CN109638773A - 温度保护电路以及应用温度保护电路的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度保护电路以及应用温度保护电路的设备，该温度保护电路包括一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，电流镜电路的输入端与热敏电阻电连接，电流镜电路的输出端与开关元件电连接，电流镜电路根据热敏电阻的阻值向开关元件发送控制信号。该设备应用上述温度保护电路。应用本发明可实现简化电路结构，减少成本。

Description

温度保护电路以及应用温度保护电路的设备

技术领域

本发明涉及温度保护技术领域，具体的，涉及一种温度保护电路，还涉及一种应用该温度保护电路的设备。

背景技术

大功率电路拓扑中，诸如半导体开关器件等功率型元件发热比较严重。控制器在大功率输出时，功率器件的工作温度有可能超过其正常工作温度范围，如任由其超温度工作，则使损耗加大、器件寿命大幅下降，系统工作的可靠性受到较大影响。因此，需要设计温度保护电路，在工作温度超出范围时，进行保护。而目前的温度保护电路通常设计较为复杂，涉及到的电路元器件较多，对小型化PCB板设计不利，且成本也较高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可简化电路结构，减少成本的温度保护电路。

本发明的另一目的是提供一种可简化电路结构，减少成本的应用温度保护电路的设备。

为了实现上述主要目的，本发明提供的温度保护电路包括一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，电流镜电路的输入端与热敏电阻电连接，电流镜电路的输出端与开关元件电连接，电流镜电路根据热敏电阻的阻值向开关元件发送控制信号。

由上述方案可见，本发明的温度保护电路利用电流镜可镜像输入电流的原理，通过设置一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，将经过热敏电阻的电流作为输入端的基准电流，且由于热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，从而使得在输入电压一定的情况下，经过热敏电阻的电流也随着温度而变化。电流镜电路根据热敏电阻的阻值向开关元件发送控制信号，开关元件控制受保护芯片的使能，从而使得在热敏电阻在温度过高时，开关元件可控制受保护芯片的使能。另外，本发明的温度保护电路仅通过一个电流镜，一个热敏电阻以及开关元件即可起到温度保护的作用，涉及元器件少，可更好的精简电路设计，减少成本。

进一步的方案中，电流镜电路包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管的第一极和第一晶体管的控制极电连接，第一晶体管的控制极和第二晶体管的控制极电连接，第一晶体管的第二极和第二晶体管的第二极电连接，第一晶体管的第二极和第二晶体管的第二极均与第一电源端电连接；热敏电阻的第一端与第二电源端电连接，热敏电阻的第二端与第一晶体管的第一极电连接；第二晶体管的第一极向开关元件发送驱动电压。

由此可见，本发明的电流镜通过对称设置的第一晶体管和第二晶体管实现将输入端的电流镜像到输出端，电路结构简单，便于设置。

进一步的方案中，第一晶体管的型号和第二晶体管的型号相同。

由此可见，第一晶体管的型号和第二晶体管的型号相同，可便于计算电流镜的各项参数，便于元器件的选择设置。

进一步的方案中，开关元件为继电器开关，继电器开关的第一线圈端子与第二晶体管的第一极电连接，继电器开关的第二线圈端子接地。

由此可见，选择继电器开关作为开关元件，可提温度保护电路的开关控制的可靠性。

进一步的方案中，开关元件为开关晶体管，第二晶体管的第一极与开关晶体管的控制极电连接。

由此可见，利用开关晶体管作为开关元件，可进一步小型化电路，且晶体管的功耗较低，可进一步的减小功耗。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供的应用温度保护电路的设备设置有温度保护电路，温度保护电路包括一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，电流镜电路的输入端与热敏电阻电连接，电流镜电路的输出端与开关元件电连接，电流镜电路根据热敏电阻的阻值向开关元件发送控制信号。

附图说明

图1是本发明温度保护电路第一实施例的电路原理图。

图2是本发明温度保护电路第二实施例的电路原理图。

图3是本发明温度保护电路第三实施例的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

温度保护电路第一实施例：

如图1所示，本发明的温度保护电路包括一个电流镜电路1、热敏电阻Rx以及开关元件2，电流镜电路1的输入端与热敏电阻Rx电连接，电流镜电路1的输出端与开关元件2电连接，开关元件2与受保护芯片IC的使能端EN电连接，电流镜电路1根据热敏电阻Rx的阻值向开关元件2发送控制信号，开关元件2控制受保护芯片IC的使能。本实施例中，热敏电阻Rx是负温度系数热敏电阻。

