CN109612598B - 一种温度检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度检测电路及方法，包括分压电路、第一选通电路、阈值调整电路、比较器、锁存器、检测电压生成电路和第二选通电路；分压电路包括若干个输出端，分压电路的输出端连接第一选通电路的输入端，第一选通电路的输出端连接阈值调整电路的输入端用于输出参考电压；阈值调整电路的输出端连接比较器的第一输入端，阈值调整电路含有用于调整参考电压数值的参考电压调整回路，第二选通电路用于控制参考电压调整回路；比较器的第二输入端连接检测电压生成电路，比较器的输出端连接锁存器的输入端，锁存器的输出端连接第二选通电路的输入端。其优点在于：本发明实现了多档位的高低温检测和温度检测阈值调整，温度报警解除功能。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测保护电路及保护方法，具体涉及一种温度检测电路及方法。
背景技术
温度检测电路多用于电池充放电过程中的温度保护，在温度高于或低于一定值时，输出检测信号关断电池的充放电功能。常用的温度检测方法有采用热敏电阻和三极管导通电压来感应芯片温度的变化。
实际应用中，对于电池的保护除了在高低温时断开充放电过程外，还要有阈值温度来恢复充放电功能，即需要在温度恢复到一定安全温度范围内再取消电池的温度保护。一般的温度检测只能对设定的温度点进行检测，无法实现温度检测阈值调整的功能，而且可能在检测温度附近产生输出振荡。而采用滞回比较器虽然可以消除振荡，但是难以对阈值温度进行调控。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种温度检测电路及方法。本发明实现了多档位的温度检测，同时能根据检测结果对检测温度进行实时调整，实现报警解除功能。
本发明所述的一种温度检测电路及方法，包括分压电路、第一选通电路、阈值调整电路、比较器、锁存器、检测电压生成电路和第二选通电路；
所述的分压电路包括若干个输出端，所述的分压电路的输出端连接第一选通电路的输入端，所述的第一选通电路的输出端连接阈值调整电路的输入端用于输出参考电压；
所述的阈值调整电路的输出端连接比较器的第一输入端，所述的阈值调整电路含有用于调整参考电压数值的参考电压调整回路，所述的第二选通电路用于控制参考电压调整回路；
所述的比较器的第二输入端连接检测电压生成电路，所述的比较器的输出端连接锁存器的输入端，所述的锁存器的输出端连接第二选通电路的输入端。
优选地，所述的分压电路包括n个串接的分压电阻，还包括用于控制分压电路开启的第七场效应管PM7，所述的第七场效应管PM7的漏极连接分压电阻，在栅极处输入使能信号。
优选地，所述的第一选通电路包括n-1个选通器，在每两个相邻的分压电阻之间接入一个选通器，n-1个所述的选通器并接后输出参考电压，所述的选通器设有启动端，在所述的启动端输入控制该选通器启动的Sel信号。
优选地，所述的阈值调整电路包括参考电压调整回路和第六电阻，所述的阈值调整电路的输入端连接第六电阻后连接阈值调整电路的输出端；
所述的参考电压调整回路包括电流源I1、第一N型场效应管、第二N型场效应管、第三N型场效应管、第四N型场效应管、第五N型场效应管、第六N型场效应管、第七N型场效应管、第一P型场效应管、第二P型场效应管、第三P型场效应管、第四P型场效应管、第五P型场效应管和第六P型场效应管；
所述的电流源连接第一P型场效应管的漏极，所述的第一P型场效应管的源极连接第一N型场效应管的漏极，在所述的第一P型场效应管的栅极输入使能信号；
所述的第一N型场效应管、第二N型场效应管、第五N型场效应管和第六N型场效应管为共源共栅结构，所述的第七N型场效应管的漏极连接第一N型场效应管的栅极，所述的第七N型场效应管的源极连接第一N型场效应管的源极，所述的使能信号经过反相后输入到第七N型场效应管的栅极；所述的第二P型场效应管、第三P型场效应管和第四P型场效应管为共源共栅结构，所述的第二P型场效应的漏极连接栅极；所述的第一N型场效应管的漏极连接栅极；
所述的第三P型场效应管的漏极连接第五P型场效应管的源极，所述的第五P型场效应管的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第五P型场效应管的栅极输入Sel信号；
所述的第四P型场效应管的漏极连接第六P型场效应管的源极，所述的第六P型场效应管的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第六P型场效应管的栅极输入Sel信号；
