CN112068614A - 一种温控散热电路与电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种温控散热电路与电子设备，温控散热电路包括分压电路、温度检测电路、第一开关电路、第二开关电路与风扇，分压电路用于对电源模块的输出电压进行分压；温度检测电路包括温度开关，温度开关的触点基于电源模块的温度进行断开与闭合；第一开关电路包括第一开关管，第一开关管基于温度开关的触点的断开与闭合进行导通与关断；第二开关电路包括第二开关管，第二开关管的控制端与电源模块连接，第二开关管的第一端与第一开关管的第二端连接，第二开关管基于第一开关管的导通与关断进行导通与关断；风扇用于基于第二开关管的导通为所述电源模块散热。本发明结构简单，能够在稳定实现散热功能的同时满足能效认证的要求。

Description

一种温控散热电路与电子设备

技术领域

本发明涉及电源电路技术领域，特别是涉及一种温控散热电路与电子设备。

背景技术

电路设计的时候，在一些温度较高的应用中人们往往需要使用风扇来降低器件的温度。尤其在有电源的设备或产品中，由于电源本身发热较大，做好必要的散热就显得尤其重要。

而在现有的控制方式中，通常是使用风扇一直工作的方式或者是使用程序控制风扇的方式，若使用风扇一直工作，则会增加能效认证的难度且风扇在长时间工作状态下，极易损坏；若使用程序控制风扇，则设计较为复杂且存在程序跑飞、栓锁、死机等问题。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种温控散热电路与终端设备，本发明结构简单，能够在稳定实现散热功能的同时满足能效认证的要求。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种温控散热电路，包括：

分压电路，用于对电源模块的输出电压进行分压；

温度检测电路，与所述分压电路连接，所述温度检测电路包括温度开关，所述温度开关的触点基于所述电源模块的温度进行断开与闭合；

第一开关电路，与所述分压电路以及所述温度检测电路连接，所述第一开关电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述温度开关的一端连接，所述第一开关管的第一端与所述温度开关的另一端均接地，所述第一开关管基于所述温度开关的触点的断开与闭合进行导通与关断；

第二开关电路，与所述第一开关电路连接，所述第二开关电路包括第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述电源模块连接，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二开关管基于所述第一开关管的导通与关断进行导通与关断；

风扇，与所述第二开关电路连接，所述风扇的正极与所述第二开关管的第二端连接，所述风扇用于基于所述第二开关管的导通为所述电源模块散热。

在一种可选的方式中，所述分压电路包括第一电阻与第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述电源模块连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端以及所述第一开关管的控制端连接，所述第二电阻的另一端接地。

在一种可选的方式中，所述第一开关电路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第一开关管的第二端以及所述第二开关管的控制端连接。

在一种可选的方式中，所述第一开关电路还包括第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的控制端连接。

在一种可选的方式中，所述温控散热电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括滤波电容；

所述滤波电容的一端与所述第一开关管的控制端连接，所述滤波电容的另一端接地。

在一种可选的方式中，所述温控散热电路还包括第一稳压电路，所述第一稳压电路包括第一稳压二极管；

所述第一稳压二极管的阳极接地，所述第一稳压二极管的阴极与所述第一开关管的控制端连接。

在一种可选的方式中，所述温控散热电路还包括第二稳压电路，所述第二稳压电路包括第二稳压二极管；

所述第二稳压二极管的阳极与所述第二开关管的第一端连接，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二开关管的控制端连接。

在一种可选的方式中，所述第一开关管为MOS管，MOS管的栅极作为第一开关管的控制端，MOS管的漏极作为第一开关管的第一端，MOS管的源极作为第一开关管的第二端，

和/或，

所述第二开关管为MOS管，MOS管的栅极作为第二开关管的控制端，MOS管的漏极作为第二开关管的第一端，MOS管的源极作为第二开关管的第二端。

在一种可选的方式中，所述电源模块包括多个子电源模块，所述温度检测电路包括多个所述温度开关；

每一所述温度开关用于放置在每一所述子电源模块上，且多个所述温度开关串联连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括电源模块以及如上所述的温控散热电路；

