CN109256748B - 有记忆功能的过温保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有记忆功能的过温保护电路，包括：温度检测单元、电压基准单元、比较单元、电源输入端和电源输出端，以及设置在电源输入端和电源输出端之间的第一开关单元、第二开关单元和记忆单元；比较单元连接温度检测单元和电压基准单元，用于将温度检测单元输出的温度电压与电压基准单元输出的基准电压进行比较，输出第一关断信号；第一开关单元连接比较单元和电源输入端、用于根据第一关断信号进行关断；记忆单元连接电源输入端和第一开关单元，用于接收第一开关单元输出端的关断电压，锁定输出第二关断信号；第二开关单元连接记忆单元和第一开关单元，用于根据第二关断信号进行关断以断开电源输出端的输出。实施本发明能够避免电路反复加热产生的危害。

Description

有记忆功能的过温保护电路

技术领域

本发明涉及过温保护技术领域，更具体地说，涉及一种有记忆功能的过温保护电路。

背景技术

在输液过程中用加温器加温，加温器的过温保护非常重要。目前输液加温器的过温保护是通过一个48℃低温温控开关控制加温通道的通断，当温度超过一定阈值时，温控开关断开电路，当温度低于一定阈值时，温控开关恢复通路，如此反复。当温控开关发生单一故障导致温度过高时，温控开关无法永久切断电源，反复高温加热会对病人和输液器材造成危害，进而对病人产生危害。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种有记忆功能的过温保护电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种有记忆功能的过温保护电路，包括：温度检测单元、电压基准单元、比较单元、电源输入端和电源输出端，以及设置在所述电源输入端和电源输出端之间的第一开关单元、第二开关单元和记忆单元；

所述比较单元连接所述温度检测单元和电压基准单元，用于将所述温度检测单元输出的温度电压与电压基准单元输出的基准电压进行比较，输出第一关断信号；

所述第一开关单元连接所述比较单元和所述电源输入端、用于根据所述第一关断信号进行关断；

所述记忆单元连接所述电源输入端和所述第一开关单元，用于接收所述第一开关单元输出端的关断电压，锁定输出第二关断信号；

所述第二开关单元连接所述记忆单元和所述第一开关单元，用于根据所述第二关断信号进行关断以断开所述电源输出端的输出。

优选地，所述记忆单元包括触发单元和锁存单元，以及与所述电源输入端连接的第三开关单元和与所述第一开关单元连接的第四开关单元；

所述触发单元连接所述第三开关单元和第四开关单元，用于根据所述第三开关单元和第四开关单元的输出信号生成触发信号；

所述锁存单元连接所述触发单元和所述第二开关单元，用于接收所述触发信号并生成第二关断信号以控制所述第二开关单元关断。

优选地，所述第三开关单元包括光耦U4，所述光耦U4的第一端连接所述电源输入端，所述光耦U4的第四端连接电源VCC3.3，所述光耦U4的第二端和第三端接地；

所述第四开关单元包括光耦U8，所述光耦U8的第一端连接所述电源输入端，所述光耦U8的第四端连接所述电源VCC3.3，所述光耦U8的第二端和第三端接地。

优选地，所述触发单元包括：异或门U5和三极管Q8，

所述异或门U5的第一端连接所述第三开关单元，所述异或门U5的第二端连接所述第四开关单元，所述异或门U5的第四端经电阻R26连接所述三极管Q8的基电极，所述异或门U5的第四端经电阻R24接地，所述三极管Q8的集电极经电阻R25与电源VCC3.3连接并连接所述锁存单元；所述三极管Q8的发射极接地。

优选地，所述锁存单元包括定时器U6和或非门U7，所述定时器U6的第二端连接所述触发单元，所述定时器U6的第三端连接所述或非门U7的第一端，所述或非门U7的第四端连接所述第二开关单元。

优选地，本发明的有记忆功能的过温保护电路还包括主控单元，所述或非门U7的第二端连接所述主控单元，所述定时器U6的第六端连接所述主控单元；或所述定时器U6的第六端连接电源VCC3.3。

优选地，所述第一开关单元包括三极管Q4和功率管Q1，所述三极管Q4的基极连接所述比较单元，所述三极管Q4的集电极经电阻R6连接所述功率管Q1的栅极，所述三极管Q4的发射极接地；所述功率管Q1的源极连接所述电源输入端，所述功率管Q1的漏极连接第二开关单元；