所述的第五N型场效应管的漏极连接第三N型场效应管的源极，所述的第三N型场效应管的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第三N型场效应管的栅极输入Sel信号；
所述的第六N型场效应管的漏极连接第四N型场效应管的源极，所述的第四N型场效应管的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第四N型场效应管的栅极输入Sel信号。
优选地，所述的检测电压生成电路包括串接的上拉电阻和热敏电阻，所述的比较器的第二输入端接入在上拉电阻与热敏电阻之间。
一种温度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在分压电路处输入参考电压，通过第一选通电路选择分压电路其中一个检测档位，将该档位的参考电压通过阈值调整电路输入到比较器的第一输入端；通过检测电压生成电路将温度信号转化为检测电压，并输入到比较器的第二输入端；比较器比较检测电压和参考电压，并将检测结果通过锁存器输出至第二选通电路；第二选通电路根据检测结果控制参考电压调整回路，进而对参考电压的数值进行调整。
优选地，所述的锁存器输出的检测结果为高电平时，第二选通电路控制参考电压调整回路开启；所述的锁存器输出的检测结果为低电平时，参考电压调整回路关闭。
优选地，所述的参考电压调整回路通过调整分压电路中的电流以调整分压电路输出的参考电压的数值。
本发明所述的一种温度检测电路及方法，其优点在于，第一选通电路选择分压电路中的其中一个档位，分压电路输出该档位的参考电压，参考电压经过阈值调整电路输入到比较器的第一输入端。检测电压生成电路将温度信号转化为检测电压输入到比较器的第二输入端，比较器比较参考电压和检测电压，并将检测结果通过锁存器输出至第二选通电路。第二选通电路根据检测结果控制参考电压调整回路，使参考电压调整回路对分压电路内的电流进行调整，进而调整分压电路所输出的参考电压的数值。实现对检测温度的阈值的调整。本发明实现了多档位的温度检测，同时能够根据检测结果实时对检测温度的阈值进行调整，使本发明实现报警自动解除的功能。
附图说明
图1是本发明一种温度检测电路的结构示意图；
图2是本发明一种温度检测电路的部分电路的结构示意图。
附图标记说明：1-分压电路，2-第一选通电路，3-阈值调整电路，4-比较器，5-锁存器，6-第二选通电路。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明所述的一种温度检测电路，包括分压电路1、第一选通电路2、阈值调整电路3、比较器4、锁存器5、检测电压生成电路和第二选通电路6；
所述的分压电路1包括若干个输出端，所述的分压电路1的输出端连接第一选通电路2的输入端，所述的第一选通电路2的输出端连接阈值调整电路3的输入端用于输出参考电压；
所述的阈值调整电路3的输出端连接比较器4的第一输入端，所述的阈值调整电路3含有用于调整参考电压数值的参考电压调整回路，所述的第二选通电路6用于控制参考电压调整回路；
所述的比较器4的第二输入端连接检测电压生成电路，所述的比较器4的输出端连接锁存器5的输入端，所述的锁存器5的输出端连接第二选通电路6的输入端。
所述的分压电路1包括n个串接的分压电阻，还包括用于控制分压电路1开启的第七场效应管PM7，所述的第七场效应管PM7的漏极连接分压电阻，在栅极处输入使能信号。
所述的第一选通电路2包括n-1个选通器，在每两个相邻的分压电阻之间接入一个选通器，n-1个所述的选通器并接后输出参考电压，所述的选通器设有启动端，在所述的启动端输入控制该选通器启动的Sel信号。
所述的阈值调整电路3包括参考电压调整回路和第六电阻，所述的阈值调整电路3的输入端连接第六电阻后连接阈值调整电路3的输出端；
所述的参考电压调整回路包括电流源I1、第一N型场效应管NM1、第二N型场效应管NM2、第三N型场效应管NM3、第四N型场效应管NM4、第五N型场效应管NM5、第六N型场效应管NM6、第七N型场效应管NM7、第一P型场效应管PM1、第二P型场效应管PM2、第三P型场效应管PM3、第四P型场效应管PM4、第五P型场效应管PM5和第六P型场效应管PM6；
所述的电流源I1连接第一P型场效应管PM1的漏极，所述的第一P型场效应管PM1的源极连接第一N型场效应管NM1的漏极，在所述的第一P型场效应管PM1的栅极输入使能信号；
