CN110907053A - 温度检测电路以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度检测电路，涉及温度检测技术领域，其包括差分电路、温度传感器、走线阻抗补偿电路、放大电路；所述差分电路为温度传感器提供可调恒流源，所述温度传感器经由走线阻抗补偿电路及放大电路输出温度检测信号，所述走线阻抗补偿电路用于补偿走线阻抗引起的温度传感器两端测量电压误差。本发明实施例还公开了包括上述温度检测电路的电子设备。本发明实施例采样温度传感器电压信号在送给ADC采样之前会通过一个走线阻抗补偿电路(补偿走线阻抗的电流)，此电路可补偿掉走线阻抗，使得测量更精确。
Description
技术领域
本发明实施例涉及温度检测技术领域，具体涉及一种温度检测电路及电子设备。
背景技术
随着集成电路的不断发展，智能设备变得越来越薄，功能也越来越多，因此，散热问题逐渐成为影响智能设备性能的因素。以智能手机为例，目前智能手机已经成为人们最不可获缺的消费产品，而且随着科技的发展以及5G的到来，智能手机功能越来越强大，比如拍照、游戏、充电、移动支付等等，随着智能手机功能越来越多，智能手机热设计的重要性更加突出，温度不可避免的成为热设计的一个关键因素，特别是在游戏、视频以及充电场景，智能手机对于这些场景的温度是有明确要求的。要做好手机热设计，首先就是要精确的测量到手机的温度，智能手机温度的测量控制也对降低手机功耗，保护手机以及增加手机使用寿命起着很大的作用。目前的智能手机温度检测电路是通过一个固定电阻R和NTC电阻构成的分压电路，NTC电阻本身阻值会随着温度上升而呈指数下降，手机控制芯片读取NTC电阻两端的电压，通过NTC电阻温度与阻值公式反推出当前温度，实现对温度的检测。
这种电路存在以下缺点：
1、布局往往导致走线较长，走线阻抗会引起NTC电阻两端测量电压误差。
2、送给ADC的信号只是简单通过一个0.1uf滤波电容，会造成ADC采样信号不准确。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种温度检测电路以及电子设备，其提供更为准确的温度测量方案。
第一方面，本发明实施例提供了一种温度检测电路，其包括差分电路、温度传感器、走线阻抗补偿电路、放大电路；所述差分电路为温度传感器提供可调恒流源，所述温度传感器经由走线阻抗补偿电路及放大电路输出温度检测信号，所述走线阻抗补偿电路用于补偿走线阻抗引起的温度传感器两端测量电压误差。
在一个优选的实施例中，所述差分电路包括运放U1、运放U2、参考电压源以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述运放U1的反相输入端通过电阻R1接地，所述运放U1的反相输入端还通过电阻R2连接至运放U1的输出端；所述运放U1的输出端还通过电阻R3连接至温度传感器的第一端；所述参考电压源依次通过电阻R5和电阻R4连接至运放U2的输出端，所述运放U1的正相输入端连接至电阻R5和电阻R4之间；所述运放U2的反相输入端连接至运放U2的输出端，所述运放U2的正相输入端连接至电阻R3和温度传感器的第一端之间，所述温度传感器的第二端接地。
在一个优选的实施例中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5的阻值相等。
在一个优选的实施例中，所述走线阻抗补偿电路包括运放U3、电阻R6、电阻R7和电阻R8，所述运放U3的正相输入端通过电阻R8连接至温度传感器的第一端，所述运放U3的反相输入端通过电阻R6连接至温度传感器的第一端，所述运放U3的反相输入端还通过电阻R7连接至运放U3的输出端，所述运放U3的输出端连接至放大电路的输入端；
所述温度传感器第一端与电阻R6之间的走线等效为第一阻抗；所述温度传感器第一端与电阻R8之间的走线等效为第二阻抗；所述温度传感器第二端与地之间的走线等效为第三阻抗，所述走线阻抗补偿电路构成补偿所述第一阻抗、第二阻抗和第三阻抗的补偿电路。
在一个优选的实施例中，所述放大电路为一阶低通且带增益放大电路。
在一个优选的实施例中，所述放大电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1和运放U4，所述运放U4的正相输入端通过电阻R9连接至走线阻抗补偿电路的输出端，所述运放U4的反相输入端通过电阻R10后接地，所述运放U4的反相输入端还通过电阻R11连接至运放U4的输出端，所述运放U4的输出端输出温度检测信号；所述电容C1的一端连接至电阻R9和运放U4的正相输入端之间，所述电容C1的另一端接地。
在一个优选的实施例中，所述温度传感器为NTC电阻。
第二方面，本发明实施例公开了一种电子设备，其包括本发明第一方面的温度检测电路，所述温度传感器安装于电子设备的主板上。
在一个优选的实施例中，所述电子设备还包括CPU、电源管理单元以及LED显示功能模块，所述温度检测电路获取的温度检测信号发送至CPU的ADC采集IO口，所述CPU将所述温度检测信号与预设的温度阈值进行比对，所述温度阈值包括上限值和下限值，如果所述温度检测信号大于上限值或所述温度检测信号小于下限值，则CPU通过电源管理单元控制电子设备关机；所述LED显示功能模块与CPU连接，用于显示所述温度检测信号。