所述第二开关单元包括三极管Q5和功率管Q2，所述三极管Q5的基极连接所述记忆单元，所述三极管Q5的集电极经电阻R10连接所述功率管Q2的栅极，所述三极管Q5的发射极接地；所述功率管Q2的源极连接所述第一开关单元。

优选地，还包括与所述第二开关单元和所述电源输出端连接的电流控制单元，所述电流控制单元用于控制所述电源输出端的输出电流。

优选地，所述比较单元包括比较器U3A，所述比较器U3A的第三端连接所述温度检测单元，所述比较器U3A的第二端经过电阻R18连接电压基准单元，所述比较器U3A的第一端连接所述第一开关单元。

优选地，所述温度检测单元包括第一热敏电阻R31和第二热敏电阻R32，所述第一热敏电阻R31的一端经电阻R4连接电源REF_3V3，所述第一热敏电阻R31的另一端接地，所述第二热敏电阻R32的一端电阻R5连接所述电源REF_3V3, 所述第二热敏电阻R32的另一端接地，所述比较单元与所述第一热敏电阻R31连接。

实施本发明的有记忆功能的过温保护电路，具有以下有益效果：能够避免电路反复加热产生的危害。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明有记忆功能的过温保护电路第一实施例的逻辑框图；

图2是本发明有记忆功能的过温保护电路第二实施例的逻辑框图；

图3是本发明有记忆功能的过温保护电路一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的有记忆功能的过温保护电路第一实施例中，包括：温度检测单元100、电压基准单元300、比较单元200、电源输入端和电源输出端，以及设置在电源输入端和电源输出端之间的第一开关单元410、第二开关单元420和记忆单元440；比较单元200连接温度检测单元100和电压基准单元300，用于将温度检测单元输出的温度电压100与电压基准单元300输出的基准电压进行比较，输出第一关断信号；第一开关单元410连接比较单元200和电源输入端、用于根据第一关断信号进行关断；记忆单元440连接电源输入端和第一开关单元410，用于接收第一开关单元410的输出端的关断电压，锁定输出第二关断信号；第二开关单元420连接记忆单元440和第一开关单元410，用于根据第二关断信号进行关断以断开电源输出端的输出。具体的，温度检测单元100根据被检测的温度生成温度检测电压信号，并同电压基准单元300生成的电压基准信号一同送入比较单元200进行计算，以获取对当前检测温度的判断结果，并根据该判定结果来控制第一开关单元410的开启或关断，记忆单元440根据第一开关单元410的开启或关断状态来控制第二开关单元420的开启或关断，这样实现电源输入端对其后的的加温电路例如加温电阻的供电或者关断对加温电路的供电。这里可以进一步理解为，正常情况下，当温度检测单元100检测到的温度低于一个阈值即温度下限时，比较单元200输出第一开启信号，第一开关单元410在接收到第一开启信号后开启，记忆单元440在确认第一开关单元410开启后，发送第二开启信号至第二开关单元420，第二开关单元420开启，这样电源输入端的电源输入经过开启的第一开关单元410和第二开关单元420给其后的加温电路供电，以按照要求加温。当出现过温情况时，即当温度检测单元100检测到的温度高于一个阈值，比较单元200输出第一关断信号，此时，第一开关单元410根据第一关断信号关断，记忆单元440在确认第一开关单元410为关断状态时，根据第一开关单元410的输出端的关断电压，锁定输出第二关断信号至第二开关单元420，第二开关单元420关断，断开电源输入端与加温电路的连接，结束加温电路的加热功能。当出现过温时，记忆单元440会锁定输出第二关断信号，这样即使再次出现温度检测单元100检测到温度低于温度下限时，比较单元200输出第一开启信号，第一开关单元410开启，由于此时记忆单元440被锁定输出第二关断信号，第二开关单元420一直保持关断状态，这样电源输出端的输出电压一直为零，加温电路不会再被供电。这样就能够避免由于温度的变化，导致第一开关单元410反复开启或关断而导致加温电路反复启动加热，引起事故。

