CN109089345A - 过温保护电路及应用其的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种过温保护电路及应用其的电子设备，过温保护装置，其包括感应电路、比较电路以及控制电路，所述感应电路用于感应被保护对象的温度，比较电路用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值，所述控制电路用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号，防止所述被保护对象温度过高导致寿命减少，另外，根据被保护对象的属性，可以任意设置温度阈值，适用于不同类型的被保护对象。
Description
技术领域
本申请涉及一种电路技术领域，尤其涉及一种过温保护电路及应用其的电子设备。
背景技术
LED灯珠由于体积小，寿命长等优点而得到越来越广泛的应用。但LED灯珠带来的高热量是困扰其应用的一个重要因素。如果LED长期在高温下工作，则其寿命会大大缩短，不仅其优点难以发挥，甚至会产生死灯现象。因此，通常采用过温保护技术来实现对LED灯珠的保护。
目前广泛应用的过温保护技术是：通过热敏电阻或者其他温度检测装置检测LED灯珠的温度，当温度超过所设定的阈值，直接关闭LED灯珠。等温度降低至安全范围后，才允许再次启动。该方法虽然可以避免LED灯珠烧毁，但为了保证足够的工作温度范围，过温阈值一般设置的比较高，在异常情况下，LED灯珠可能长期工作在高温条件下，缩短其工作寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过温保护电路及应用其的电子设备，解决LED灯珠长期工作在高温下导致寿命缩短。
本发明实施例提供一种过温保护装置，其包括感应电路、比较电路以及控制电路，所述感应电路用于感应被保护对象的温度，比较电路用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值，所述控制电路用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述感应电路为热敏电阻，所述热敏电阻的阻值随着被保护对象的温度实时变化。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，所述正温度系数热敏电阻的阻值与被保护对象的温度成正比关系。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述比较电路包括多个第一开关器件，所述多个第一开关器件进行工作配合以判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述第一开关器件为PMOS或者NMOS。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述控制电路为电流镜电路。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述控制电路包括多个第二开关器件，所述多个第二开关器件进行工作配合以当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述控制电路进一步用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时通过抽取的方式减小施加到所述被保护对象上的电信号。
可选地，在本申请的任一实施例中，还包括：驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述被保护对象进行工作。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述驱动电路为恒流源驱动电路。
可选地，在本申请的任一实施例中，还包括：滤波电路，所述滤波电路用于滤除被保护对象上的干扰信号。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述滤波电路为滤波电容。
可选地，在本申请的任一实施例中，所述被保护对象为LED灯珠。
本发明实施例还提供一种包括上述任一实施例中所述过温保护装置的电子设备。
本申请实施例提供的技术方案中，通过配置感应电路、比较电路以及控制电路，所述感应电路用于感应被保护对象的温度，比较电路用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值，所述控制电路用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号，可以减小加到所述被保护对象上的电信号，防止所述被保护对象温度过高导致寿命减少，另外，根据被保护对象的属性，可以任意设置温度阈值，适用于不同类型的被保护对象。
附图说明
图1为本申请实施例一中过温保护装置的结构示意图；
图2为本申请实施例二中过温保护装置的电路结构示意图；
图3为Vrt、Vref以及流过NM4、NM7、LED灯珠的电路INM4、INM7、ILED关系示意图一。
图4为Vrt、Vref以及流过NM4、NM7、LED灯珠的电路INM4、INM7、ILED关系示意图二。
具体实施方式
具体实施方式以下将配合图示来详细说明本发明的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本申请实施例提供的技术方案中，通过配置感应电路、比较电路以及控制电路，所述感应电路用于感应被保护对象的温度，比较电路用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值，所述控制电路用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号，可以减小加到所述被保护对象上的电信号，防止所述被保护对象温度过高导致寿命减少，另外，根据被保护对象的属性，可以任意设置温度阈值，适用于不同类型的被保护对象。