其中，电流镜电路包括第一晶体管和第二晶体管，本实施例中，第一晶体管和第二晶体管均为NPN型三极管，晶体管的控制极对应于NPN型三极管的基极，晶体管的第一极对应于NPN型三极管的集电极，晶体管的第二极对应于NPN型三极管的发射极。从图1中可知，电流镜电路1包括第一NPN型三极管T1和第二NPN型三极管T2，第一NPN型三极管的型号和第二NPN型三极管的型号相同。第一NPN型三极管T1的集电极和第一NPN型三极管T1的基极B1电连接，第一NPN型三极管的基极B1和第二NPN型三极管的基极B2电连接，第一NPN型三极管的发射极E1和第二NPN型三极管的发射极E2电连接，第一NPN型三极管的发射极E1和第二NPN型三极管的发射极E2均与负电源端－VDD电连接。热敏电阻Rx的第一端与正电源端Vcc电连接，热敏电阻Rx的第二端与第一NPN型三极管T1的集电极C1电连接。第二NPN型三极管T2的集电极C2向开关元件2发送驱动电压。本实施例中，开关元件2为继电器开关K，继电器开关K的第一线圈端子与第二NPN型三极管T2的集电极C2电连接，继电器开关K的第二线圈端子通过电阻Rs接地，继电器开关K的常开端子或常闭端子与受保护芯片IC的使能端EN电连接，可根据受保护芯片IC使能信号的需要进行确定。

为了更好的说明本发明温度保护电路的工作原理，下面以NPN型三极管组成的电流镜电路1进行说明。

温度保护电路的电流镜电路1使用双NPN型三极管共基共射对称结构时，第一NPN型三极管T1和第二NPN型三极管T2的型号一致，因此，第一NPN型三极管T1的电流放大系数β1等于第二NPN型三极管T2的电流放大系数β2，第一NPN型三极管T1的集电极反向饱和电流ICE1等于第二NPN型三极管T2的集电极反向饱和电流ICE2。而且由于两个NPN型三极管共基共射电连接，所以两个NPN型三极管的基射极电压相等，即，VBE1＝VBE2，两个NPN型三极管的基极电流相等，即IB1＝IB2，从而两个NPN型三极管在线性放大区域内，集电极电流和发射极电流也相等，即IC1＝IC2，IE1＝IE2。

第一NPN型三极管T1的集电极C1与基极B1之间导线的电流设为IB，由基尔霍夫电流定律得IB＝IB1+IB2，IC1＝β1×IB1，IC2＝β2×IB2。设通过热敏电阻Rx的电流为IR，可得IR＝IC1+IB，由于三极管放大系数β1、β2很大，IC1大于或等于IB，所以IR≈IC1，IR≈IC2，IC2＝IL，IL为经过开关元件2的电流，即，经过继电器开关K的励磁线圈的电流。

由基尔霍夫电压定律列出方程：Vcc－(－VDD)＝IR×Rx+VBE1，可推出IR＝(Vcc+VDD－VBE1)/Rx，IC2＝IL＝IR＝(Vcc+VDD－VBE1)/Rx，所以，流过继电器开关K的励磁线圈的电流IL与热敏电阻Rx的阻值的导数1/Rx成正线性关系，1/Rx可定义为电导值。当热敏电阻Rx的温度逐步升高时，热敏电阻Rx的阻值会随温度的升高而逐渐减小，使得流过继电器开关K励磁线圈的电流IL会逐步加大。继电器开关K存在一个临界电流ILm，可使继电器开关K的触点吸合，因此，当温度升高到一定值时，可使继电器开关K切换导通端子，从而控制受保护芯片IC的使能端EN的使能状态，使受保护芯片IC进入非工作模式，从而达到保护系统的作用。

温度保护电路第二实施例：

如图2所示，本实施例的温度保护电路与温度保护电路第一实施例的区别仅在于开关元件2上，本实施例中，开关元件2为开关晶体管T3，第二晶体管T2的输入极C2与开关晶体管T3的控制极电连接，开关晶体管T3的第一极与受保护芯片IC的使能端EN电连接，开关晶体管T3的第二极通过电阻R1接地。

本实施例的温度保护电路在进行工作时，通过当热敏电阻Rx的温度逐步升高时，热敏电阻Rx的阻值会随温度的升高而逐渐减小，使得开关晶体管T3的控制极一端的电压的会逐步加大，当温度升高到一定值时，可使开关晶体管T3导通，从而受保护芯片IC的使能端EN的可形成回路，使受保护芯片IC进入非工作模式，从而达到保护系统的作用。

温度保护电路第三实施例：

如图3所示，本实施例的温度保护电路与温度保护电路第一实施例的区别仅在于晶体管上。本实施例中，第一晶体管和第二晶体管均为N型MOS管，晶体管的控制极对应于N型MOS管的栅极，晶体管的第一极对应于N型MOS管的漏极，晶体管的第二极对应于N型MOS管的源极。电流镜电路1包括第一N型MOS管T10和第二N型MOS管T20，第一N型MOS管T10的型号和第二N型MOS管T20的型号相同。第一N型MOS管T10的漏极和第一N型MOS管T10的栅极G1电连接，第一N型MOS管T10的栅极G1和第二N型MOS管T20的栅极G2电连接，第一N型MOS管T10的源极S1和第二N型MOS管T20的源极S2电连接，第一N型MOS管T10的源极S1和第二N型MOS管T20的源极S2均与负电源端－VDD电连接。热敏电阻Rx的第一端与正电源端Vcc电连接，热敏电阻Rx的第二端与第一N型MOS管T10的漏极D1电连接。第二N型MOS管T20的漏极D2向开关元件2发送驱动电压。本实施例中，开关元件2为继电器开关K，继电器开关K的第一线圈端子与第二N型MOS管T20的漏极D2电连接，继电器开关K的第二线圈端子通过电阻Rs接地，继电器开关K的常开端子或常闭端子与受保护芯片ID的使能端SN电连接，可根据受保护芯片ID使能信号的需要进行确定。

