CN112103133A - 一种温度继电器电路及芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度继电器电路及芯片，所述温度继电器电路包括温度检测模块，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元；所述第一温度检测单元用于提供参考电压；所述第二温度检测单元包括感温元件，所述感温元件被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元，否则关闭所述第二温度检测单元；所述第三温度检测单元被配置为，当所述第二温度检测单元导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平。如此配置，能够实现温度继电器的基本功能并解决了现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

Description

一种温度继电器电路及芯片

技术领域

本发明涉及集成电路芯片技术领域，特别涉及温度继电器电路及芯片。

背景技术

温度继电器为一种当外界温度达到设定值时而动作的继电器。可供航空航天、监控摄像设备、电机、电器设备及动力电池热管理系统使用。市面上温度继电器大多为接触式温度继电器和电磁开关温度继电器。

接触式温度继电器，将两种热膨胀系数相差悬殊的金属或合金彼此牢固地复合在一起形成碟形双金属片,当温度升高到一定值,双金属片就会由于下层金属膨胀伸长大,上层金属膨胀伸长小而产生向上弯曲的力,弯曲到一定程度便能带动电触点,实现接通或断开负载电路的功能;温度降低到一定值,双金属片逐渐恢复原状,恢复到一定程度便反向带动电触点。电磁开关温度继电器通常是由温度检测电路加电磁开关组成，当温度达到设定值时，控制电磁开关打开或关断，达到保护整个电路系统的作用。

接触式温度继电器机械结构简单，接触电阻大，开关速度慢，温度精度低。电磁开关温度继电器体积大，开关速度慢，集成度低，功耗高。总之，现有技术中的温度继电器，存在结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度继电器电路及芯片，以解决现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温度继电器电路，所述温度继电器电路包括温度检测模块，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元；所述第一温度检测单元用于为所述第二温度检测单元提供参考电压；所述第二温度检测单元包括感温元件，所述感温元件被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元，否则关闭所述第二温度检测单元；所述第三温度检测单元被配置为，当所述第二温度检测单元导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平，否则输出第二电平；所述第一电平为高电平和低电平中的其中一个，所述第二电平为高电平和低电平中的另一个。

可选的，所述温度继电器电路还包括电流镜，当所述第二温度检测单元导通时，所述电流镜用于将流经所述第二温度检测单元以及所述第三温度检测单元的总电流限制为预设总电流的0.95~1.05倍。

可选的，所述温度继电器电路还包括稳压器模块，所述稳压器模块用于提供与环境温度无关的第一电压和第二电压。

可选的，所述第一温度检测单元包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二温度检测单元还包括第四电阻和第五电阻，第三温度检测单元包括第二三极管、第六电阻和所述第三电阻；所述第一三极管为NPN型三极管，所述第一三极管的集电极用于获取所述第二电压，所述第一三极管的基极用于获取所述第一电压；所述第一电阻的第一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的第一端连接；所述感温元件为NPN型三极管，所述感温元件的集电极与所述第五电阻的第二端连接，所述感温元件的基极与所述第一电阻的第二端连接，所述感温元件的发射极接地；所述第二三极管为PNP型三极管，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述第五电阻的第一端连接，所述第二三极管的集电极与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端通过所述第三电阻接地；所述第二三极管的集电极还用于输出所述第一电平或者所述第二电平。

可选的，所述温度检测模块还包括第三三极管、第四三极管、第五三极管和第七电阻；所述第三三极管为PNP型三极管，所述第三三极管的发射极与所述第一三极管的集电极连接，所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的发射极连接；所述第四三极管为PNP型三极管，所述第四三极管的发射极与所述第三三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极与所述第三三极管的基极连接，所述第四三极管的集电极与自身的基极连接；所述第五三极管为NPN型三极管，所述第五三极管的集电极与所述第四三极管的集电极连接，所述第五三极管的基极用于获取所述第一电压，所述第五三极管的发射极与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地。