所述的第一N型场效应管NM1、第二N型场效应管NM2、第五N型场效应管NM5和第六N型场效应管NM6为共源共栅结构，所述的第七N型场效应管NM7的漏极连接第一N型场效应管NM1的栅极，所述的第七N型场效应管NM7的源极连接第一N型场效应管NM1的源极，所述的使能信号经过反相后输入到第七N型场效应管NM7的栅极；所述的第二P型场效应管PM2、第三P型场效应管PM3和第四P型场效应管PM4为共源共栅结构，所述的第二P型场效应的漏极连接栅极；所述的第一N型场效应管NM1的漏极连接栅极；
所述的第三P型场效应管PM3的漏极连接第五P型场效应管PM5的源极，所述的第五P型场效应管PM5的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第五P型场效应管PM5的栅极输入Sel信号；
所述的第四P型场效应管PM4的漏极连接第六P型场效应管PM6的源极，所述的第六P型场效应管PM6的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第六P型场效应管PM6的栅极输入Sel信号；
所述的第五N型场效应管NM5的漏极连接第三N型场效应管NM3的源极，所述的第三N型场效应管NM3的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第三N型场效应管NM3的栅极输入Sel信号；
所述的第六N型场效应管NM6的漏极连接第四N型场效应管NM4的源极，所述的第四N型场效应管NM4的漏极接入在第六电阻与输出端之间，在所述的第四N型场效应管NM4的栅极输入Sel信号。
实现本发明所述的温度检测电路的方法如图1，电路包括：热敏电阻，上拉电阻，分压电路1，阈值调整电路3，比较器4、锁存器5和两个选通电路:第一选通电路2和第二选通电路6。
热敏电阻和上拉电阻模块将实时温度信号转化为检测电压信号，上拉电阻远大于热敏电阻的阻值，选用负温度系数热敏电阻，温度越高，热敏电阻阻值越小，检测电压越小。
分压电路1为检测提供多个可供选择的温度检测参考电压，参考电压与检测温度下的检测电压相等。通过第一选通电路2的控制信号sel<3:0>，选通其中一个参考电压即检测温度，进行温度检测。图1中Vref0，Vref1为低温检测档位，参考电压较高，分别由sel<0>,sel<1>控制导通；Vref2,Vref3为高温检测档位，参考电压较低，分别由sel<2>,sel<3>控制导通。
阈值调整电路对检测温度即参考电压进行阈值调整。当温度检测输出结果高电平报警时，参考电压调整回路打开，向分压电路注入或抽取电流，从而增大或减小参考电压，从而改变检测温度，温度恢复至该调整的阈值温度后，才能解除温度报警。实现了检测温度的阈值调整和滞回温度报警解除功能。其中sel<3:0>为对应温度检测的阈值调整开关，与各档位参考电压选通信号一一对应。通过改变注入或抽取电流的大小可以很好的调整控制阈值检测温度。
比较器4接收检测电压和参考电压，对温度转换的电压信号进行实时检测。进行高温检测，温度高于检测温度时，参考电压大于检测电压，比较器输出高电平；进行低温检测，温度低于检测温度时，参考电压小于检测电压，比较器输出低电平。两者的比较检测报警有效输出信号正好反相。
锁存器锁存比较的结果，并将温度检测输出结果输出。由于低温检测输出和高温检测输出存在反相的关系，为保证输出高电平为温度报警有效信号，对两个输出采取反相处理。
第二选通电路2为参考电压调整回路的开关电路，在进行sel<0>或sel<1>为1的低温检测时，选通低温检测输出；在进行sel<2>或sel<3>的高温检测时，选通高温检测输出；从而在对应检测输出高电平温度报警时，打开参考电压调整回路，进入阈值温度报警解除模式。
该方法的温度检测逻辑如下：开始检测之前，根据需要选通其中一个温度检测档位。置其控制信号为高，其余为低。在开始检测时，检测输出信号为低电平，参考电压调整回路关闭，电路按照档位检测温度进行正常温度检测；当温度达到检测温度时，检测输出信号输出高电平，经由第二选通电路6打开参考电压调整回路，检测温度变为阈值检测温度；当温度达到阈值检测温度后，输出报警信号被复位为低电平，参考电压调整回路再次关闭，电路恢复至正常温度检测。
若sel<3:0>输入不重叠的时钟信号，可同时实现多档位的高低温检测和温度检测阈值调整，温度报警解除功能。
分压电路1由电阻R1,R2,R3,R4,R5分压得到四个温度检测参考电压Vref0，Vref1，Vref2，Vref3,PMOS管PM1为分压电路的开关。
