CN112667005A - 板载低温智能加热电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种板载低温智能加热电路及方法；包括：温度采集单元、温度敏感元件、智能判断单元、控制开关和发热单元；所述智能判断单元连接所述温度采集单元和所述控制开关，所述控制开关连接所述发热单元；本申请实施例通过温度采集单元采集所述温度敏感元件的温度值并发送到智能判断单元，智能判断单元将温度值与预设的温度基准值进行对比，若温度值小于温度基准值，则输出开关信息控制控制开关打开，以控制发热单元对温度敏感元件进行加热；实现对温度敏感元件进行实时温度监控和控制，维持元件的温度在基准值以上，保证温度敏感元件在低温环境下也可以正常工作，避免对电子产品性能产生影响。

Description

板载低温智能加热电路及方法

技术领域

本申请实施例涉及加热电路技术领域，尤其涉及一种板载低温智能加热电路及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，电子产品渗透进生活的各个领域，对各种电子产品的需求日益增大，促进了电子行业的发展；其中，工业电子产品常常需要工作在低温环境下，例如冬天的户外设备，室外温度可能达到-20摄氏度或者-40摄氏度，但是有些电子元件由于各种原因在低温时无法工作，或者性能受影响，从而影响了整个电子产品的性能，造成液晶屏无法显示、或者电池供电设备无法开机、无法充电等情况的发生。

发明内容

本申请实施例提供一种板载低温智能加热电路及方法，以解决现有技术中低温造成部分电子元件无法正常工作，从而影响整个产品的功能的问题。

在第一方面，本申请实施例提供了一种板载低温智能加热电路，包括：温度采集单元、温度敏感元件、智能判断单元、控制开关和发热单元；

所述智能判断单元连接所述温度采集单元和所述控制开关，所述控制开关连接所述发热单元；

所述温度采集单元用于采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元；所述智能判断单元用于将所述温度值与预设的温度基准值进行对比，若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热。

进一步的，所述温度采集单元包括：热敏电阻和第二电阻；

所述热敏电阻的第一端连接所述第二电阻的第一端和所述智能判断单元，所述热敏电阻的第二端连接接地端，所述第二电阻的第二端连接第一电源端。

进一步的，所述智能判断单元包括：温度基准值设定电路和温度判断电路；

所述温度基准值设定电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端连接第一电源端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端和所述温度判断电路，所述第四电阻的第二端连接接地端。

进一步的，所述温度判断电路包括电压比较器、第五电阻、第六电阻和第一电容；

所述电压比较器的同相输入端连接所述热敏电阻的第一端、所述第二电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，反相输入端连接所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端，输出端连接所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端和所述控制开关，正电源引脚连接所述第一电容的第一端、所述第六电阻的第二端和第二电源端，负电源引脚连接接地端；所述第一电容的第二端连接接地端。

进一步的，所述控制开关包括：第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述智能控制电路，源极连接接地端，漏极连接所述发热单元。

进一步的，所述发热单元包括多个发热电阻；多个所述发热电阻并联后连接第二电源端和所述控制开关。

进一步的，还包括指示灯电路，所述指示灯电路包括第七电阻和发光二极管；所述第七电阻的第一端连接第二电源端，所述第七电阻的第二端连接所述发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接所述控制开关。

在第二方面，本申请实施例提供了一种板载低温智能加热方法，所述方法包括以下步骤：

所述温度采集单元采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元；

所述智能判断单元将所述温度值与预设的温度基准值进行对比；

若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热。

进一步的，所述若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热，包括：

当温度降低，所述热敏电阻的阻值升高，所述热敏电阻的电压升高；

当温度小于温度基准值，所述热敏电阻的电压大于基准电压，此时，所述电压比较器输出的电平由低电平变为高电平；

所述第一MOS管的栅极接收到所述电压比较器输出的高电平，从而所述第一MOS管导通，所述发热单元开始工作，对所述温度敏感元件进行加热，同时所述指示灯亮灯。

进一步的，所述若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热之后，还包括：

若所述温度值大于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关关闭，以控制所述发热单元停止加热。

本申请实施例通过温度采集单元采集所述温度敏感元件的温度值并发送到智能判断单元，智能判断单元将温度值与预设的温度基准值进行对比，若温度值小于温度基准值，则输出开关信息控制控制开关打开，以控制发热单元对温度敏感元件进行加热；实现对温度敏感元件进行实时温度监控和控制，维持元件的温度在基准值以上，保证温度敏感元件在低温环境下也可以正常工作，避免对电子产品性能产生影响。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种板载低温智能加热电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种板载低温智能加热电路的电路原理示意图；

图3是本申请实施例提供的一种板载低温智能加热方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的某系列型号的热敏电阻的电阻随温度变化的示意图；