可选的，所述温度继电器电路还包括恒流源模块，所述恒流源模块用于为所述稳压器模块提供偏置电流。

可选的，所述稳压器模块包括第六三极管、第七三极管、第八三极管、第九三极管、第十三极管、第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻以及电容器；所述第八电阻的第一端用于获取所述偏置电流；所述第六三极管为PNP型三极管，所述第六三极管的发射极连接所述第八电阻的第二端，所述第六三极管的集电极接地；所述第七三极管为NPN型三极管，所述第七三极管的集电极与电源连接，所述第七三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接；所述第八三极管为PNP型三极管，所述第八三极管的发射极与所述第七三极管的发射极连接，所述第八三极管的集电极与所述第六三极管的基极连接；所述电容器的一端与所述第六三极管的基极连接，所述电容器的另一端接地；所述第九三极管为NPN型三极管，所述第九三极管的集电极与所述第八三极管的集电极连接，所述第九三极管的发射极与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端接地；所述第十三极管为PNP型三极管，所述第十三极管的发射极与所述第七三极管的发射极连接，所述第十三极管的基极与所述第八三极管的基极连接，所述第十三极管的集电极与自身的基极连接；所述第十一三极管为NPN型三极管，所述第十一三极管的集电极与所述第十三极管的集电极连接，所述第十一三极管的基极与所述第九三极管的基极连接，所述第十一三极管的发射极与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第九三极管的发射极连接；所述第十二三极管为NPN型三极管，所述第十二三极管的集电极与电源连接，所述第十二三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接；所述第十一电阻的第一端与所述第十二三极管的发射极连接，并用于输出所述第二电压，所述第十一电阻的第二端连接所述第九三极管的基极；所述第十二电阻的第一端与所述第十一电阻的第二端连接，并用于输出所述第一电压，所述第十二电阻的第二端接地；所述第十三三极管为PNP型三极管，所述第十三三极管的发射极与所述第八电阻的第一端连接，所述第十三三极管的基极与所述第八电阻的第二端连接，所述第十三三极管的集电极接地。

可选的，所述第八三极管和所述第十三极管的be结压降相同，所述第九三极管和所述第十一三极管的be结反向饱和电流之比为1:4。

可选的，所述温度继电器电路还包括驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述第三温度检测单元的输出端连接；

所述驱动模块被配置为，当接收到所述第一电平时，驱动外部的负载工作，当接收到所述第二电平时，停止驱动所述负载；或者，当接收到所述第二电平时，驱动所述负载工作，当接收到所述第一电平时，停止驱动所述负载。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种芯片，包括上述的温度继电器电路。

与现有技术相比，本发明提供温度继电器电路及芯片中，所述温度继电器电路包括温度检测模块，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元；所述第一温度检测单元用于提供参考电压；所述第二温度检测单元包括感温元件，所述感温元件被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元，否则关闭所述第二温度检测单元；所述第三温度检测单元被配置为，当所述第二温度检测单元导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平。如此配置，能够实现温度继电器的基本功能并解决了现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例的温度继电器电路的结构示意图。

图2是本发明一实施例的温度继电器电路的电路示意图。

图3是本发明一实施例的温度检测模块的输出电压与环境温度之间的关系的示意图。

图4是本发明一实施例的温度检测模块和驱动模块的输出电压波形示意图。

附图中：100-恒流源模块；200-稳压器模块；300-温度检测模块；400-驱动模块；310-第一温度检测单元；320-第二温度检测单元；330-第三温度检测单元；340-电流镜。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种温度继电器电路及芯片，以解决现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图4，其中，图1是本发明一实施例的温度继电器电路的结构示意图；图2是本发明一实施例的温度继电器电路的电路示意图；图3是本发明一实施例的温度检测模块的输出电压与环境温度之间的关系的示意图；图4是本发明一实施例的温度检测模块和驱动模块的输出电压波形示意图。

如图1所示，本实施例提供了一种温度继电器电路，所述温度继电器电路包括温度检测模块300，所述温度检测模块包括第一温度检测单元310、第二温度检测单元320和第三温度检测单元330；所述第一温度检测单元310用于为所述第二温度检测单元320提供参考电压；所述第二温度检测单元320包括感温元件Qa，所述感温元件Qa被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元320，否则关闭所述第二温度检测单元320；所述第三温度检测单元330被配置为，当所述第二温度检测单元320导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平，否则输出第二电平；所述第一电平为高电平和低电平中的其中一个，所述第二电平为高电平和低电平中的另一个。