在一个优选的实施例中，所述电子设备为手机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑中的任一种。
相比于现有技术，本发明实施例通过给温度传感器提供恒定电流的方法来测量温度，电流值可以调节，且很小，这样温度传感器消耗的功耗也会很小；采样温度传感器电压信号在送给ADC采样之前会通过一个走线阻抗补偿电路
(补偿走线阻抗的电流)，此电路可补偿掉走线阻抗，使得测量更精确。
附图说明
图1为实施例1的温度检测电路的电路原理图；
图2为实施例2的电子设备的原理框图。
具体实施例方式
下面，结合附图以及具体实施例方式，对本发明实施例做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。
实施例1：
请参照图1所示，本发明实施例提供了一种温度检测电路，其包括差分电路、温度传感器、走线阻抗补偿电路、放大电路；差分电路为温度传感器提供可调恒流源，温度传感器经由走线阻抗补偿电路及放大电路输出温度检测信号，走线阻抗补偿电路用于补偿走线阻抗引起的温度传感器两端测量电压误差。
差分电路通过给温度传感器提供恒定电流的方法来测量温度，电流值可以调节，且电流值可以很小，这样，温度传感器的功耗也就会很小，在本发明较佳的实施例中，温度传感器采用NTC电阻Rntc。
具体地，差分电路包括运放U1、运放U2、参考电压源以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，运放U1的反相输入端通过电阻R1接地，运放U1的反相输入端还通过电阻R2连接至运放U1的输出端；运放U1的输出端还通过电阻R3连接至温度传感器的第一端；参考电压源依次通过电阻R5和电阻R4连接至运放U2的输出端，运放U1的正相输入端连接至电阻R5和电阻R4之间；运放U2的反相输入端连接至运放U2的输出端，运放U2的正相输入端连接至电阻R3和温度传感器的第一端之间，温度传感器的第二端接地。
通过调节参考电压源的电压值，从而调整温度传感器上流过的电流值，且该电流值很小。设定电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5的阻值相等(这里讲差分放大电路的放大倍数置于1，方便计算，四个电阻阻值不等的情况具有其他的放大倍数，这里不再赘述)，以R1＝R2＝R4＝R5＝24kΩ，R3＝2.5kΩ，参考电压为2.5V为例，运放U1、电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5构成差分放大电路，由于电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5的阻值相等，故而该差分放大电路的放大倍数G＝1，参照虚短和虚断原理可得：
VU1＝G×2.5V+VU2 (1)
公式(1)中：VU1为运放U1输出端电压，VU2为运放U2输出端电压。
运放U2的反相输入端和输出端相连构成电压跟随器，因此可知：
VU2＝VU2+＝VU2- (2)
公式(2)中：VU2+为运放U2同相输入端电压，VU2-为是运放U2反相输入端电压。
电阻R3两端的电压：
VR3＝VU1-VU2+ (3)
由公式(1)、(2)和(3)可算出流过电阻R3的电流：
I＝VR3/R3＝2.5V/2.5KΩ＝1mA (4)
故而，该电路可为NTC电阻提供1mA电流。
因为布局往往导致走线较长，走线阻抗会引起NTC电阻两端测量电压误差。因此，在本发明较佳的实施例中，设置走线阻抗补偿电路，走线阻抗补偿电路包括运放U3、电阻R6、电阻R7和电阻R8，运放U3的正相输入端通过电阻R8连接至温度传感器的第一端，运放U3的反相输入端通过电阻R6连接至温度传感器的第一端，运放U3的反相输入端还通过电阻R7连接至运放U3的输出端，运放U3的输出端连接至放大电路的输入端；
温度传感器第一端与电阻R6之间的走线等效为第一阻抗；温度传感器第一端与电阻R8之间的走线等效为第二阻抗；温度传感器第二端与地之间的走线等效为第三阻抗，走线阻抗补偿电路构成补偿第一阻抗、第二阻抗和第三阻抗的补偿电路，使得测量更精确。
放大电路采用一阶低通且带增益放大电路，可很好的将采样信号无衰减地送给CPU中的ADC进行采样。具体的，放大电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1和运放U4，运放U4的正相输入端通过电阻R9连接至走线阻抗补偿电路的输出端，运放U4的反相输入端通过电阻R10后接地，运放U4的反相输入端还通过电阻R11连接至运放U4的输出端，运放U4的输出端输出温度检测信号；电容C1的一端连接至电阻R9和运放U4的正相输入端之间，电容C1的另一端接地。电阻R9和电容C1构成一阶滤波电路。电阻R10、电阻R11和运放U4构成带增益的放大电路。
实施例2：