第一选通电路2由4个选通器构成，分别为T3,T2,T1,T0,由sel<3:0>分别控制导通。通过选定一个选通器的导通，得到最终的检测参考电压Vref，实现对应检测温度的温度检测。第二选通电路6的电路结构与第一选通电路2的电路结构相同，其实现的控制功能相似。
阈值调整电路3包含了反相器U1,电流源I1,电阻R6，PMOS管PM1-6,NMOS管NM1-7。参考电压Vref经R6输出。电流源I1,Pmos管PM1-PM4,NMOS管NM1-NM4组成电流镜电路，将输入电流源I1分为6路电流，通过改变MOS管的宽长比，可调节各支路电流不等，通过选通特定一路电流向分压电路中注入或者拉取电流，即可实现温度检测参考电压的变化，检测温度同时变化，即可实现可调的阈值温度报警解除的功能。
PM1,NM7为参考电压调整回路的总开关，当输入en为低时，PM1关闭，NM7导通，电流镜完全关闭，参考电压调整回路不工作，参考电压Vref经过R6直接输出，分压回路无额外电流注入或拉取，输出等于分压电路输出结果。
其中：
Rlead＝R1+R2+R3+R4+R5；
Rlead为各自参考电压档位的接地电阻。
当输入en为高时，PM1导通，NM7关闭，电流镜电路导通，根据与第一选通电路一致的控制信号sel<3:0>选通对应档位的支路电流镜向分压电路输入或拉取电流。
对于高温检测，由sel<2>,sel<3>控制，当高温检测输出高电平报警时，阈值检测温度需要比检测温度更低，相对的需要更高的参考电压，因此需要向分压电路内注入电流，抬高参考电压，因此采用PM3,PM4支路的电流，sel<2>,sel<3>控制PM5,PM6管导通；
对于低温检测，由sel<0>,sel<1>控制，当低温检测输出高电平报警时，阈值检测温度需要比检测温度更高，相对的需要更低的参考电压，因此需要向分压电路内拉取电流，抬高参考电压，因此采用NM3,NM4支路的电流，sel<0>,sel<1>控制NM3,NM4管导通。
由于参考电压发生了变化，检测温度也相应发生了变化。由此可实现温度检测的温度阈值调整和温度报警解除功能。根据不同档位的接地电阻阻值和注入/拉取电流，合理的计算设计参数，即可得到想要的阈值检测温度。
以下为本发明的应用实例
选取温度系数为负的热敏电阻，上拉电阻远大于热敏电阻，温度越高，热敏电阻越小，检测电压越小。
用于高温检测时，设定Vref3检测温度为75摄氏度，阈值温度为70摄氏度，控制位sel<3>置1,其余为清零，选通器1选通Vref3,选通器2选通高温检测输出信号。正常检测时，高温检测输出信号为低电平，参考电压调整回路关闭。在温度高于75摄氏度时，高温检测输出信号为高电平，打开参考电压调整回路，向分压电路注入电流，参考电压升高，检测温度降为70摄氏度，当且仅当温度降到70摄氏度以下，高温检测输出信号才恢复至低电平，参考电压调整回路再次关闭，系统恢复至75摄氏度温度检测；
用于低温检测时，设定Vref0检测温度为-20摄氏度，阈值温度为-10摄氏度，控制位sel<0>置1,其余为清零，选通器1选通Vref0,选通器2选通低温检测输出信号。正常检测时，检测输出信号为低电平，参考电压调整回路关闭。在温度低于-20摄氏度时，检测输出信号为高，打开参考电压调整回路，向分压电路拉取电流，参考电压降低，检测温度升为-10摄氏度，当且仅当温度升到-10摄氏度以上，检测输出信号才恢复至低电平，参考电压调整回路再次关闭，系统恢复至-20摄氏度温度检测。
综合上述，本发明可同时实现多档位的高低温检测和温度检测阈值调整，温度报警解除功能。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种温度检测电路，其特征在于，包括分压电路(1)、第一选通电路(2)、阈值调整电路(3)、比较器(4)、锁存器(5)、检测电压生成电路和第二选通电路(6)；
所述的分压电路(1)包括若干个输出端，所述的分压电路(1)的输出端连接第一选通电路(2)的输入端，所述的第一选通电路(2)的输出端连接阈值调整电路(3)的输入端用于输出参考电压；
所述的阈值调整电路(3)的输出端连接比较器(4)的第一输入端，所述的阈值调整电路(3)含有用于调整参考电压数值的参考电压调整回路，所述的第二选通电路(6)用于控制参考电压调整回路；
所述的比较器(4)的第二输入端连接检测电压生成电路，所述的比较器(4)的输出端连接锁存器(5)的输入端，所述的锁存器(5)的输出端连接第二选通电路(6)的输入端。