进一步的，在如图2所示的有记忆功能的过温保护电路的实施例中，记忆单元440包括触发单元443和锁存单元444，以及与电源输入端连接的第三开关单元441和与第一开关单元410连接的第四开关单元442；触发单元443连接第三开关单元441和第四开关单元442，用于根据第三开关单元441和第四开关单元442的输出信号生成触发信号；锁存单元444连接触发单元443和第二开关单元420，用于接收触发信号并生成第二关断信号以控制第二开关单元420关断。具体的，第三开关单元441连接电源输入端，也可以理解为连接在第一开关单元410的输入端，在电源输入端有供电时，第三开关单元441开启，第四开关单元442连接在第一开关单元410的输出端，当温度低于阈值时，第一开关单元410开启，在其输出端有输出电压对第四开关单元442供电，第四开关单元442开启，触发单元443根据第三开关单元441和第四开关单元442的开关状态产生第一触发信号，锁存单元444单元接收第一触发信号输出第二开启信号。当出现过温情况时，第一开关单元410关断，其输出端电压为零，第四开关单元442断开，这时触发单元443根据第三开关单元441和第四开关单元442开关状态生成第二触发信号，锁存单元444接收第二触发信号生成第二关断信号，这里的锁存单元444触发为锁定输出第二关断信号的状态。

进一步的，如图3所示的，在一些实施例中，第三开关单元441包括光耦U4，光耦U4的第一端连接电源输入端，光耦U4的第四端连接电源VCC3.3，光耦U4的第二端和第三端接地；在另一些实施例中，第四开关单元442包括光耦U8，光耦U8的第一端连接电源输入端，光耦U8的第四端连接电源VCC3.3，光耦U8的第二端和第三端接地。具体的，通过光耦U4的第一端连接电源输入端，当电源输入端供电时，即+15V_HOT_Status有电源输入，光耦U4导通，其第四端被拉低输出低电平信号，通过光耦U8的第一端连接第一开关单元410的输出端，即+15V_OUT，温度低于阈值时，第一开关单元410开启，其输出端电压的+15V_OUT有供电至光耦U8，光耦U8导通，其第四端被拉低输出低电平信号，触发单元443根据两个低电平输出对应的第一触发信号。当出现过温情况时，第一开关单元410关断时，其输出端的电压+15V_OUT为零，光耦U8关断，其第四端连接电源VCC3.3，输出高电平信号，触发单元443根据接收到的高电平和低电平输出对应的第二触发信号以触发锁存单元锁定输出第二关断信号。

进一步的，触发单元443包括：异或门U5和三极管Q8，异或门U5的第一端连接第三开关单元441，异或门U5的第二端连接第四开关单元442，异或门U5的第四端经电阻R26连接三极管Q8的基电极，异或门U5的第四端经电阻R24接地，三极管Q8的集电极经电阻R25与电源VCC3.3连接并连接锁存单元444；三极管Q8的发射极接地。具体的，异或门U5根据第三开关单元441和第四开关单元442的工作状态输出对应的高低电平，这里工作时，第三开关单元441由于电源输入端的供电，一直输出为低电平，正常工作时，当温度过低时，第四开关单元442有电源输入，为开启状态，其输出为低电平，异或门U5输出为低电平，三极管Q8截止 ，其输出高电平，即最终在锁存单元444的输入端产生高电平触发信号，锁存单元444在接收到高电平触发信号后产生第二开启信号控制第二开关单元420开启。当出现过温情况时，第四开关单元442无电源输入，为关断状态，其输出为高电平，异或门U5输出为高电平，三极管Q8导通，其输出低电平触发信号，锁存单元444在接收到低电平触发信号后产生第二关断信号控制第二开关单元420关断，这里锁存单元444在被触发生成第二关断信号后，锁存单元444的输出会被锁定为一直输出第二关断信号。

进一步的，锁存单元444包括定时器U6和或非门U7，定时器U6的第二端连接触发单元443，定时器U6的第四端连接或非门U7的第一端，或非门U7的第四端连接第二开关单元420。具体的，锁存单元444包括定时器U6和或非门U7，定时器U6接收触发单元443输出的高电平触发信号时，其输出低电平，该低电平经过与非门U7，与非门U7被设置为当其第一端输入为低电平时，其输出高电平即第二开启信号，当定时器U6接收触发单元443输出的低电平触发信号时，其输出高电平，该高电平经过与非门U7，与非门U7倍设置为当其第一端输入为高电平时，其输出为低电平即第二关断信号，这里当定时器U6的输入端一旦接收到高电平触发信号，其内部定时功能被触发，将保持在高电平输出状态，这里的定时器U6可以采用常见的NE555。

