端与所述中央处理模块(20)连接；
所述继电器的常开触点与所述帕尔帖半导体(40)的第一输入端连接；
所述继电器的常闭触点与所述帕尔帖半导体(40)的第二输入端连接。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，还包括：电流调节模块；
所述中央处理模块(20)，还用于根据检测的环境温度生成所述电流调节指令；
所述电流调节模块的输入端与所述中央处理模块(20)连接，输出端与所述继电器的公共端连接，用于根据所述中央处理模块(20)的电流调节指令调节为所述帕尔帖半导体(40)供电的供电电流。
5.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，还包括：电源模块(50)；
所述电源模块(50)，用于为所述温度检测模块(10)和所述中央处理模块(20)供电。
6.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述帕尔帖半导体(40)包括：至少一个电源连接接口；
所述电源连接接口，用于与所述电流换向切换模块(30)的输出端建立连接，接收所述电流换向切换模块(30)输出的电流。
7.根据权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于，所述帕尔帖半导体(40)与所述芯片的外表面固定或者设置于所述被控芯片内。
8.一种温度控制方法，其特征在于，包括：
将检测到的被控芯片所处环境的环境温度分别与第一温度阈值和第二温度阈值进行比较，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值；
当所述环境温度小于第一温度阈值时，生成第一控制信号并发送给帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体放热，进而使所述被控芯片升温；
当所述环境温度大于第二温度阈值时，生成第二控制信号并发送给所述帕尔帖半导体，以使所述帕尔帖半导体吸热，进而使所述被控芯片降温。
9.根据权利要求8所述的温度控制方法，其特征在于，所述第一温度阈值和所述第二温度阈值根据所述被控芯片的工作温度范围确定。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求8至9所述的方法。
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