2.根据权利要求1所述一种温度检测电路，其特征在于，所述的分压电路(1)包括n个串接的分压电阻，还包括用于控制分压电路(1)开启的第七场P型效应管（PM7），所述的第七P型场效应管（PM7）的漏极连接分压电阻，在栅极处输入使能信号。
3.根据权利要求2所述一种温度检测电路，其特征在于，所述的第一选通电路(2)包括n-1个选通器，在每两个相邻的分压电阻之间接入一个选通器，n-1个所述的选通器并接后输出参考电压，所述的选通器设有启动端，在所述的启动端输入控制该选通器启动的Sel信号。
4.根据权利要求3所述一种温度检测电路，其特征在于，所述的阈值调整电路(3)包括参考电压调整回路和第六电阻(R6)，所述的阈值调整电路(3)的输入端连接第六电阻(R6)后连接阈值调整电路(3)的输出端；
所述的参考电压调整回路包括电流源(I1)、第一N型场效应管(NM1)、第二N型场效应管(NM2)、第三N型场效应管(NM3)、第四N型场效应管(NM4)、第五N型场效应管(NM5)、第六N型场效应管(NM6)、第七N型场效应管(NM7)、第一P型场效应管(PM1)、第二P型场效应管(PM2)、第三P型场效应管(PM3)、第四P型场效应管(PM4)、第五P型场效应管(PM5)和第六P型场效应管(PM6)；
所述的电流源(I1)连接第一P型场效应管(PM1)的漏极，所述的第一P型场效应管(PM1)的源极连接第一N型场效应管(NM1)的漏极，在所述的第一P型场效应管(PM1)的栅极输入使能信号；
所述的第一N型场效应管(NM1)、第二N型场效应管(NM2)、第五N型场效应管(NM5)和第六N型场效应管(NM6)为共源共栅结构，所述的第七N型场效应管(NM7)的漏极连接第一N型场效应管(NM1)的栅极，所述的第七N型场效应管(NM7)的源极连接第一N型场效应管(NM1)的源极，所述的使能信号经过反相后输入到第七N型场效应管(NM7)的栅极；所述的第二P型场效应管(PM2)、第三P型场效应管(PM3)和第四P型场效应管(PM4)为共源共栅结构，所述的第二P型场效应管(PM2)的漏极连接栅极；所述的第一N型场效应管(NM1)的漏极连接栅极；
所述的第三P型场效应管(PM3)的漏极连接第五P型场效应管(PM5)的源极，所述的第五P型场效应管(PM5)的漏极接入在第六电阻(R6)与输出端之间，在所述的第五P型场效应管(PM5)的栅极输入Sel信号；
所述的第四P型场效应管(PM4)的漏极连接第六P型场效应管(PM6)的源极，所述的第六P型场效应管(PM6)的漏极接入在第六电阻(R6)与输出端之间，在所述的第六P型场效应管(PM6)的栅极输入Sel信号；
所述的第五N型场效应管(NM5)的漏极连接第三N型场效应管(NM3)的源极，所述的第三N型场效应管(NM3)的漏极接入在第六电阻(R6)与输出端之间，在所述的第三N型场效应管(NM3)的栅极输入Sel信号；
所述的第六N型场效应管(NM6)的漏极连接第四N型场效应管(NM4)的源极，所述的第四N型场效应管(NM4)的漏极接入在第六电阻(R6)与输出端之间，在所述的第四N型场效应管(NM4)的栅极输入Sel信号。
5.根据权利要求1所述一种温度检测电路，其特征在于，所述的检测电压生成电路包括串接的上拉电阻和热敏电阻，所述的比较器(4)的第二输入端接入在上拉电阻与热敏电阻之间。
6.一种应用权利要求1-5任一所述温度检测电路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在分压电路(1)处输入参考电压，通过第一选通电路(2)选择分压电路(1)其中一个检测档位，将该档位的参考电压通过阈值调整电路(3)输入到比较器(4)的第一输入端；通过检测电压生成电路将温度信号转化为检测电压，并输入到比较器(4)的第二输入端；比较器(4)比较检测电压和参考电压，并将检测结果通过锁存器(5)输出至第二选通电路(6)；第二选通电路(6)根据检测结果控制参考电压调整回路，进而对参考电压的数值进行调整。
7.根据权利要求6所述一种温度检测方法，其特征在于，所述的锁存器(5)输出的检测结果为高电平时，第二选通电路(6)控制参考电压调整回路开启；所述的锁存器(5)输出的检测结果为低电平时，参考电压调整回路关闭。
8.根据权利要求7所述一种温度检测方法，其特征在于，所述的参考电压调整回路通过调整分压电路(1)中的电流以调整分压电路(1)输出的参考电压的数值。
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