本发明的有记忆功能的过温保护电路还包括主控单元，或非门U7的第二端连接主控单元，定时器U6的第六端连接主控单元；一些实施例中，定时器U6的第六端连接电源VCC3.3，具体的，这里定时器U6的第六端还连接主控单元，用于根据主控单元的信号来对定时器U6进行清除或者重新设置，这里与非门U7的第二端也可以连接主控单元，用于接收主控单元的控制信号，其正常配置为高电平信号输入。这里主控单元可以包括主控芯片以及与主控芯片连接的三极管Q7，三极管Q7的基极经电阻R27与地连接，同时连接主控芯片，接收主控芯片按照需要发送的控制信号，用于对定时器U6复位，三极管Q7集电极经过电阻R28与地连接并连接定时器U6第六脚；三极管Q7射极连接电源VCC3.3。还有一些实施例中，定时器U6的第六端可以直接连接电源VCC3.3，通过上下电直接控制定时器U6，这能够在软件程序跑飞的情况下，硬件电路依然可以关断加热电流，避免电路反复加热的危害。

进一步的，在一些实施例中，第一开关单元410包括三极管Q4和功率管Q1，三极管Q4的基极连接比较单元200，三极管Q4的集电极经电阻R6连接功率管Q1的栅极，三极管Q4的发射极接地；功率管Q1的源极连接电源输入端，功率管Q1的漏极连接第二开关单元420；在另一些实施例中，第二开关单元420包括三极管Q5和功率管Q2，三极管Q5的基极连接记忆单元440，三极管Q5的集电极经电阻R10连接功率管Q2的栅极，三极管Q5的发射极接地；功率管Q2的源极连接第一开关单元410。具体的，比较单元200的输出控制三极管Q4的导通或截止，当比较单元200输出高电平时，三极管Q4导通，控制功率管Q1导通，功率管Q1的漏极输出有电压，记忆单元440接收到该输出电压后，输出第二开启信号。当比较单元输出低电平时，三极管Q4截止，控制功率管Q1断开，功率管Q1的漏极输出为零，记忆单元440接收到该零电平电压，锁定输出第二关断信号，控制第二开关单元420关断。第二开关单元420中的三极管Q5接收到该第二开启信号后导通，功率管Q2导通，电源输入端的输入经过第一开关单元410和第二开关单元420后，给其后连接的加温电路供电，当记忆单元440输出为第二关断信号时，第二开关单元420中的三极管Q5截止，功率管Q2断开，其后的加温电路将不会被供电而工作。这里，当记忆单元440被锁定输出第二关断信号时，这里无论第一开关单元410为开启或关断状态，第二开关单元420一直为关断，只有当记忆单元重新上电复位后锁存信号复位。

进一步的，本发明的有记忆功能的过温保护电路还包括与第二开关单元420和电源输出端连接的电流控制单元430，电流控制单元430用于控制电源输出端的输出电流。具体的，电流控制单元430在电源输出端连接加温电路，可以通过电流控制单元430控制电源输出端的输出电流以控制加温电路的加温速度。电流控制单元430包括三极管Q6和功率管Q3，三极管Q6的集电极经电阻R7与功率管Q3的栅极连接，功率管Q3的源极连接第二开关单元420，功率管Q3的基极连接主控单元。三极管Q6的基极连接主控单元，通过主控单元的控制信号来控制器开启或关断时间，以控制功率管Q3的输出电流，以控制其后的加温电路的输出功率，以便控制温度。

进一步的，比较单元200包括比较器U3A，比较器U3A的第三端连接温度检测单元100，比较器U3A的第二端经过电阻R18连接电压基准单元300，比较器U3A的第一端连接第一开关单元410。具体的，比较U3A的同相输入端连接温度检测单元100，比较器U3A的反相端连接电压基准单元300，通过比较电压基准单元300输出的基准电压和温度检测单元100的温度检测电压，来输出对应的高低电平即对应第一开启信号或第一关断信号,可以理解，当出现温度过高时，比较器U3A输出第一关断信号。另外，电压基准单元300包括电源芯片U2，电源芯片U2的输出端经过电阻R16与比较器U3A的反向输入端连接，同时经过电阻R21接地。

进一步的，温度检测单元100包括第一热敏电阻R31和第二热敏电阻R32，第一热敏电阻R31的一端经电阻R4连接电源REF_3V3，第一热敏电阻R31的另一端接地，第二热敏电阻R32的一端电阻R5连接电源REF_3V3, 第二热敏电阻R32的另一端接地，比较单元200与第一热敏电阻R31连接。具体的，温度检测单元100可以通过两个热敏电阻R31和R32实现，热敏电阻R31和R32的两端分别有温度检测电压产生，在一些实施例中，可以采用将其中一个热敏电阻例如本实施例中将热敏电阻R31的温度检测电压连接至比较单元200。当然在其他的实施例中，也可以采用单一的热敏电阻，或者对另外的热敏电阻连接比较单元200。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，包括：温度检测单元（100）、电压基准单元（300）、比较单元（200）、电源输入端和电源输出端，以及设置在所述电源输入端和电源输出端之间的第一开关单元（410）、第二开关单元（420）和记忆单元（440）；以及与所述第二开关单元（420）和所述电源输出端连接的电流控制单元（430），

