CN201556105U - 一种针对无线终端的自降温电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针对无线终端的自降温电路，包括温度检测电路、温度控制电路和风扇，温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的漏极电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化，温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端温度变化的电压值来控制风扇的运行。与现有技术中电脑CPU的降温电路相比，本实用新型具有下述优点：第一，由于是采用锗三极管作为温度传感器，电流比较小，产生的发热量也就比较小；第二，由于本实用新型采用的是独立于无线终端基带芯片之外的温度控制电路形式，不会影响芯片部分的休眠和正常工作；第三，基带芯片不用参与温度控制，避免了由此产生的热量，降低了温度能够达到的上限。

Description

一种针对无线终端的自降温电路

技术领域

本实用新型涉及无线通讯类终端制造技术领域，尤其涉及一种针对无线终端的自降温电路。

背景技术

自3G(3rd-generation，第三代移动通信技术)上台以来，无线类终端如雨后春笋般涌现，由于3G技术在中国的应用基本上还是属于初级阶段，所以很多采用3G技术的相关芯片的设计还存在或多或少的缺陷，比如效率低的问题，这个问题很棘手，短期内不可能有很大的改善，芯片的效率低必然导致发热量大的问题，目前在无线类终端的设计上还仅仅是使用散热片来完成降温的工作，虽然可以有所改善，但是效果还是不理想。

目前基于尚不成熟的国产芯片做无线类终端时，实验结果表明，在仅仅加了散热片的常温环境下，无线类终端的温度还是会上升到82摄氏度之高。

除了散热片之外，现有技术还通常使用与电脑CPU的降温方式相当的降温电路。

电脑CPU的降温电路中的温度检测部分是通过热敏电阻为主的热敏器件为核心的温度传感器，温度控制电路部分是通过软降温和硬降温相结合的方式，其中软降温纯粹是软件控制CPU的运行以及风扇的转动，控制风扇转动的过程是：通过软件定时读取温度传感器的电压值，来判定当前温度，从而决定了风扇转动或者不转动，而硬降温是通过散热片实现降温。

在无线类终端上采用与电脑CPU的降温方式相当的降温电路，存在两个缺点：

1)以热敏电阻为主的温度传感器的工作电流比较大，一般都在20m毫安以上，电流越大产生的热量也就越多，这无形中又给降温造成压力。

2)无线类终端需要休眠，在不传输数据和语音的时候无线类终端的基带电路部分需要进入休眠状态，而采用类似电脑CPU降温电路时，须由基带控制处理芯片对芯片工作方式以及风扇的转动进行不间断的检测和控制，但是在无线类终端上基带控制处理芯片只有一个，如果基带控制处理芯片休眠，那么该降温电路就无法工作了。

实用新型内容

本实用新型的目的解决的技术问题是，提供一种针对无线终端的自降温电路，在独立于3G芯片控制处理功能的情况下，自动控制无线终端温度。

本实用新型采用的技术方案是，所述针对无线终端的自降温电路，包括温度检测电路、温度控制电路和风扇，温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片温度变化的电压值来控制风扇的运行。

所述温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的集电极通过第五电阻与工作电源相连，锗三极管的发射极接地，锗三极管的漏电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化。

所述温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的集电极通过第五电阻与工作电源相连，锗三极管的发射极通过第六电阻接地，锗三极管的漏电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化。

所述第五电阻采用误差为1％的精密电阻。

所述温度控制电路采用滞回电压控制电路，包括两个三极管和四个电阻，具体连接方式是：第一三极管从温度检测电路的锗三极管发射极处引入随温度变化的输入电压，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极与风扇相连，第一三极管的基极、第一三极管的集电极和第二三极管的集电极分别通过第三电阻、第二电阻和第一电阻与工作电源相连，第一三极管和第二三极管的发射极均通过第四电阻接地，用第二三极管集电极处的电压为风扇供电，通过调整四个电阻的阻值改变风扇的开关电压与无线终端中3G芯片的温度控制范围的对应关系。

所述温度控制电路采用集成运放比较滞回电路，包括集成运算放大器和两个电阻，具体连接方式是：集成运算放大器的负极输入端与温度检测电路的锗三极管发射极相连，集成运算放大器的输出端一方面连接到风扇，另一方面通过串联的第七电阻和第八电阻接地，集成运算放大器的一个电源输入端连接工作电源VCC，另一个电源输入端连接到工作电源VCC的两个分压电阻第九电阻和第十电阻之间，通过调整第九电阻和第十电阻的阻值改变风扇的开关电压与无线终端中3G芯片的温度控制范围的对应关系。