所述温控散热电路用于检测所述电源模块的温度，以及基于所述温度为所述电源模块散热。

本实发明实施例的有益效果是：本发明提供的温控散热电路由纯硬件电路搭建，稳定性与可靠性较高，其中，温控散热电路包括分压电路、温度检测电路、第一开关电路、第二开关电路以及风扇，而温度检测电路包括温度开关，第一开关电路包括第一开关管，第二开关电路包括第二开关管，当电源模块的温度过高时，温度开关的触点断开，从而使第一开关管与第二开关管依次导通，则风扇得电，风扇开始运行并对电源模块进行散热，可稳定实现散热功能，反之，当电源模块的处于待机状态时温度较低，温度开关的触点闭合，第一开关管与第二开关管均关断，则风扇失电并停止运行，以减少功耗，从而使待机功耗能够满足能效认证的要求。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明实施例提供的温控散热电路与电源模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的温控散热电路与电源模块的电路结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的温控散热电路与电源模块的电路结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的温控散热电路的结构示意图；

图5为本发明又一实施例提供的温控散热电路与电源模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的温控散热电路与电源模块的结构示意图，温控散热电路100包括分压电路10、温度检测电路20、第一开关电路30、第二开关电路40以及风扇50。

其中，分压电路10与温度检测电路20连接，第一开关电路30分别与分压电路10以及温度检测电路20连接，第二开关电路40与第一开关电路30连接，风扇50与第二开关电路40连接，并且分压电路10、第一开关电路30与第二开关电路40的一端均与外部的电源模块200的电压输出端连接。

具体地，分压电路10用于对电源模块200的电压输出端的输出电压进行分压；温度检测电路20包括温度开关21，温度开关21放置于电源模块200上，用于检测电源模块200的温度，则温度开关21的触点基于电源模块200的温度进行断开与闭合；第一开关电路30与第二开关电路40均由电源模块200提供工作电压，第一开关电路30包括第一开关管31，第一开关管31的控制端与温度开关21的一端连接，第一开关管31的第一端与温度开关21的另一端均接地，第一开关管31基于温度开关21的触点的断开与闭合进行导通与关断；第二开关电路40包括第二开关管41，第二开关管41的控制端与电源模块200的电压输出端连接，第二开关管41的第一端与第一开关管31的第二端连接，第二开关管41基于第一开关管31的导通与关断进行导通与关断；风扇50的正极与第二开关管41的第二端连接，风扇50用于基于第二开关管41的导通为电源模块200散热。

示例性地，以电源模块200为一个开关电源、并选用触点为常闭状态的温度开关21进行说明，温度开关21由金属片感温元件来进行开关控制，通常情况下，金属片处于自由状态，温度开关21的触点则处于闭合形态，在温度不断升高的情况下时，双金属片会受温度影响产生内应力从而发生迅速的动作，打开触点。

将温度开关21放置在开关电源上，当开关电源的温度升高到大于温度阈值后，温度开关21的触点断开，此时第一开关管31由分压电路10提供导通电压而导通，继而第二开关管41被导通，从而开关电源通过第二开关管为风扇50提供工作单元，风扇50开始工作，为开关电源散热；反之，当开关电源的温度降低到小于温度阈值后，温度开关21的触点闭合，第一开关管31的控制端被短接至地，导致第一开关管31关断，继而第二开关管41关断，风扇50的正极没有电压，所以风扇处于关闭状态，可以减少功耗。

可理解，可以选用不同型号的常闭型的温度开关21，而不同型号的温度开关21会有不同的温度阈值；电源模块20可以为交流转直流的开关电源，或者也可以为直流转直流的升降压模块等，当然，在其他实施例中，还可以使用本温控散热电路对其他易发热的元器件使用，只需将温控开关21放置在对应的元器件上。

第一开关管31或第二开关管41可选用MOS管、三极管或IGBT开关管等的其中一种即可，第一开关管31和第二开关管41可以一样，也可以不一样，例如，在一实施例中，第一开关管31与第二开关管41同时选用三极管，这里不做限制。