图5是本申请实施例提供的设定温度基准值为5摄氏度时的热敏电阻上的电压和控制开关信号随温度变化示意图；

图6为本申请实施例提供的实际测量的热敏电阻上的电压和控制开关信号随温度变化示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本申请提供的板载低温智能加热电路通过温度采集单元采集所述温度敏感元件的温度值并发送到智能判断单元，智能判断单元将温度值与预设的温度基准值进行对比，若温度值小于温度基准值，则输出开关信息控制控制开关打开，以控制发热单元对温度敏感元件进行加热；实现对温度敏感元件进行实时温度监控和控制，维持元件的温度在基准值以上，保证温度敏感元件在低温环境下也可以正常工作，避免对电子产品性能产生影响。目前，工业电子产品常常需要工作在低温环境下，例如冬天的户外设备，室外温度可能达到-20摄氏度或者-40摄氏度，但是有些电子元件由于各种原因在低温时无法工作，或者性能受影响，从而影响了整个电子产品的性能，造成液晶屏无法显示、或者电池供电设备无法开机、无法充电等情况。基于此，提供本申请实施例的板载低温智能加热电路，来避免现有技术中低温造成部分电子元件无法正常工作，从而影响整个产品的功能的问题。

图1为本申请实施例提供的一种板载低温智能加热电路的结构示意图。参考图1和图2，该电路具体包括：温度采集单元101、温度敏感元件、智能判断单元102、控制开关103和发热单元104。

其中，所述智能判断单元102连接所述温度采集单元101和所述控制开关103，所述控制开关103连接所述发热单元104。

其中，所述温度采集单元101用于采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元102；所述智能判断单元102用于将所述温度值与预设的温度基准值进行对比，若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关103打开，以控制所述发热单元104对所述温度敏感元件进行加热。

具体的，当温度采集单元101检测到温度敏感元件的温度值在基准温度值之上，则控制发热单元104不工作，不加热；当检测到温度敏感元件的温度值降低到温度基准值时，控制发热单元104开始工作并对温度敏感元件加热，当检测到温度敏感元件的温度值超过温度基准值时，控制发热单元104停止加热。

可选的，请参照图2，所述温度采集单元101包括：热敏电阻R1和第二电阻R2；所述热敏电阻R1的第一端连接所述第二电阻R2的第一端和所述智能判断单元102，所述热敏电阻R1的第二端连接接地端，所述第二电阻R2的第二端连接第一电源端。

具体的，热敏电阻R1和第二电阻R2组成温度采集单元101，第二电阻R2为普通高精度电阻，热敏电阻R1为NTC热敏电阻R1且阻值随温度升高而降低，请参照图4，为热敏电阻R1的阻值随温度变化而变化的示意图，线条A-N共14条线条表示不同阻值或型号的电阻A-N随着温度升高阻值降低，其中，右上角的线条A-N的具体阻值表示对应的电阻A-N在25摄氏度时的阻值。

示例性的，第一电源端为1.8V电源电压。

可选的，所述智能判断单元102包括：温度基准值设定电路和温度判断电路；所述温度基准值设定电路包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的第一端连接第一电源端，所述第三电阻R3的第二端连接所述第四电阻R4的第一端和所述温度判断电路，所述第四电阻R4的第二端连接接地端。

所述温度判断电路包括电压比较器U1、第五电阻R5、第六电阻R6和第一电容C1；所述电压比较器U1的同相输入端连接所述热敏电阻R1的第一端、所述第二电阻R2的第一端和所述第五电阻R5的第一端，反相输入端连接所述第三电阻R3的第二端和所述第四电阻R4的第一端，输出端连接所述第五电阻R5的第二端、所述第六电阻R6的第一端和所述控制开关103，正电源引脚连接所述第一电容C1的第一端、所述第六电阻R6的第二端和第二电源端，负电源引脚连接接地端；所述第一电容C1的第二端连接接地端。

示例性的，第二电源端为5.0V电源电压。

示例性的，第三电阻R3和第四电阻R4是普通高精度电阻，对第一电源端的电压进行电阻分压后，接到电压比较器U1的反相输入端，用于设定一个基准值，此基准值同时用于设定加热基准温度值；根据图2，当温度降低时，温度采集单元101中的热敏电阻R1采集到的温度敏感元件的温度降低，因此热敏电阻R1的阻值持续升高，热敏电阻R1上分压到的电压也会持续升高，直到某设定温度时，升高的热敏阻值使得分压到的电压正好超过第三电阻R3和第四电阻R4的分压，此时电压比较器U1输出的电平由低电平变为高电平，从而控制控制开关103闭合，发热单元104工作为温度敏感元件加热。