所述风扇为数字风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

当所述温度控制电路采用滞回电压控制电路且风扇为模拟风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度变化对应的电压值来控制风扇的转速。

当所述温度控制电路采用集成运放比较滞回电路且风扇为模拟风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：

本实用新型所述针对无线终端的自降温电路，包括温度检测电路、温度控制电路和风扇，温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的漏电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化，温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端温度变化的电压值来控制风扇的运行。与现有技术中电脑CPU的降温电路相比，本实用新型具有下述优点：第一，由于是采用锗三极管作为温度传感器，电流比较小，产生的发热量也就比较小；第二，由于本实用新型采用的是独立于无线终端基带芯片之外的温度控制电路形式，不会影响芯片部分的休眠和正常工作；第三，基带芯片不用参与温度控制，避免了由此产生的热量，降低了温度能够达到的上限。

附图说明

图1为锗三极管的漏电流随温度变化特性曲线；

图2为本实用新型第一实施例温度检测电路和滞回电压控制电路协同工作，控制数字风扇运行的过程工作原理示意图；

图3为本实用新型第一实施例中自降温电路结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例温度检测电路和集成运放比较滞回电路协同工作，控制数字风扇运行的过程工作原理示意图；

图5为本实用新型第二实施例中自降温电路结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型提出的一种针对无线终端的自降温电路详细说明如后。

以无线类终端中最典型的设备--家庭网关为例，家庭网关的空中接口是3G网络，家庭端的接口是cable或者WIFI。

本实用新型的第一实例中，如图3所示，针对家庭网关的自降温电路，包括温度检测电路、滞回电压控制电路和风扇。

温度检测电路采用锗三极管T3作为温度感应元件，锗三极管T3的集电极通过第五电阻R5与工作电源VCC相连，锗三极管T3的发射极接地。

优选的，第五电阻R5采用误差为1％的精密电阻，因为第五电阻R5上的分压等于锗三极管T3集电极和发射极之间的漏电流乘以第五电阻R5的阻值，而锗三极管T3集电极的输出电压等于工作电源VCC电压值减去第五电阻R5上的分压，所以第五电阻R5采用精密电阻，可以精确的控制锗三极管T3集电极的输出电压。

锗三极管T3的漏电流随温度变化特性如图1所示。温度越高，漏电流越大。将锗三极管T3放到无线终端中3G芯片上能够明确感受到温度变化的位置，当温度变化的时候，锗三极管T3的漏电流也发生变化，大约每增加10摄氏度，漏电流增加一倍，比如50摄氏度的时候漏电流是2毫安，70摄氏度的时候漏电流是8毫安，本实用新型温度检测电路正是利用了这一特性，将锗三极管T3感应到的温度转化为电流，从而转化为电压输出到滞回电压控制电路，由滞回电压控制电路控制对风扇的开关。

滞回电压控制电路包括两个三极管和四个电阻，具体连接方式是：第一三极管T1从温度检测电路的锗三极管T3发射极处引入随温度变化的输入电压，第一三极管T1的集电极与第二三极管T2的基极相连，第二三极管T2的集电极与风扇相连，第一三极管T1的基极、第一三极管T1的集电极和第二三极管T2的集电极分别通过第三电阻R3、第二电阻R2和第一电阻R1与工作电源相连，第一三极管T1和第二三极管T2的发射极均通过第四电阻R4接地，用第二三极管T2集电极处的电压为风扇供电。

通过调整第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4的阻值改变风扇的开启电压对应的无线终端中3G芯片工作温度的上限，通过调整第三电阻R3的阻值改变风扇的关闭电压对应的无线终端中3G芯片工作温度的下限。通常设置3G芯片工作温度控制在50-70摄氏度，也可根据实际需要设置在60-80摄氏度。

下面以将3G芯片工作温度控制在50到70摄氏度为例，通过事先对第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的阻值设置，如图2所示，温度检测电路和滞回电压控制电路协同工作，控制数字风扇运行的过程如下：

在升温的过程中，当温度小于70摄氏度时，温度检测电路向滞回电压控制电路输出当前温度对应的电压，由于此时温度检测电路输出电压较大，滞回电压控制电路中的第一三极管T1导通，第二三极管T2也导通，此时，第二三极管T2集电极的电位较低，不足以使风扇转动起来；