如此配置，首先，能够实现温度继电器的基本功能，当环境温度上升至一预设温度时，所述感温元件Qa的开启电压恰好等于所述参考电压，于是，所述第三温度检测单元330输出所述第一电平，后续电路检测到所述第一电平并按照预设的逻辑工作，实现工作状态的转换。同时，由于所述第二温度检测单元320导通后，所述参考电压被抬高，因此当温度下降到所述预设温度时，并不会立刻导致所述第二温度检测单元320的关闭，而是需要温度继续下降，使得所述感温元件Qa的开启电压进一步地提高后，所述第二温度检测单元320关闭，所述第三温度检测单元330输出所述第二电平，后续电路检测到所述第二电平并按照预设的逻辑工作，实现工作状态的转换。从而避免了当环境温度维持在所述预设温度附近波动时，后续电路频繁地进行工作状态的转换，从而影响后续电路的实际效果以及缩短了后续电路的工作寿命。

其次，理清了设计思路，方便了电路设计。在设计电路时，可通过调整所述第一温度检测单元310的构成元件的参数以改变所述参考电压，进而调整所述预设温度。通过调整所述第二温度检测单元320的构成元件的工作精度和灵敏度，从而调整整个电路的工作精度和灵敏度。通过调整所述第三温度检测单元330的电路构成可以选择输出的所述第一电平具体为高电平或是低电平以符合后续电路的工作需要；也可以通过调整所述第三温度检测单元的构成元件的参数，以调整所述参考电压被抬高的具体数值，从而控制所述继电器电路的迟滞特性具体的窗口温度。

最后，利用了集成电路的电气元件体积小、精度高、可靠性高、可集成、响应快、稳定性好等特性，解决了现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

优选地，所述温度继电器电路还包括电流镜340，当所述第二温度检测单元320导通时，所述电流镜340用于将流经所述第二温度检测单元320以及所述第三温度检测单元330的总电流限制为预设总电流的0.95~1.05倍。进一步地，当所述第二温度检测单元320导通时，所述电流镜340用于将流经所述第二温度检测单元320以及所述第三温度检测单元330的总电流限制为等于预设总电流，从而减少所述温度继电器电路在设计过程中的计算工作量，并增加所述温度继电器电路的可靠性。

在一实施例中，所述温度继电器电路还包括稳压器模块200，所述稳压器模块200用于提供与环境温度无关的第一电压V1和第二电压V2。如此配置，可以进一步减少所述温度继电器电路在设计过程中的计算工作量，并增加所述温度继电器电路的可靠性。

本领域技术人员可根据上述的设计思路，设计具体的电路形式以实现所述的温度继电器电路，例如，请参考图2，在一示范性的实施例中，所述第一温度检测单元310包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二温度检测单元320还包括第四电阻R4和第五电阻R5，第三温度检测单元330包括第二三极管Q2、第六电阻R6和所述第三电阻R3，所述温度检测模块还包括第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5和第七电阻R7；所述第一三极管Q1为NPN型三极管，所述第一三极管Q1的集电极用于获取所述第二电压V2，所述第一三极管的基极用于获取所述第一电压V1；所述第一电阻R1的第一端与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地；所述第四电阻R4的一端与所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第五电阻R5的第一端连接；所述感温元件Qa为NPN型三极管，所述感温元件Qa的集电极与所述第五电阻R5的第二端连接，所述感温元件Qa的基极与所述第一电阻R1的第二端连接，所述感温元件Qa的发射极接地；所述第二三极管Q2为PNP型三极管，所述第二三极管Q2的发射极与所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第二三极管Q2的基极与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第二三极管Q2的集电极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端通过所述第三电阻R3接地；所述第二三极管Q2的集电极还用于输出所述第一电平或者所述第二电平。

所述第三三极管Q3为PNP型三极管，所述第三三极管Q3的发射极与所述第一三极管Q1的集电极连接；所述第四三极管Q4为PNP型三极管，所述第四三极管Q4的发射极与所述第三三极管Q3的发射极连接，所述第四三极管Q4的基极与所述第三三极管Q3的基极连接，所述第四三极管Q4的集电极与自身的基极连接；所述第三三极管Q3和所述第四三极管Q4构成了所述电流镜340，所述电流镜340的输入电流和输出电流的比值为1:1。

所述第五三极管Q5为NPN型三极管，所述第五三极管Q5的集电极与所述第四三极管Q4的集电极连接，所述第五三极管Q5的基极用于获取所述第一电压V1，所述第五三极管Q5的发射极与所述第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端接地。