可选的，所述控制开关103包括：第一MOS管Q1；所述第一MOS管Q1的栅极连接所述智能控制电路，源极连接接地端，漏极连接所述发热单元104。

示例性的，第一MOS管Q1是控制开关103，当接收到智能判断单元102的开关信息后，打开开关。具体如下：第一MOS管Q1的栅极直接连接到电压比较器U1的输出端，当温度正常时，电压比较器U1输出低电平，第一MOS管Q1不导通；当温度降低时，电压比较器U1输出高电平，MOS管导通，打开开关。

可选的，所述发热单元104包括多个发热电阻，多个所述发热电阻并联后连接第二电源端和所述控制开关103。

可以理解的是，根据温度敏感元件的特性和尺寸可以选择合适的发热电阻功率和数量，或者其它合适的发热器件或设备，连接的电源也可以是其它第三电源端等，以尽可能均匀地覆盖整个温度敏感元件；当第一MOS管Q1导通时，发热电阻开始发热，给温度敏感元件加热。

示例性的，发热单元104包括8个发热电阻，分别为第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15；第八电阻R8的第一端连接第九电阻R9的第一端、第十电阻R10的第一端、第十一电阻R11的第一端、第十二电阻R12的第一端、第十三电阻R13的第一端、第十四电阻R14的第一端、第十五电阻R15的第一端和第二电源端；第八电阻R8的第二端连接第九电阻R9的第二端、第十电阻R10的第二端、第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第二端、第十四电阻R14的第二端、第十五电阻R15的第二端和第一MOS管Q1的漏极；通过设置8个发热电阻并联连接工作，产生热量为温度敏感元件供热。

可选的，还包括指示灯电路105，所述指示灯电路105包括第七电阻R7和发光二极管D1，所述第七电阻R7的第一端连接第二电源端，所述第七电阻R7的第二端连接所述发光二极管D1的正极，所述发光二极管D1的负极连接所述控制开关103。

具体的，发光二极管D1是加热指示灯，当发热单元104开始工作时，发光二极管D1发光。

示例性的，请参照5，为电路工作温度基准值为5摄氏度时的热敏电阻R1上的电压和控制开关信号随温度变化示意图；没有考虑发热单元104加热造成待加热元件温度上升的影响，用于分析电路工作情况；图中横坐标是温度值，纵坐标是电压值；从最左边的-40摄氏度到120摄氏度，曲线1是热敏电阻R1上的电压值，而曲线2则是控制开关103信号，从图中可以看到，大约在5度左右加热控制开关103打开(高电平为打开)。

示例性的，请参照图6，为实际测量的热敏电阻R1上的电压和控制开关信号随温度变化示意图；测试温度范围为-40摄氏度到10摄氏度，同样没有考虑发热单元104加热对温度上升造成的影响；图中横坐标是温度值，纵坐标是电压值；从最左边的-40摄氏度到10摄氏度，曲线1是热敏电阻R1上的电压值，而曲线2则是控制开关103信号，从图中可以看到，大约在2度时加热控制开关103打开，基本符合设计预期。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种板载低温智能加热方法，请参照图3，本实施例提供的板载低温智能加热方法包括：

步骤110、所述温度采集单元101采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元102；

步骤120、所述智能判断单元102将所述温度值与预设的温度基准值进行对比；

步骤130、若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关103打开，以控制所述发热单元104对所述温度敏感元件进行加热。

步骤140、若所述温度值大于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关103关闭，以控制所述发热单元104停止加热。

进一步的，所述若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关103打开，以控制所述发热单元104对所述温度敏感元件进行加热，包括：

当温度降低，所述热敏电阻R1的阻值升高，所述热敏电阻R1的电压升高；

当温度小于温度基准值，所述热敏电阻R1的电压大于所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的基准电压，此时，所述电压比较器U1输出的电平由低电平变为高电平；

所述第一MOS管Q1的栅极接收到所述电压比较器U1输出的高电平，从而所述第一MOS管Q1导通，所述发热单元104开始工作，对所述温度敏感元件进行加热，同时所述指示灯亮灯。

可以理解的是，当温度升高，所述热敏电阻R1的阻值降低，所述热敏电阻R1的电压降低；当温度大于温度基准值，所述热敏电阻R1的电压小于所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的基准电压，此时，所述电压比较器U1输出的电平由高电平变为低电平；所述第一MOS管Q1的栅极接收到所述电压比较器U1输出的低电平，从而所述第一MOS管Q1不导通，所述发热单元104停止工作，停止对所述温度敏感元件进行加热，同时所述指示灯不亮灯。

示例性的，热敏电阻R1和第二电阻R2组成温度采集单元101，第二电阻R2为普通高精度电阻，热敏电阻R1为NTC热敏电阻R1且阻值随温度升高而降低；第三电阻R3和第四电阻R4是普通高精度电阻，一般可以选择两个10K，1％电阻，对第一电源端的电压进行电阻分压后，＝连接到电压比较器U1的反相输入端，用于设定一个基准值，此基准值同时用于设定加热基准温度值；根据图2，当温度降低时，温度采集单元101中的热敏电阻R1采集到的温度敏感元件的温度降低，因此热敏电阻R1的阻值持续升高，热敏电阻R1上分压到的电压也会持续升高，直到某设定温度时，升高的热敏阻值使得分压到的电压正好超过第三电阻R3和第四电阻R4的分压，此时电压比较器U1输出的电平由低电平变为高电平，从而控制控制开关103闭合，发热单元104工作为温度敏感元件加热。