温度检测电路输出电压随着温度的升高而减小，当温度达到70摄氏度时，温度检测电路输出电压减小到使得第一三极管T1截止，第二三极管T2也T2截止，此时，第二三极管T2集电极的电位较高，滞回电压控制电路向风扇输出电压V2，风扇开启；

当温度进一步升高，超过70摄氏度时，温度检测电路输出电压进一步减小仍使滞回电压控制电路中的第一三极管T1处于截止状态，第二三极管T2也截止，此时，第二三极管T2集电极的电位仍然较高，风扇继续转动；

在降温的过程中，温度检测电路输出电压随着温度的降低而增大，当温度降低到70与50摄氏度之间时，温度检测电路输出电压使滞回电压控制电路中的第一三极管T1导通，但第二三极管T2仍截止，风扇继续转动。

当温度降低到50摄氏度时，温度检测电路输出电压增大到使得滞回电压控制电路中的第一三极管T1导通，第二三极管T2也导通，滞回电压控制电路向风扇输出电压V1，风扇停止转动。

当温度降低到50摄氏度以下时，温度检测电路输出电压继续增大，使滞回电压控制电路中的第一三极管T1导通，第二三极管T2也导通，滞回电压控制电路向风扇输出电压V1，风扇保持停止转动。

另外，当风扇为模拟风扇时，滞回电压控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度变化对应的电压值来控制风扇的转速。

本实用新型的第二实施例中，如图5所示，针对家庭网关的自降温电路，包括温度检测电路、集成运放比较滞回电路和风扇。

温度检测电路采用锗三极管T3作为温度感应元件，锗三极管T3的集电极通过第五电阻R5与工作电源VCC相连，锗三极管T3的发射极通过第六电阻R6接地，因为锗三极管T3的工作电流较小，在锗三极管T3的发射极引入第六电阻R6，能够产生一定的分压，对锗三极管T3形成保护，另一方面，第六电阻R6还能减小锗三极管T3集电极输出电压的扰动，对下一级集成运放比较滞回电路的元器件起到一定的保护作用。

优选的，第五电阻R5采用误差为1％的精密电阻，因为第五电阻R5上的分压等于锗三极管T3集电极和发射极之间的漏电流乘以第五电阻R5的阻值，而锗三极管T3集电极的输出电压等于工作电源VCC电压值减去第五电阻R5上的分压，所以第五电阻R5采用精密电阻，可以精确的控制锗三极管T3集电极的输出电压。

锗三极管T3的漏电流随温度变化特性如图1所示。温度越高，漏电流越大。将锗三极管T3放到无线终端中3G芯片上能够明确感受到温度变化的位置，当温度变化的时候，锗三极管T3的漏电流也发生变化，大约每增加10摄氏度，漏电流增加一倍，比如50摄氏度的时候漏电流是2毫安，70摄氏度的时候漏电流是8毫安，本实用新型温度检测电路正是利用了这一特性，将锗三极管T3感应到的温度转化为电流，从而转化为电压输出到集成运放比较滞回电路，由集成运放比较滞回电路控制对风扇的开关。

集成运放比较滞回电路包括集成运算放大器和四个电阻，具体连接方式是：集成运算放大器的负极输入端与温度检测电路的锗三极管T3发射极相连，集成运算放大器的输出端一方面连接到风扇，另一方面通过串联的第七电阻R7和第八电阻R8接地。工作电源VCC通过串联的第九电阻R9和第十电阻R10接地，第九电阻R9和第十电阻R10作为从工作电源VCC分压到VDD的分压电阻， $\mathrm{VDD}=\mathrm{VCC}\×\frac{R10}{R9+R10}.$ 集成运算放大器的一个电源输入端连接工作电源VCC，另一个电源输入端连接到第九电阻R9和第十电阻R10之间，设第九电阻R9和第十电阻R10之间的电位为VDD。

集成运算放大器这里做比较器用，集成运算放大器的反向输入端电压V-和正向输入端电压V+做比较，同时用第七电阻R7和第八电阻R8来进行集成运算放大器输出端到正向输入端的反馈分压，与集成运算放大器的反向输入端电压V-进行比较，如果V-＞V+，那么在比较器的输出端就会输出VDD，也就是使风扇关闭的电压；如果V-＜V+，那么比较器的输出端会输出VCC，也就是使风扇开启的电压。