下述实施例中以被保护对象为LED灯珠为例进行说明，但是，需要说明的是，本申请实施例的方案适用于任何需要进行过温保护的对象。
图1为本申请实施例一中过温保护装置的结构示意图；如图1所示，其包括感应电路101、比较电路102以及控制电路103。
本实施例中，所述感应电路101用于感应LED灯珠的温度。在具体应用时，感应电路101按照靠近或者紧贴LED灯珠的方式设置。
本实施例中，比较电路102用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值。所述控制电路103用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述LED灯珠上的电信号。
在一具体应用场景中，可以将感应到的温度值通过感应电路101转换为电信号，对应地，温度阈值也对应电信号阈值，通过对应温度的电信号与对应温度阈值的电信号阈值进行比对，从而判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值。
本实施例中，温度阈值可以根据LED灯珠的规格或者信号灵活调整，另外温度阈值并非只是一个固定的值，其也可以为上限和下限限定的范围。
本实施例中，控制电路103用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述LED灯珠的电信号。
本实施例中，施加到所述LED灯珠上的电信号可以为电流信号，也可以为电压信号，只要是可以导致LED灯珠发热的任意电信号均可。
进一步地，本实施例中，减小施加到到所述LED灯珠的电信号可以对施加到所述LED灯珠的电信号进行分流或者分压或者抽取等处理来实现。
图2为本申请实施例二中过温保护装置的电路结构示意图；如图2所示，本实施例中，所述感应电路为热敏电阻RT，所述热敏电阻RT的阻值随着LED灯珠的温度实时变化。所述热敏电阻RT为正温度系数热敏电阻RT，所述正温度系数热敏电阻RT的阻值与LED灯珠的温度成正比关系，即温度越高，电阻值越高。
本实施例中，所述比较电路包括多个第一开关器件，所述多个第一开关器件进行工作配合以判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值。该所述第一开关器件为PMOS或者NMOS。具体地，本实施例中，比较电路包括四个第一开关器件，其中两个第一开关器件为PMOS(PM1、PM2)，另外两个开关器件为NMOS(NM1、NM2)。
本实施例中，所述控制电路为电流镜电路。所述电流镜电路包括多个第二开关器件，所述多个第二开关器件进行工作配合以当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述LED灯珠上的电信号。本实施例中，所述控制电路具体包括两个第二开关器件，这两个开关器件具体为NMOS器件(NM3、NM4)。
本实施例中，所述控制电路进一步用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时通过抽取的方式减小施加到所述LED灯珠上的电信号。
本实施例中，还示意出了驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述LED灯珠进行工作。具体地，本实施例中，所述驱动电路为恒流源驱动电路。需要说明的是，该驱动电路可以包括在过温保护装置中，也可以独立于过温保护装置。如图2所示，驱动电路具体包括四个第三开关器件，其中两个为PMOS器件(PM6、PM7)，另外两个为NMOS器件(NM5、NM6)。这些器件的电气连接示意图具体参见图2所示。
进一步地，本实施例中，还包括：滤波电路，所述滤波电路用于滤除LED灯珠上的干扰信号。具体地，所述滤波电路为滤波电容C1。滤波电路的存在使得感应电路对LED灯珠的温度感应更加准确。
另外，需要说明的是，本实施例中，还包括电流镜电路，具体比如为三个PMOS器件(PM3、PM4、PM5)，两个NMOS器件(NM3，NM4)。
上述过温保护装置的工作过程如下：
驱动电路驱动LED灯珠进行发光，此时，过温保护装置中的正温度系数热敏电阻RT实时感应LED灯珠的温度；
与此同时，PMOS器件PM3、PM4、PM5组成电流镜电路。PM1，PM2，NM1，NM2，以及PM5组成比较器电路。PM3的输入电流IREF为零温度系数电流或某一固定温度系数电流。PM4的作用是为热敏电阻提供偏置电流，用于生成检测电压VRT。PM5为比较器提供源电流。
电路图中，VREF为温度阈值对应的电压阈值；假设驱动电路的电流镜尺寸满足如下条件：
因此，
ILED＝K1*K2*IDRV (3)
当正温度系数热敏电阻RT的电压VRT小于VREF时，流过NM2的电流将大于流过PM2的电流，此时NM3没有电流流过，因此NM4不会抽取PM7的电流,即抽取电流ISINK＝0。LED驱动电流ILED等于设计值。
上述公式(1)(2)中，W/L是指对应MOS管的宽长比，比如公式(1)中，分子中的W/L是PM7的宽长比。
当正温度系数热敏电阻RT的电压VRT大于VREF时，流过NM2的电流将小于流过PM2的电流，此时NM3的电流等于PM2与NM2的电流差值，因此NM4将抽取PM7的电流,使流过NM5的电流减小，进而达到减小ILED,使得LED灯珠的过热得以缓解或者避免的目的。
ILED＝(K1*IDRV-ISINK)*K2 (4)
具体地，图3为VRT、VREF以及流过NM4、PM7、LED灯珠的电流INM4、IPM7、ILED关系示意图一。如图3所示，当流过LED的电流减小到某一个值，LED灯珠的温度停止上升，那么LED灯珠的温度和电流就会稳定在一个“平衡值”。
另外，如图3所示，由于PM7和PM6为电流镜电路，导致流过PM7的电流IPM7稳定不变，而在LED灯珠没有出现过热之前，由于NM3的电流保持为0，导致流过NM4的电流INM4稳定不变，当LED灯珠出现过热之后，NM4导通，流过其的电流ISINK增加，当LED灯珠的温度停止上升，那么流过NM4的电流ISINK也会稳定在一个“平衡值”。