请参考图1或图2，所述温度继电器电路还包括恒流源模块100，所述恒流源模块100用于为所述稳压器模块200提供偏置电流。

请继续参考图2，在图2所示的实施例中，所述稳压器模块200包括第六三极管Q6、第七三极管Q7、第八三极管Q8、第九三极管Q9、第十三极管Q10、第十一三极管Q11、第十二三极管Q12、第十三三极管Q13、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12以及电容器C1；所述第八电阻R8的第一端用于获取所述偏置电流；所述第六三极管Q6为PNP型三极管，所述第六三极管Q6的发射极连接所述第八电阻R8的第二端，所述第六三极管Q6的集电极接地；所述第七三极管Q7为NPN型三极管，所述第七三极管Q7的集电极与电源连接，所述第七三极管Q7的基极与所述第八电阻R8的第一端连接；所述第八三极管Q8为PNP型三极管，所述第八三极管Q8的发射极与所述第七三极管Q7的发射极连接，所述第八三极管Q8的集电极与所述第六三极管Q6的基极连接；所述电容器C1的一端与所述第六三极管Q6的基极连接，所述电容器C1的另一端接地；所述第九三极管Q9为NPN型三极管，所述第九三极管Q9的集电极与所述第八三极管Q8的集电极连接，所述第九三极管Q9的发射极与所述第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端接地；所述第十三极管Q10为PNP型三极管，所述第十三极管Q10的发射极与所述第七三极管Q7的发射极连接，所述第十三极管Q10的基极与所述第八三极管Q8的基极连接，所述第十三极管Q10的集电极与自身的基极连接；所述第十一三极管Q11为NPN型三极管，所述第十一三极管Q11的集电极与所述第十三极管Q10的集电极连接，所述第十一三极管Q11的基极与所述第九三极管Q9的基极连接，所述第十一三极管Q11的发射极与所述第十电阻R10的一端连接，所述第十电阻R10的另一端与所述第九三极管Q9的发射极连接；所述第十二三极管Q12为NPN型三极管，所述第十二三极管Q12的集电极与电源连接，所述第十二三极管Q12的基极与所述第八电阻R8的第一端连接；所述第十一电阻R11的第一端与所述第十二三极管Q12的发射极连接，并用于输出所述第二电压V2，所述第十一电阻R11的第二端连接所述第九三极管Q9的基极；所述第十二电阻R12的第一端与所述第十一电阻R11的第二端连接，并用于输出所述第一电压V1，所述第十二电阻R12的第二端接地；所述第十三三极管Q13为PNP型三极管，所述第十三三极管Q13的发射极与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第十三三极管Q13的基极与所述第八电阻R8的第二端连接，所述第十三三极管Q13的集电极接地。

进一步地，所述第八三极管Q8和所述第十三极管Q10的be结压降相同，所述第九三极管Q9和所述第十一三极管Q11的be结反向饱和电流之比为1:4。

在图2所示的实施例中，所述第一电平为高电平，所述第二电平为低电平。

如此配置，所述第十一三极管Q11的集电极的电流（记作I4）可由式（1）计算：

其中，V_T=KT/q，K为Boltzmann常数，q为电荷量，T为热力学温度；IsQ11为所述第十一三极管Q11的be结反向饱和电流，IsQ9为所述第九三极管Q9的be结反向饱和电流。

由于所述第八三极管Q8和所述第十三极管Q10的be结压降相同，所述第九三极管Q9和所述第十一三极管Q11的be结反向饱和电流之比为1:4。可以得到流经所述第九三极管Q9的集电极的电流（记作I3）的计算式（2）：

于是，所述第一电压V1可由式（3）计算：

在式（3）中，VbeQ9是负温度系数，I3、I4与Vbe成指数关系，R9以及R10是正温度系数，通过调整相关元件的参数，可以认为在某个温度范围内，因此所述第一电压V1与环境温度无关。

在本实施例中，通过调节相关元件的参数，将V1设置为1.25V。

所述第二电压V2可由式（4）计算：

由于V2与V1之间的关系仅由所述第十一电阻R11和所述第十二电阻R12决定，且两者的比值随温度的变化可以忽略，因此所述第二电压V2与环境温度无关。

由于所述电流镜340的输入电流和输出电流的比值为1:1，因此，流经所述第五三极管Q5的集电极的电流（记作I6）以及流经所述第三三极管Q3的集电极的电流（记作I5）可由式（5）计算：

其中VbeQ5为所述第五三极管Q5的be极间的电压。

由于工艺中NPN 、PNP管25摄氏度时对应的导通电压为|Vbe|=0.7V，其温度系数为-2.1mv/℃，即温度每上升一度，|Vbe|导通电压下降2.1mv。在本实施例中，选择了72℃作为所述预设温度。在环境温度为72℃时， Vbe=0.7-（72-25）*0.0021=0.6013V。可通过式（6）计算施加在所述感温元件Qa的基极上的电压（记作Va）：