本实施例中温度保护电路的工作原理与温度保护电路第一实施例类似，在此赘述。

需要说明的是，第一实施例和第三实施例中的电流镜电路1均为正极性电流镜电路，本发明的电流镜电路1除了可以采用正极性电流镜电路外，还可以采用负极性电流镜电路，即，可采用PNP型三极管代替NPN型三极管，P型MOS管代替N型MOS管，并相应的改变电源端的连接方式即可，替换后的电流镜电路结构为已知的结构，在此不再赘述。

应用温度保护电路的设备实施例：

应用温度保护电路的设备应用上述实施例的温度保护电路，应用温度保护电路的设备包括空调、电饭煲、电磁炉、热水器，电源开关等。应用温度保护电路的设备可将热敏电阻设置在需要检测的热源附近，热敏电阻通过感应热源的温度，从而实现对受保护芯片的使能控制。

由上述可知，本发明的温度保护电路利用电流镜可镜像输入电流的原理，通过设置一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，将经过热敏电阻的电流作为输入端的基准电流，且由于热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，从而使得在输入电压一定的情况下，经过热敏电阻的电流也随着温度而变化。电流镜电路根据热敏电阻的阻值向开关元件发送控制信号，开关元件控制受保护芯片的使能，从而使得在热敏电阻在温度过高时，开关元件可控制受保护芯片的使能。另外，本发明的温度保护电路仅通过一个电流镜，一个热敏电阻以及开关元件即可起到温度保护的作用，涉及元器件少，可更好的精简电路设计，减少成本。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度保护电路，其特征在于，包括一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，所述电流镜电路的输入端与所述热敏电阻电连接，所述电流镜电路的输出端与所述开关元件电连接，所述电流镜电路根据所述热敏电阻的阻值向所述开关元件发送控制信号。

2.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，

所述电流镜电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的第一极和所述第一晶体管的控制极电连接，所述第一晶体管的控制极和所述第二晶体管的控制极电连接，所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极电连接，所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极均与第一电源端电连接；

所述热敏电阻的第一端与第二电源端电连接，所述热敏电阻的第二端与所述第一晶体管的第一极电连接；

所述第二晶体管的第一极向所述开关元件发送驱动电压。

3.根据权利要求2所述的温度保护电路，其特征在于，

所述第一晶体管的型号和所述第二晶体管的型号相同。

4.根据权利要求2或3所述的温度保护电路，其特征在于，

所述开关元件为继电器开关，所述继电器开关的第一线圈端子与所述第二晶体管的第一极电连接，所述继电器开关的第二线圈端子接地。

5.根据权利要求2或3所述的温度保护电路，其特征在于，

所述开关元件为开关晶体管，所述第二晶体管的第一极与所述开关晶体管的控制极电连接。

6.一种应用温度保护电路的设备，设置有温度保护电路，其特征在于，所述温度保护电路包括一个电流镜电路、热敏电阻以及开关元件，所述电流镜电路的输入端与所述热敏电阻电连接，所述电流镜电路的输出端与所述开关元件电连接，所述电流镜电路根据所述热敏电阻的阻值向所述开关元件发送控制信号。

7.根据权利要求6所述的应用温度保护电路的设备，其特征在于，

所述电流镜电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的第一极和所述第一晶体管的控制极电连接，所述第一晶体管的控制极和所述第二晶体管的控制极电连接，所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极电连接，所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极均与第一电源端电连接；

所述热敏电阻的第一端与第二电源端电连接，所述热敏电阻的第二端与所述第一晶体管的第一极电连接；

所述第二晶体管的第一极向所述开关元件发送驱动电压。

8.根据权利要求7所述的应用温度保护电路的设备，其特征在于，

所述第一晶体管的型号和所述第二晶体管的型号相同。

9.根据权利要求7或8所述的应用温度保护电路的设备，其特征在于，

所述开关元件为继电器开关，所述继电器开关的第一线圈端子与所述第二晶体管的第一极电连接，所述继电器开关的第二线圈端子接地。

10.根据权利要求7或8所述的应用温度保护电路的设备，其特征在于，

所述开关元件为开关晶体管，所述第二晶体管的第一极与所述开关晶体管的控制极电连接。