图4为VRT、VREF以及流过NM4、NM7、LED灯珠的电路INM4、INM7、ILED关系示意图二。如图4所示，当由于外界因素的干扰，虽然流过LED灯珠的电流持续减小，但LED灯珠温度仍在不断上升，VRT也会一直增加，由于NM4导通导致的电流抽取效应，那么流过LED的电流就会继续减小，直至降低至0。具体地，流过LED灯珠的电流的下降斜率可以通过设置PM5的电流大小或者NM3与NM4的尺寸比例进行改变。
上述本实施例中的过温保护装置也可以称之为温度折返电路。
本申请实施例还提供一种应用上述实施例中所述过温保护装置的电子设备。
根据本公开各种实施方式的电子设备可以是包括至少一个处理器的任何设备，并且可包括：相机、便携式设备、移动终端、通信终端、便携式通信终端、便携式移动终端等。例如，电子设备可包括以下至少一种：智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书(e-book)阅读器、台式PC、膝上PC、上网本计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设备、相机、以及可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜的头戴式设备(HMD)、电子服装、电子手镯、电子项链、电子配件、电子纹身、或智能手表)。
根据一些实施方式，电子设备可以是智能家电。该家电可包括以下至少一种，例如：电视、数字化视频光碟(DVD)播放器、音响装置、冰箱、空调、真空清洁器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、电视盒(例如，SAMSUNGHOMESYNCTM、APPLE TVTM或GOOGLE TVTM)、游戏机(例如，XBOXTM和PLAYSTATIONTM)、电子词典、电子钥匙、摄录机和电子相框。
根据另一个实施方式，电子设备可包括以下至少一种：各种医疗设备(例如，各种便携式医疗测量设备(例如，血糖监测设备、心率监测设备、血压测量设备、体温测量设备等)、磁共振血管造影(MRA)、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)仪、以及超声仪)、导航设备、全球定位系统(GPS)接收器、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、车辆娱乐信息设备、用于船舶的电子设备(例如，用于船舶的导航设备和回转罗盘)、航空电子设备、安全设备、机动车头部单元、家用或工业机器人、银行中的自动柜员机(ATM)、商店中的销售点(POS)、或物联网设备(例如，电灯泡、各种传感器、电量计或气量计、喷淋设备、消防报警器、恒温控制器、路灯、烤面包器、运动器械、热水箱、加热器、热水器等)。
根据一些实施方式，电子设备可包括以下至少一种：家具或建筑/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪和各种类型的测量仪器(例如，水量计、电量计、气量计或无线电波计)。根据本公开各种实施方式的电子设备可以是上述各种设备的一种或多种的组合。根据本公开的一些实施方式的电子设备可以是柔性设备。另外，根据本公开实施方式的电子设备不限于上述设备，而可包括根据技术发展的新的电子设备。
在各种实施例中，由参照附图的描述。然而，某些实施例可以在不使用一个或多个这些特定的细节，或结合其它已知的方法和结构。在以下描述中，阐述了很多具体的细节，例如具体的结构，尺寸和工艺等，以提供对本发明的全面理解本发明。在其它实例中，公知的半导体加工工艺和制造技术没有特别详细地描述，以避免模糊本发明中。遍及本说明书“一个实施例”是指特定特征，结构，配置中，或该实施例中所描述的特征被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，出现的短语“在一个实施方案中”在本说明书中不同地方本发明不一定指相同的实施例。此外，具体的特征，结构，配置，或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
术语“生成”，“在”，“对”，“在”和“在”由于在用于本文时可以指相对于另一层层的相对位置。一个层“生成”，“在”，或“在”另一个层或者粘合“对”另一层可以直接接触的另一层上或可以有一个或多个插进层。一个层“在”层可以直接接触的层或可以有一个或多个插进层。
在进行以下具体实施方式之前，陈述在本专利文件全文中所使用的某些词语和短语的定义可能是有益的：用语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其变型，意为包括而非限制；用语“或(or)”是包括性的，意为和/或；短语“与…关联(associated with)”和“与之相关(associated therewith)”及其变型可意为包括、被包括在内、“与…相互连接”、包含、被包含在内、“连接至…”或“与…连接”、“联接至…”或“与…联接”、“可与…通信”、“与…配合”、交错、并列、接近于、“被约束到…”或“用…约束”、具有、“具有…的性质”等；以及用语“控制器”意为控制至少一个操作的任何设备、系统或其部件，这种设备可实现在硬件、固件或软件中，或者实现在硬件、固件和软件中的至少两种中的一些组合中。应注意到，与任何特定控制器有关的功能可被局域地或远程地集中或分散。在本专利文件全文中提供对于某些词语和短语的定义，本领域技术人员应理解，在许多情况下(即使不是大多数情况)，这种定义适用于现有技术以及适用于如此限定的词语和短语的将来的使用。