在本发明接下来的实施例中，将示例性地以第一开关管31和第二开关管41同时选用选用MOS管作为例子来说明。

如图2所示，第一开关管31为第一MOS管Q1，第二开关管41为第二MOS管Q2，第一MOS管Q1的栅极作为第一开关管31的控制端，第一MOS管Q1的漏极作为第一开关管31的第一端，第一MOS管Q1的源极作为第一开关管31的第二端；第二MOS管Q2的栅极作为第二开关管41的控制端，第二MOS管Q2的漏极作为第二开关管41的第一端，第二MOS管Q2的源极作为第二开关管41的第二端。

可选地，分压电路10包括第一电阻R1与第二电阻R2，其中，第一电阻R1的一端与电源模块200的电压输出端连接，第一电阻R2的另一端分别与第二电阻R2的一端以及第一MOS管Q1的栅极连接，第二电阻R2的另一端与第一MOS管Q1的源极均接地。

进一步地，还可在在分压电路10与电源模块200的电压输出端设置肖基特二极管D1，以起到隔离电源的目的，应理解，肖基特二极管通常使用在低压、大电流情况下，则在一些电流较小的应用中也可以用常规的二极管替代肖基特二极管。

电源模块200的电压输出端的输出电压V1经过肖基特二极管D1后在第一电阻R1与第二电阻R2上产生了分压，同时，由于第二电阻R2的两端分别与第一MOS管Q1的栅源极连接，则第二电阻R2上的电压为第一MOS管Q1的栅源极电压，通过选用不同电阻值的第一电阻R1与第二电阻R2，可在第二电阻R2上具有不同的分压，在另一实施方式中，还可以选用可调电阻或者是电位器，同样可以实现使用电源模块200的电压输出端的输出电压V1作为第一MOS管Q1的启动电压，上述的方式均可对第一MOS管Q1起到保护作用，防止第一MOS管Q1因栅源极电压过高而被击穿。

在本实施例中，在电源模块200为单个模块的情况下，温度检测电路20只需采用一个温度开关作为检测元件，如图2所示的开关元件RT1，开关元件RT1放置在电源模块200上，并且开关元件RT1接线的两端分别与第一MOS管Q1的栅源极连接，则当开关元件RT1的触点闭合时，第一MOS管Q1的栅源极同时接地，使第一MOS管Q1的栅源极电压一致，所以第一MOS管Q1处于关闭状态；当开关元件RT1的触点断开时，第一MOS管Q1的栅源极电压为第二电阻R2两端电压，第一MOS管Q1的栅源极电压上存在压降，第一MOS管Q1导通。

需要说明的是，若电源模块200包括多个子电源模块，例如电源模块200包括多个开关电源，则温度检测电路20需要设置多个温度开关21，每一温度开关21用于放置在每一子电源模块上，分别检测各个子电源模块的温度。

示例性地，如图3所示，假设电源模块200包括两个子电源模块，两个子电源模块的电压输出端的输出电压分别为V1与V2，同时需要对应的设置两个用以隔离电源的肖基特二极管D1与D2以及两个温度开关RT1与RT2。

实际应用中，只要电源模块200中至少一个子电源模块的温度超过温度阈值，就会导致第一MOS管Q1导通，例如，当输出电压为V1的子电源模块超过温度阈值时，对应的温度开关RT1的触点断开，则温度检测电路20这一条支路断开，以将第二电阻R2两端电压作为第一MOS管Q1的栅源极电压，而导致第一MOS管Q1导通。同样的，当输出电压为V2的子电源模块超过温度阈值时，对应的温度开关RT2的触点断开，或者是两个子电源模块同时超过温度阈值，两个温度开关RT1与RT2的触点均断开的情况，均能够导致第一MOS管Q1导通。反之，只有电源模块200中的所有子电源模块的温度均小于温度阈值时，温度检测电路20这一条支路连通，使第一MOS管Q1的栅源极同时接地，才能够促使第一MOS管Q1关断。

请再次参阅图2，在一实施方式中，第一开关电路30还包括第三电阻R3，具体地，第三电阻R3的一端与第二MOS管Q2的源极连接，第三电阻R3的另一端分别与第一MOS管Q1的漏极以及第二MOS管Q2的栅极连接。