同时，Va恰好等于所述感温元件Qa的开启电压，即0.6013V，因此代入式（6）并整理可得式（7）：

当所述第二温度检测单元320导通后，由于所述基准电压被所述第三温度检测单元330抬高，因此环境温度需要降低至（72-Tw）℃才会触发所述感温元件Qa的关闭，其中称Tw为窗口温度。将流经所述第二温度检测单元320的电流记作I5a，将流经所述第三温度检测单元330的电流记作I5b，于是有I5a+I5b=I5。此时，Va可由式（8）计算：

因此，可以得到所述第二温度检测单元320恰好关闭时的方程，即式（9）：

其中，VbeQ1=0.7-（72-Tw-25）*0.0021。

解得，式（10）如下：

由于I5的大小可以通过R7的阻值进行设置，而R3和R4的阻值也很容易设置，因此，实施例中窗口温度Tw可以非常容易地进行设置，从而满足实际工况的需要。

在一实施例中，Tw被配置为5℃，此时，所述温度检测模块300的输出电压V3与环境温度之间的关系如图3所示。当所述温度继电器电路刚开始工作时，环境温度为25℃，随着环境温度升高至72℃（即图3中的T2），所述温度检测模块300的输出电压V3从低电平抬升至高电平，即沿着图3中的实线进行变化，而当环境温度上升至超过72℃之后，需等待环境温度下降至67℃（即图3中的T1），所述温度检测模块300的输出电压V3才从高电平降低至低电平，即沿着图3中虚线进行变化。如此配置，避免了当环境温度维持在所述预设温度附近波动时，后续电路频繁地进行工作状态的转换的情况。

需理解，也可以根据实际情况设置其他的所述预设温度以及窗口温度，具体设置过程中可利用式（6）和式（10）进行相关的参数计算。

在图2所示的实施例中，所述恒流源模块包括第一场效应管NJ1、第十三电阻R13、第十四三极管Q14、第十五三极管Q15、第十六三极管Q16、第十七三极管Q17、第十八三极管Q18、第十九三极管Q19、第二十三极管Q20；所述第一场效应管NJ1为N沟道结型场效应管，所述第一场效应管NJ1的漏极与电源连接，所述第一场效应管NJ1的栅极接地；所述第十四三极管Q14为NPN型三极管，所述第十四三极管Q14的集电极与所述第一场效应管NJ1的源极连接，所述第十四三极管Q14的发射极接地；所述第十五三极管Q15为PNP型三极管，所述第十五三极管Q15的发射极与电源连接，所述第十五三极管Q15的基极与自身的集电极连接；所述第十六三极管Q16为NPN型三极管，所述第十六三极管Q16的基极与所述第一场效应管NJ1的源极连接，所述第十六三极管Q16的发射极与所述第十四三极管Q14的基极连接，所述第十六三极管Q16的发射极还与所述第十三电阻R13的一端连接，所述第十三电阻R13的另一端接地。

所述第十七三极管Q17为PNP型三极管，所述第十七三极管Q17的基极与所述第十五三极管Q15的基极连接，所述第十七三极管Q17的发射极与电源连接，所述第十七三极管Q17的集电极用于输出所述偏置电流；所述第十八三极管Q18为PNP型三极管，所述第十八三极管Q18的基极与所述第十五三极管Q15的基极连接，所述第十八三极管Q18的发射极与电源连接，所述第十八三极管Q18的集电极用于输出所述偏置电流；所述第十九三极管Q19为PNP型三极管，所述第十九三极管Q19的基极与所述第十五三极管Q15的基极连接，所述第十九三极管Q19的发射极与电源连接，所述第十九三极管Q19的集电极用于输出所述偏置电流；所述第二十三极管Q20为PNP型三极管，所述第二十三极管Q20的基极与所述第十五三极管Q15的基极连接，所述第二十三极管Q20的发射极与电源连接，所述第二十三极管Q20的集电极用于输出所述偏置电流。