所述比较单元（200）连接所述温度检测单元（100）和电压基准单元（300），用于将所述温度检测单元（100）输出的温度电压与电压基准单元（300）输出的基准电压进行比较，输出第一关断信号；

所述第一开关单元（410）连接所述比较单元（200）和所述电源输入端、用于根据所述第一关断信号进行关断；

所述记忆单元（440）连接所述电源输入端和所述第一开关单元（410），用于接收所述第一开关单元（410）输出端的关断电压，锁定输出第二关断信号；

所述第二开关单元（420）连接所述记忆单元（440）和所述第一开关单元（410），用于根据所述第二关断信号进行关断以断开所述电源输出端的输出；

所述电流控制单元（430）用于控制所述电源输出端的输出电流；

其中，所述记忆单元（440）包括触发单元（443）和锁存单元（444），以及与所述电源输入端连接的第三开关单元（441）和与所述第一开关单元（410）连接的第四开关单元（442）；

所述触发单元（443）连接所述第三开关单元（441）和第四开关单元（442），用于根据所述第三开关单元（441）和第四开关单元（442）的输出信号生成触发信号；

所述锁存单元（444）连接所述触发单元（443）和所述第二开关单元（420），用于接收所述触发信号并生成所述第二关断信号以控制所述第二开关单元（420）关断。

2.根据权利要求1所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，所述第三开关单元（441）包括光耦U4，所述光耦U4的第一端连接所述电源输入端，所述光耦U4的第四端连接电源VCC3.3，所述光耦U4的第二端和第三端接地；

所述第四开关单元（442）包括光耦U8，所述光耦U8的第一端连接所述电源输入端，所述光耦U8的第四端连接所述电源VCC3.3，所述光耦U8的第二端和第三端接地。

3.根据权利要求1所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，所述触发单元（443）包括：异或门U5和三极管Q8，

所述异或门U5的第一端连接所述第三开关单元（441），所述异或门U5的第二端连接所述第四开关单元（442），所述异或门U5的第四端经电阻R26连接所述三极管Q8的基电极，所述异或门U5的第四端经电阻R24接地，所述三极管Q8的集电极经电阻R25与电源VCC3.3连接并连接所述锁存单元（444）；所述三极管Q8的发射极接地。

4.根据权利要求1所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，所述锁存单元（444）包括定时器U6和或非门U7，所述定时器U6的第二端连接所述触发单元（443），所述定时器U6的第三端连接所述或非门U7的第一端，所述或非门U7的第四端连接所述第二开关单元（420）。

5.根据权利要求4所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，还包括主控单元，所述或非门U7的第二端连接所述主控单元，所述定时器U6的第六端连接所述主控单元；或所述定时器U6的第六端连接电源VCC3.3。

6.根据权利要求1所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，

所述第一开关单元（410）包括三极管Q4和功率管Q1，所述三极管Q4的基极连接所述比较单元（200），所述三极管Q4的集电极经电阻R6连接所述功率管Q1的栅极，所述三极管Q4的发射极接地；所述功率管Q1的源极连接所述电源输入端，所述功率管Q1的漏极连接第二开关单元（420）；

所述第二开关单元（420）包括三极管Q5和功率管Q2，所述三极管Q5的基极连接所述记忆单元（440），所述三极管Q5的集电极经电阻R10连接所述功率管Q2的栅极，所述三极管Q5的发射极接地；所述功率管Q2的源极连接所述第一开关单元（410）。

7.根据权利要求1所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，所述比较单元200包括比较器U3A，所述比较器U3A的第三端连接所述温度检测单元100，所述比较器U3A的第二端经过电阻R18连接电压基准单元（300），所述比较器U3A的第一端连接所述第一开关单元（410）。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的有记忆功能的过温保护电路，其特征在于，所述温度检测单元（100）包括第一热敏电阻R31和第二热敏电阻R32，所述第一热敏电阻R31的一端经电阻R4连接电源REF_3V3，所述第一热敏电阻R31的另一端接地，所述第二热敏电阻R32的一端电阻R5连接所述电源REF_3V3, 所述第二热敏电阻R32的另一端接地，所述比较单元（200）与所述第一热敏电阻R31连接。