在第一MOS管Q1导通时，电源模块200的电压输出端的输出电压V1通过第三电阻R3以及第一MOS管Q1的漏极与源极到地，从而电压V1在第三电阻R3上产生了压降，该压降也为第二MOS管Q2的栅源极上的压降，从而使第二MOS管Q2导通；而在第一MOS管Q1关断时，经过第三电阻R3的支路无法形成通路，第三电阻R3上的压降为0或者接近于0，从而促使第二MOS管Q2关断。

在另一实施方式中，第一开关电路30还包括第四电阻R4，其中，第四电阻R4的一端与第一MOS管Q1的漏极连接，第四电阻R4的另一端与第二MOS管Q2的栅极连接。

第四电阻R4可起到分压作用，当第一MOS管Q1导通时，在保证第三电阻R3上的分压能够使第二MOS管Q2导通的前提下，设置第四电阻R4能够使第三电阻R3上的分压降低，以防止第二MOS管Q2因电压过高而被击穿。

在另一实施方式中，请结合图4参照图5，温控散热电路100还包括滤波电路60，滤波电路60包括滤波电容C1,其中，滤波电容C1的一端与第一MOS管Q1的栅极连接，滤波电容C1的另一端接地。

滤波电容C1用于消除电源模块200的电压输出端的输出电压中可能带有的尖峰脉冲，可防止第一MOS管Q1被尖峰脉冲击穿。

可选地，温控散热电路100还包括第一稳压电路70，第一稳压电路70包括第一稳压二极管ZD1，其中，第一稳压二极管ZD1的阳极接地，第一稳压二极管ZD1的阴极与第一MOS管Q1的栅极连接。

第一稳压二极管ZD1用于进一步的保护第一MOS管Q1不被击穿，假设子电源模块的输出电压V1较高，当子电源模块在工作时的温度超过温度阈值时，温度开关RT1的触点断开，第二电阻R2上的电压为第一MOS管Q1的栅源极电压，当第二电阻R2上的电压较大时，可能会导致第一MOS管Q1被击穿，因此，需设置第一稳压二极管ZD1防止上述异常情况发生。

具体地，当第二电阻R2上的电压过大时，第一稳压二极管ZD1首先被击穿，然后第一稳压二极管ZD1两端的电压基本上稳定在击穿电压附近，则能够将第二电阻R2上的电压钳位为较为稳定的电压，且该电压小于第一MOS管Q1的击穿电压，从而对第一MOS管Q1起到保护作用，防止第一MOS管Q1被过高的电压击穿。

可根据第一MOS管Q1的击穿电压选择稳压二极管的型号，例如，若第一MOS管Q1为击穿电压大于16V的MOS管，则可选用稳压值为16V的稳压二极管，当第二电阻R2上的电压超过16V时，立即被稳压二极管钳位在16V，则第一MOS管Q1的栅源极电压为16V，可以防止第一MOS管Q1被损坏，提高整个温控散热电路100工作的稳定性。

在一实施例中，温控散热电路100还包括第二稳压电路80，第二稳压电路80包括第二稳压二极管ZD2，具体地，第二稳压二极管ZD2的阳极与第二MOS管Q2的源极连接，第一稳压二极管ZD2的阴极与第二MOS管Q2的栅极连接。

第二稳压二极管ZD2用于进一步的保护第二MOS管Q2不被击穿，第二稳压二极管ZD2的作用与第一稳压二极管ZD1的作用类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

可选地，若电源模块200的输出电压过高，则在第二MOS管Q2与风扇FAN之间还需设置降压限流模块U1，其中，在一实施方式中，降压限流模块U1为一种DC-DC转换器，DC-DC转换器能够把直流电压或电流转换成高频方波电压或电流，再经整流平滑变为直流电压输出，从而将电源模块200所输出的高电压转换为可供风扇FAN使用的低电压，在另一实施方式中，降压限流模块U1也可以为一种低压差线性稳压器LDO，低压差线性稳压器LDO具有降压稳压作用，同样可将电源模块200所输出的高电压转换为可供风扇FAN使用的低电压。