当系统上电后，所述第一场效应管NJ1导通，为整个所述恒流源模块100提供一个小的启动电流I1。I1流过所述第十六三极管Q16的基极为所述第十六三极管Q16提供启动电流，所述第十六三极管Q16打开后，在所述第十五三极管Q15、所述第十六三极管Q16、第十三电阻R13这一路产生电流I2，I2*R13又为所述第十四三极管Q14的Vbe电压，两条支路互相提供偏置，最终达到稳态。而所述第十七三极管Q17、所述第十八三极管Q18、所述第十九三极管Q19以及所述第二十三极管Q20均作为电流镜的输出部分，用于向所述温度继电器电路的其他模块提供偏置电流。

对于所述恒流源模块100有如下方程：

通过对上述方程进行求解，就可以获得I1和I2的值，事实上，由于稳压器模块200的存在，I1和I2的值不需要被精准设计，只需要所述恒流源模块100能够输出恒定的电流就能使整个电路正常工作。

在一实施例中，所述温度继电器电路还包括驱动模块400，所述驱动模块400的输入端与所述第三温度检测单元330的输出端连接；

所述驱动模块被配置为，当接收到所述第一电平时，驱动外部的负载工作，当接收到所述第二电平时，停止驱动所述负载；或者，当接收到所述第二电平时，驱动所述负载工作，当接收到所述第一电平时，停止驱动所述负载。

如此配置，通过所述驱动模块400增加了所述温度继电器电路的驱动能力，从而完善了所述温度继电器电路的功能。

在图2所示的实施例中，所述驱动模块400包括第二十一三极管Q21、第二十二三极管Q22、第二十三三极管Q23、第二十四三极管Q24、第二十五三极管Q25、第二十六三极管Q26、第二十七三极管Q27、第二十八三极管Q28、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16以及第二场效应管PM1；所述第二十一三极管Q21为NPN型三极管，所述第二十一三极管Q21的集电极与所述第十八三极管Q18的集电极连接，所述第二十一三极管Q21的基极与所述第三温度检测单元330的输出端（也即所述第二三极管Q2的集电极）连接，所述第二十一三极管Q21的发射极接地；所述第二十二三极管Q22为NPN型三极管，所述第二十二三极管Q22的基极与所述第二十一三极管Q21的集电极连接，所述第二十二三极管Q22的集电极与所述第十九三极管的集电极连接，所述第二十二三极管Q22的发射极接地；所述第二十三三极管Q23为NPN型三极管，所述第二十三三极管Q23的基极与所述第二十二三极管Q22的集电极连接，所述第二十三三极管Q23的集电极与所述第二十三极管Q20的集电极连接；所述第二十四三极管Q24为NPN型三极管，所述第二十四三极管Q24的基极与所述第二十一三极管Q21的集电极连接，所述第二十四三极管Q24的集电极与所述第二十三三极管Q23的发射极连接，所述第二十四三极管Q24的发射极接地；所述第二十五三极管Q25为NPN型三极管，所述第二十五三极管Q25的基极与所述第二十三三极管Q23的集电极连接，所述第二十五三极管Q25的集电极与电源连接；所述第二十六三极管Q26为NPN型三极管，所述第二十六三极管Q26的发射极与所述第二十三三极管Q23的集电极连接，所述第二十六三极管Q26的基极与自身的集电极连接；所述第十四电阻R14的一端与所述第二十五三极管Q25的发射极连接，所述第十四电阻R14的另一端与所述第二十六三极管Q26的集电极连接；所述第十五电阻R15的一端与所述第二十四三极管Q24的集电极连接，所述第十五电阻R15的另一端接地；所述第二十七三极管Q27为NPN型三极管，所述第二十七三极管Q27的集电极与电源连接，所述第二十七三极管Q27的基极与所述第二十五三极管Q25的发射极连接，所述第二十七三极管Q27的发射极与所述第二十六三极管Q26的集电极连接；所述第二十八三极管Q28为NPN型三极管，所述第二十八三极管Q28的集电极与所述第二十六三极管Q26的集电极连接，所述第二十八三极管Q28的基极与所述第二十三三极管Q23的发射极连接，所述第二十八三极管Q28的发射极接地；所述第十六电阻R16的一端与所述第二十七三极管Q27的集电极连接，所述第十六电阻R16的另一端与所述第二十七三极管Q27的发射极连接；所述第二场效应管PM1为P沟道绝缘栅增强型场效应管，所述第二场效应管PM1的源极与电源连接，所述第二场效应管PM1的栅极与所述第二十七三极管Q27的发射极连接，所述第二场效应管PM1的漏极与所述负载连接。