实施例2公开了一种电子设备，该电子设备可以是手机，也可以是平板电脑、笔记本电脑等智能设备。请参照图2所示，电子设备除了包括上述实施例中的温度检测电路外，该电子设备还包括必要的部件，例如主板、CPU、电源管理单元、游戏功能模块以及LCD显示功能模块、安装温度检测电路各元器件的PCB板以及安装PCB板、输出接口、指示灯等的壳体，当然，根据需要还可以包括其他部件，例如散热器等。
温度传感器安装于主板上，其采集到的温度检测信号(模拟信号)会通过走线阻抗补偿电路和放大电路发送至CPU的ADC采集IO口，转换成数字信号，然后通过CPU进行信号分析处理。若分析出电子设备的温度低于预设下限或者高于上限值，CPU会控制电源管理单元(具体是通过电源管理芯片)关闭电子设备，或者通过电源管理单元对充电功能进行控制，从而实现保护电子设备的功能，LCD显示功能模块可以实时显示温度检测信号转换后的读取值。
上述实施方式仅为本发明实施例的优选实施例方式，不能以此来限定本发明实施例保护的范围，本领域的技术人员在本发明实施例的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明实施例所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种温度检测电路，其特征在于，其包括差分电路、温度传感器、走线阻抗补偿电路、放大电路；所述差分电路为温度传感器提供可调恒流源，所述温度传感器经由走线阻抗补偿电路及放大电路输出温度检测信号，所述走线阻抗补偿电路用于补偿走线阻抗引起的温度传感器两端测量电压误差。
2.如权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述差分电路包括运放U1、运放U2、参考电压源以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述运放U1的反相输入端通过电阻R1接地，所述运放U1的反相输入端还通过电阻R2连接至运放U1的输出端；所述运放U1的输出端还通过电阻R3连接至温度传感器的第一端；所述参考电压源依次通过电阻R5和电阻R4连接至运放U2的输出端，所述运放U1的正相输入端连接至电阻R5和电阻R4之间；所述运放U2的反相输入端连接至运放U2的输出端，所述运放U2的正相输入端连接至电阻R3和温度传感器的第一端之间，所述温度传感器的第二端接地。
3.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5的阻值相等。
4.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述走线阻抗补偿电路包括运放U3、电阻R6、电阻R7和电阻R8，所述运放U3的正相输入端通过电阻R8连接至温度传感器的第一端，所述运放U3的反相输入端通过电阻R6连接至温度传感器的第一端，所述运放U3的反相输入端还通过电阻R7连接至运放U3的输出端，所述运放U3的输出端连接至放大电路的输入端；
所述温度传感器第一端与电阻R6之间的走线等效为第一阻抗；所述温度传感器第一端与电阻R8之间的走线等效为第二阻抗；所述温度传感器第二端与地之间的走线等效为第三阻抗，所述走线阻抗补偿电路构成补偿所述第一阻抗、第二阻抗和第三阻抗的补偿电路。
5.如权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述放大电路为一阶低通且带增益放大电路。
6.如权利要求5所述的温度检测电路，其特征在于，所述放大电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1和运放U4，所述运放U4的正相输入端通过电阻R9连接至走线阻抗补偿电路的输出端，所述运放U4的反相输入端通过电阻R10后接地，所述运放U4的反相输入端还通过电阻R11连接至运放U4的输出端，所述运放U4的输出端输出温度检测信号；所述电容C1的一端连接至电阻R9和运放U4的正相输入端之间，所述电容C1的另一端接地。
7.如权利要求1-6任一项所述的温度检测电路，其特征在于，所述温度传感器为NTC电阻。
8.一种电子设备，其特征在于，其包括权利要求1-7任一项所述的温度检测电路，所述温度传感器安装于电子设备的主板上。
9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括CPU、电源管理单元以及LED显示功能模块，所述温度检测电路获取的温度检测信号发送至CPU的ADC采集IO口，所述CPU将所述温度检测信号与预设的温度阈值进行比对，所述温度阈值包括上限值和下限值，如果所述温度检测信号大于上限值或所述温度检测信号小于下限值，则CPU通过电源管理单元控制电子设备关机；所述LED显示功能模块与CPU连接，用于显示所述温度检测信号。
10.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑中的任一种。
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