通过调整第九电阻R9和第十电阻R10的阻值改变风扇的开关电压与无线终端中3G芯片的温度控制范围的对应关系。

下面以将3G芯片工作温度控制在50到70摄氏度为例，如图4所示，温度检测电路和集成运放比较滞回电路协同工作，控制数字风扇运行的过程如下：

首先集成运算放大器上电后，反向输入端电压V-比较高，使得V-＞V+，其中 $V+=\mathrm{VDD}\×\frac{R8}{R7+R8},$ 集成运算放大器的输出电压就是VDD，比较小，不足以使风扇开启；

在升温的过程中，随着温度的升高，反向输入端电压V-逐渐减小，当温度大于等于70摄氏度时，V-＜V+，集成运算放大器的输出电压变成VCC，此时， $V+=\mathrm{VCC}\×\frac{R8}{R7+R8},$ 该正反馈电压由VCC来提供，因此就变得比较大，风扇开启，开始降温；

在降温的过程中，随着温度降低，反向输入端电压V-开始升高，但是温度尚未降到50摄氏度时，V+仍为

风扇继续保存转动，当温度小于50摄氏度时，V-＞V+，比较器的输出电压变成VDD，不足以使风扇开启了，风扇才停止转动，所以形成滞回。

另外，当风扇为模拟风扇时，集成运放比较滞回电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

本实用新型所述针对无线终端的自降温电路与现有技术中电脑CPU的降温电路相比，具有下述优点：第一，由于是采用锗三极管作为温度传感器，电流比较小，产生的发热量也就比较小；第二，由于本实用新型采用的是独立于无线终端基带芯片之外的温度控制电路形式，不会影响芯片部分的休眠和正常工作；第三，基带芯片不用参与温度控制，避免了由此产生的热量，降低了温度能够达到的上限。

通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

Claims (10)

1.一种针对无线终端的自降温电路，其特征在于，包括温度检测电路、温度控制电路和风扇，温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片温度变化的电压值来控制风扇的运行。

2.根据权利要求1所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的集电极通过第五电阻与工作电源相连，锗三极管的发射极接地，锗三极管的漏电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化。

3.根据权利要求1所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述温度检测电路采用锗三极管作为温度感应元件，锗三极管的集电极通过第五电阻与工作电源相连，锗三极管的发射极通过第六电阻接地，锗三极管的漏电流随着所处无线终端中3G芯片温度的变化而变化。

4.根据权利要求2或3所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述第五电阻采用误差为1％的精密电阻。

5.根据权利要求1或2或3所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述温度控制电路采用滞回电压控制电路，包括两个三极管和四个电阻，具体连接方式是：第一三极管从温度检测电路的锗三极管发射极处引入随温度变化的输入电压，第一三极管的集电极与第二三极管的基极相连，第二三极管的集电极与风扇相连，第一三极管的基极、第一三极管的集电极和第二三极管的集电极分别通过第三电阻、第二电阻和第一电阻与工作电源相连，第一三极管和第二三极管的发射极均通过第四电阻接地，用第二三极管集电极处的电压为风扇供电，通过调整四个电阻的阻值改变风扇的开关电压与无线终端中3G芯片的温度控制范围的对应关系。

6.根据权利要求1或2或3所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述温度控制电路采用集成运放比较滞回电路，包括集成运算放大器和两个电阻，具体连接方式是：集成运算放大器的负极输入端与温度检测电路的锗三极管发射极相连，集成运算放大器的输出端一方面连接到风扇，另一方面通过串联的第七电阻和第八电阻接地，集成运算放大器的一个电源输入端连接工作电源VCC，另一个电源输入端连接到工作电源VCC的两个分压电阻第九电阻和第十电阻之间，通过调整第九电阻和第十电阻的阻值改变风扇的开关电压与无线终端中3G芯片的温度控制范围的对应关系。

7.根据权利要求5所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述风扇为数字风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

8.根据权利要求6所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述风扇为数字风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

9.根据权利要求5所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述风扇为模拟风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度变化对应的电压值来控制风扇的转速。

10.根据权利要求6所述针对无线终端的自降温电路，其特征在于，所述风扇为模拟风扇时，所述温度控制电路根据温度检测电路输出的反映无线终端中3G芯片的温度在温度控制范围的上限和下限的电压值来控制风扇的开启和关闭。

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