当所述温度检测模块300的输出电压V3由低电平转变为高电平时，所述第二十一三极管Q21打开，所述第二十二三极管Q22、所述第二十四三极管Q24关断，所述第二十三三极管Q23打开，由于此时所述第二十四三极管Q24是关断的，因此所述第二十八三极管Q28导通，所述第二十七三极管Q27关断，此时所述第二场效应管PM1的栅极被下拉到地，所述第二场效应管PM1导通。当所述温度检测模块300的输出电压V3由高电平转变为低电平时，第二十一三极管Q21关断，所述第二十二三极管Q22、所述第二十四三极管Q24打开，第二十三三极管Q23关断，由于此时所述第二十三三极管Q23是关断的，所述第二十五三极管Q25、所述第二十七三极管Q27打开，此时所述第二十八三极管Q28关断，此时所述第二场效应管PM1的栅极被上拉到VCC，所述第二场效应管PM1关断。

本实施例中，所述温度检测模块300的输出电压V3和所述驱动模块400的输出电压VOUT的波形图如图4所示，由图4可知，所述驱动模块400通过多个三极管逐级放大了所述温度检测模块300的输出电压V3的驱动能力，从而增加了所述驱动模块400的驱动能力，可以快速开启与关闭所述第二场效应管PM1。

本实施例中，所述第二场效应管PM1的导通电阻为1mΩ，由于PMOS功率管只在开启和关闭的瞬间栅极才有电流损耗，相较于传统的电磁继电器，本发明具有良好的功耗控制。

需理解，在本实施例中，选择了高电平作为第一电平，在实际工作中，也可以选择低电平作为第一电平。本实施例中，选择了当接收到所述第一电平时，所述驱动模块400停止驱动所述负载的“被动型”安全策略，从而避免了所述负载因温度过高而损坏；在实际工作中，也可以选择当接收到所述第一电平时，所述驱动模块400驱动所述负载的“主动型”安全策略，此时的所述负载，应当是某种形式的保护电路，或者是某种需要在高温时被触发的器件。本段中提及的其他方案，其具体的电路连接形式，可以参考本实施例中的电路形式并进行一些修改获得，或者本领域技术人员也可以根据本发明的设计思路以及公知常识进行设置，基于上述两种途径得到的所述温度继电器电路都应当视为本申请权利要求的保护范围。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种芯片，包括上述的温度继电器电路。由于上述的温度继电器电路具有有益效果，所述芯片也具有同样的有益效果。本领域技术人员可以根据实际需求以及现有技术对所述芯片的其他部分的电路和加工过程进行设置，这里不作详细的说明。

与现有技术相比，本发明提供温度继电器电路及芯片中，所述温度继电器电路包括温度检测模块300，所述温度检测模块300包括第一温度检测单元310、第二温度检测单元320和第三温度检测单元330；所述第一温度检测单元310用于提供参考电压；所述第二温度检测单元320包括感温元件Qa，所述感温元件Qa被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元320，否则关闭所述第二温度检测单元320；所述第三温度检测单元330被配置为，当所述第二温度检测单元320导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平。如此配置，能够实现温度继电器的基本功能并解决了现有技术中的温度继电器存在的结构复杂、体积大、开关速度慢、功耗高和精度低的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度继电器电路，其特征在于，所述温度继电器电路包括温度检测模块，所述温度检测模块包括第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元；

所述第一温度检测单元用于为所述第二温度检测单元提供参考电压；

所述第二温度检测单元包括感温元件，所述感温元件被配置为，自身的开启电压随着环境温度的上升而下降，当自身的开启电压小于或等于所述参考电压时，导通所述第二温度检测单元，否则关闭所述第二温度检测单元；

所述第三温度检测单元被配置为，当所述第二温度检测单元导通时，抬高所述参考电压并输出第一电平，否则输出第二电平；

所述第一电平为高电平和低电平中的其中一个，所述第二电平为高电平和低电平中的另一个。

2.根据权利要求1所述的温度继电器电路，其特征在于，所述温度继电器电路还包括电流镜，当所述第二温度检测单元导通时，所述电流镜用于将流经所述第二温度检测单元以及所述第三温度检测单元的总电流限制为预设总电流的0.95~1.05倍。

3.根据权利要求1所述的温度继电器电路，其特征在于，所述温度继电器电路还包括稳压器模块，所述稳压器模块用于提供与环境温度无关的第一电压和第二电压。

4.根据权利要求3所述的温度继电器电路，其特征在于，所述第一温度检测单元包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第二温度检测单元还包括第四电阻和第五电阻，第三温度检测单元包括第二三极管、第六电阻和所述第三电阻；