示例性的，第一MOS管Q1是控制开关103，当接收到智能判断单元102的开关信息后，打开开关。具体如下：第一MOS管Q1的栅极直接连接到电压比较器U1的输出端，当温度正常时，电压比较器U1输出低电平，第一MOS管Q1不导通；当温度降低时，电压比较器U1输出高电平，MOS管导通，打开开关。

可选的，所述发热单元104包括多个发热电阻；可以理解的是，根据温度敏感元件的特性和尺寸可以选择合适的发热电阻功率和数量，或者其它合适的发热器件或设备，连接的电源也可以是其它第三电源端等，以尽可能均匀地覆盖整个温度敏感元件；当第一MOS管Q1导通时，发热电阻开始发热，给温度敏感元件加热。

可选的，发光二极管D1是加热指示灯，当发热单元104开始工作时，发光二极管D1发光。

上述，通过温度采集单元101采集所述温度敏感元件的温度值并发送到智能判断单元102，智能判断单元102将温度值与预设的温度基准值进行对比，若温度值小于温度基准值，则输出开关信息控制控制开关103打开，以控制发热单元104对温度敏感元件进行加热；实现对温度敏感元件进行实时温度监控和控制，维持元件的温度在基准值以上，保证温度敏感元件在低温环境下也可以正常工作，避免对电子产品性能产生影响。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种板载低温智能加热电路，其特征在于，包括：温度采集单元、温度敏感元件、智能判断单元、控制开关和发热单元；

所述智能判断单元连接所述温度采集单元和所述控制开关，所述控制开关连接所述发热单元；

所述温度采集单元用于采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元；所述智能判断单元用于将所述温度值与预设的温度基准值进行对比，若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热。

2.根据权利要求1所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，所述温度采集单元包括：热敏电阻和第二电阻；

所述热敏电阻的第一端连接所述第二电阻的第一端和所述智能判断单元，所述热敏电阻的第二端连接接地端，所述第二电阻的第二端连接第一电源端。

3.根据权利要求2所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，所述智能判断单元包括：温度基准值设定电路和温度判断电路；

所述温度基准值设定电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端连接第一电源端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端和所述温度判断电路，所述第四电阻的第二端连接接地端。

4.根据权利要求3所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，所述温度判断电路包括电压比较器、第五电阻、第六电阻和第一电容；

所述电压比较器的同相输入端连接所述热敏电阻的第一端、所述第二电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，反相输入端连接所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端，输出端连接所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端和所述控制开关，正电源引脚连接所述第一电容的第一端、所述第六电阻的第二端和第二电源端，负电源引脚连接接地端；所述第一电容的第二端连接接地端。

5.根据权利要求1所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，所述控制开关包括：第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述智能判断电路，源极连接接地端，漏极连接所述发热单元。

6.根据权利要求1所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，所述发热单元包括多个发热电阻；多个所述发热电阻并联后连接第二电源端和所述控制开关。

7.根据权利要求1所述的板载低温智能加热电路，其特征在于，还包括指示灯电路，所述指示灯电路包括第七电阻和发光二极管；所述第七电阻的第一端连接第二电源端，所述第七电阻的第二端连接所述发光二极管的正极，所述发光二极管的负极连接所述控制开关。

8.一种板载低温智能加热方法，基于权利要求1-7任一项所述的板载低温智能加热电路实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述温度采集单元采集所述温度敏感元件的温度值并发送到所述智能判断单元；

所述智能判断单元将所述温度值与预设的温度基准值进行对比；

若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热。

9.根据权利要求8所述的板载低温智能加热方法，其特征在于，所述若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热，包括：

当温度降低，所述热敏电阻的阻值升高，所述热敏电阻的电压升高；

当温度小于温度基准值，所述热敏电阻的电压大于基准电压，此时，所述电压比较器输出的电平由低电平变为高电平；

所述第一MOS管的栅极接收到所述电压比较器输出的高电平，从而所述第一MOS管导通，所述发热单元开始工作，对所述温度敏感元件进行加热，同时指示灯亮灯。

10.根据权利要求8所述的板载低温智能加热方法，其特征在于，所述若所述温度值小于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关打开，以控制所述发热单元对所述温度敏感元件进行加热之后，还包括：

若所述温度值大于所述温度基准值，则输出开关信息控制所述控制开关关闭，以控制所述发热单元停止加热。

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