需要说明的是，如图4所示的温控散热电路100的硬件结构仅是一个示例，并且，温控散热电路100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。例如，在温控散热电路100中还可以设置第二滤波电路，第二滤波电路可包括第二滤波电容，第二滤波电容与第二稳压二极管ZD2并联连接，第二滤波电容用于消除电源模块200的电压输出端的输出电压中可能带有的尖峰脉冲，可防止第二MOS管Q2被尖峰脉冲击穿。

本发明实施例还提供一种电子设备，电子设备包括电源模块200以及如上所述的温控散热电路100，其中，温控散热电路100用于检测电源模块200的温度，以及基于电源模块200的温度为电源模块200散热。

本发明提供的温控散热电路100由纯硬件电路搭建，稳定性与可靠性较高，而温控散热电路100至少包括分压电路10、温度检测电路20、第一开关电路30、第二开关电路40以及风扇50，其中，温度检测电路20包括温度开关21，第一开关电路30包括第一开关管31，第二开关电路40包括第二开关管41，当电源模块200的温度过高时，温度开关21的触点断开，从而使第一开关管31与第二开关管41依次导通，则风扇50得电，风扇50开始运行并对电源模块200进行散热，反之，当电源模块200的处于待机状态时温度较低，温度开关21的触点闭合，第一开关管31与第二开关管41均关断，则风扇50失电并停止运行，以减少功耗，从而使待机功耗能够满足能效认证的要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种温控散热电路，其特征在于，包括：

分压电路，用于对电源模块的输出电压进行分压；

温度检测电路，与所述分压电路连接，所述温度检测电路包括温度开关，所述温度开关的触点基于所述电源模块的温度进行断开与闭合；

第一开关电路，与所述分压电路以及所述温度检测电路连接，所述第一开关电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述温度开关的一端连接，所述第一开关管的第一端与所述温度开关的另一端均接地，所述第一开关管基于所述温度开关的触点的断开与闭合进行导通与关断；

第二开关电路，与所述第一开关电路连接，所述第二开关电路包括第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述电源模块连接，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二开关管基于所述第一开关管的导通与关断进行导通与关断；

风扇，与所述第二开关电路连接，所述风扇的正极与所述第二开关管的第二端连接，所述风扇用于基于所述第二开关管的导通为所述电源模块散热。

2.根据权利要求1所述的温控散热电路，其特征在于，

所述分压电路包括第一电阻与第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述电源模块连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端以及所述第一开关管的控制端连接，所述第二电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的温控散热电路，其特征在于，

所述第一开关电路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第一开关管的第二端以及所述第二开关管的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的温控散热电路，其特征在于，

所述第一开关电路还包括第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的控制端连接。

5.根据权利要求4所述的温控散热电路，其特征在于，

所述温控散热电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括滤波电容；

所述滤波电容的一端与所述第一开关管的控制端连接，所述滤波电容的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的温控散热电路，其特征在于，

所述温控散热电路还包括第一稳压电路，所述第一稳压电路包括第一稳压二极管；

所述第一稳压二极管的阳极接地，所述第一稳压二极管的阴极与所述第一开关管的控制端连接。

7.根据权利要求6所述的温控散热电路，其特征在于，

所述温控散热电路还包括第二稳压电路，所述第二稳压电路包括第二稳压二极管；

所述第二稳压二极管的阳极与所述第二开关管的第一端连接，所述第一稳压二极管的阴极与所述第二开关管的控制端连接。

8.根据权利要求7所述的温控散热电路，其特征在于，

所述第一开关管为MOS管，MOS管的栅极作为第一开关管的控制端，MOS管的漏极作为第一开关管的第一端，MOS管的源极作为第一开关管的第二端，

和/或，

所述第二开关管为MOS管，MOS管的栅极作为第二开关管的控制端，MOS管的漏极作为第二开关管的第一端，MOS管的源极作为第二开关管的第二端。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的温控散热电路，其特征在于，

所述电源模块包括多个子电源模块，所述温度检测电路包括多个所述温度开关；

每一所述温度开关用于放置在每一所述子电源模块上，且多个所述温度开关串联连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括电源模块以及如权利要求1-9任意一项所述的温控散热电路；

所述温控散热电路用于检测所述电源模块的温度，以及基于所述温度为所述电源模块散热。

Images