所述第一三极管为NPN型三极管，所述第一三极管的集电极用于获取所述第二电压，所述第一三极管的基极用于获取所述第一电压；

所述第一电阻的第一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地；

所述第四电阻的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的第一端连接；

所述感温元件为NPN型三极管，所述感温元件的集电极与所述第五电阻的第二端连接，所述感温元件的基极与所述第一电阻的第二端连接，所述感温元件的发射极接地；

所述第二三极管为PNP型三极管，所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的集电极连接，所述第二三极管的基极与所述第五电阻的第一端连接，所述第二三极管的集电极与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端通过所述第三电阻接地；

所述第二三极管的集电极还用于输出所述第一电平或者所述第二电平。

5.根据权利要求4所述的温度继电器电路，其特征在于，所述温度检测模块还包括第三三极管、第四三极管、第五三极管和第七电阻；

所述第三三极管为PNP型三极管，所述第三三极管的发射极与所述第一三极管的集电极连接，所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的发射极连接；

所述第四三极管为PNP型三极管，所述第四三极管的发射极与所述第三三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极与所述第三三极管的基极连接，所述第四三极管的集电极与自身的基极连接；

所述第五三极管为NPN型三极管，所述第五三极管的集电极与所述第四三极管的集电极连接，所述第五三极管的基极用于获取所述第一电压，所述第五三极管的发射极与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的温度继电器电路，其特征在于，所述温度继电器电路还包括恒流源模块，所述恒流源模块用于为所述稳压器模块提供偏置电流。

7.根据权利要求6所述的温度继电器电路，其特征在于，所述稳压器模块包括第六三极管、第七三极管、第八三极管、第九三极管、第十三极管、第十一三极管、第十二三极管、第十三三极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻以及电容器；

所述第八电阻的第一端用于获取所述偏置电流；

所述第六三极管为PNP型三极管，所述第六三极管的发射极连接所述第八电阻的第二端，所述第六三极管的集电极接地；

所述第七三极管为NPN型三极管，所述第七三极管的集电极与电源连接，所述第七三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接；

所述第八三极管为PNP型三极管，所述第八三极管的发射极与所述第七三极管的发射极连接，所述第八三极管的集电极与所述第六三极管的基极连接；

所述电容器的一端与所述第六三极管的基极连接，所述电容器的另一端接地；

所述第九三极管为NPN型三极管，所述第九三极管的集电极与所述第八三极管的集电极连接，所述第九三极管的发射极与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端接地；

所述第十三极管为PNP型三极管，所述第十三极管的发射极与所述第七三极管的发射极连接，所述第十三极管的基极与所述第八三极管的基极连接，所述第十三极管的集电极与自身的基极连接；

所述第十一三极管为NPN型三极管，所述第十一三极管的集电极与所述第十三极管的集电极连接，所述第十一三极管的基极与所述第九三极管的基极连接，所述第十一三极管的发射极与所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第九三极管的发射极连接；

所述第十二三极管为NPN型三极管，所述第十二三极管的集电极与电源连接，所述第十二三极管的基极与所述第八电阻的第一端连接；

所述第十一电阻的第一端与所述第十二三极管的发射极连接，并用于输出所述第二电压，所述第十一电阻的第二端连接所述第九三极管的基极；

所述第十二电阻的第一端与所述第十一电阻的第二端连接，并用于输出所述第一电压，所述第十二电阻的第二端接地；

所述第十三三极管为PNP型三极管，所述第十三三极管的发射极与所述第八电阻的第一端连接，所述第十三三极管的基极与所述第八电阻的第二端连接，所述第十三三极管的集电极接地。

8.根据权利要求7所述的温度继电器电路，其特征在于，所述第八三极管和所述第十三极管的be结压降相同，所述第九三极管和所述第十一三极管的be结反向饱和电流之比为1:4。

9.根据权利要求2所述的温度继电器电路，其特征在于，所述温度继电器电路还包括驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述第三温度检测单元的输出端连接；

所述驱动模块被配置为，当接收到所述第一电平时，驱动外部的负载工作，当接收到所述第二电平时，停止驱动所述负载；或者，当接收到所述第二电平时，驱动所述负载工作，当接收到所述第一电平时，停止驱动所述负载。

10.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1~9任一项所述的温度继电器电路。

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