在本公开中，表述“包括(include)”或“可包括(may include)”指代相应功能、操作或元件的存在，而不限制一个或多个附加功能、操作或元件。在本公开中，诸如“包括(include)”和/或“具有(have)”的用语可理解为表示某些特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合，而不可理解为排除一个或多个其它特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合的存在或附加的可能性。
在本公开中，表述“A或B”、“A或/和B中的至少一个”或者“A或/和B的一个或多个”可包括所列项目所有可能的组合。例如，表述“A或B”、“A和B中的至少一个”或者“A或B中的至少一个”可包括：(1)至少一个A，(2)至少一个B，或者(3)至少一个A和至少一个B。
在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅用于将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。
当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。
如本文中使用的表述“配置为”可与以下表述可替换地使用：“适合于”、“具有...的能力”、“设计为”、“适于”、“制造为”或“能够”。用语“配置为”可不必意为在硬件上“专门设计为”。可替代地，在一些情况下，表述“配置为…的设备”可意为该设备与其它设备或部件一起“能够…”。例如，短语“适于(或配置为)执行A、B和C的处理器”可意为仅用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或可通过执行存储在存储设备中的一个或多个软件程序执行相应操作的通用处理器(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))。
在本公开中所使用的用语仅用于描述特定的实施方式而不旨在限制本公开。除非在上下文中明确另有所指，否则如在本文中所使用的单数形式也可包括复数形式
除非另有限定，否则本文中使用的全部用语(包括技术用语和科学用语)具有与本公开所属领域的技术人员所通常理解的意思相同的意思。除非在本公开中明确限定，否则如在通常使用的词典中所限定的这种用语可被解释为具有与在相关技术领域的语境中的意思相同的意思，而不应被解释为具有理想化或过于形式的意思。在一些情况下，即使在本公开中限定的用语也不应被解释为排除本公开的实施方式。
本文中所使用的用语“模块”或“功能单元”例如可意为包括有硬件、软件和固件的单元或者包括有硬件、软件和固件中两种或更多种的组合的单元。“模块”可与例如用语“单元”、“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”可交换地使用。“模块”或“功能单元”可以是集成部件元件的最小单元或集成部件元件的一部分。“模块”可以是用于执行一个或多个功能的最小单元或其一部分。“模块”或“功能单元”可机械地或电学地实施。例如，根据本公开的“模块”或“功能单元”可包括以下至少一种：专用集成电路(ASIC)芯片、场可编程门阵列(FPGA)以及已公知的或今后待开发的用于执行操作的可编程逻辑器件。
Claims (14)
1.一种过温保护装置，其特征在于，包括感应电路、比较电路以及控制电路，所述感应电路用于感应被保护对象的温度，比较电路用于判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值，所述控制电路用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应电路为热敏电阻，所述热敏电阻的阻值随着被保护对象的温度实时变化。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，所述正温度系数热敏电阻的阻值与被保护对象的温度成正比关系。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比较电路包括多个第一开关器件，所述多个第一开关器件进行工作配合以判断感应到的所述温度是否大于设定的温度阈值。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一开关器件为PMOS或者NMOS。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路为电流镜电路。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括多个第二开关器件，所述多个第二开关器件进行工作配合以当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时减小施加到所述被保护对象上的电信号。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路进一步用于当感应到的所述温度大于设定的温度阈值时通过抽取的方式减小施加到所述被保护对象上的电信号。
9.根据权利要求1-8所述的装置，其特征在于，还包括：驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述被保护对象进行工作。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述驱动电路为恒流源驱动电路。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：滤波电路，所述滤波电路用于滤除被保护对象上的干扰信号。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述滤波电路为滤波电容。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述被保护对象为LED灯珠。
14.一种包括权利要求1-13所述装置的电子设备。
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