CN204720962U - 一种过温保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种过温保护电路，包括：输出的电信号与检测到的环境温度相关的温度检测电路；控制端与所述温度检测电路的输出端相连、用于根据所述电信号与阈值的大小关系改变自身通断状态，并使受控端的信号发生预设幅值的变化的通断器件，其中，所述受控端的信号可以为触发后级电路进入保护状态的过温保护通知信号；输入端与所述通断器件的受控端相连、输出端与所述通断器件的控制端相连的、用于根据所述受控端的信号的变化输出正反馈信号的正反馈电路。本申请提供的该过温保护电路不仅结构简单，而且避免了运算放大器的使用，节约了成本。

Description

一种过温保护电路

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种过温保护电路。

背景技术

过温保护电路用于检测电路或是设备的温度达到一定限值时作出保护动作以防止电路和设备因过温而损坏不能正常工作。

现有的过温保护电路为避免误动作，采用的电路如图1所示，运算放大器U1的同相端通过电阻R1连接一基准信号Vref，并通过电阻R2连接输出端；U1的反相端通过电阻R3连接温度检测信号Vs，U1的同相端电压记为V1，U1的输出电压记为V2，以V2电平翻转作为进入或是退出过温保护状态的标志。

然而，由于现有方案要使用运算放大器，而运算放大器的成本较高，这样直接导致了现有技术中的过温保护电路的成本较高。

实用新型内容

本申请提供了一种同样带有避免误动作的迟滞功能的过温保护电路，克服了现有技术中由于使用运算放大器而导致的成本高的问题。

为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种过温保护电路，包括：

输出的电信号与检测到的环境温度相关的温度检测电路；

控制端与所述温度检测电路的输出端相连、用于根据所述电信号与预设阈值的大小关系改变自身通断状态，并使受控端的信号发生预设幅值的变化的通断器件；

输入端与所述通断器件的受控端相连、输出端与所述通断器件的控制端相连的、用于根据所述受控端的信号的变化输出正反馈信号的正反馈电路；

从所述通断器件和所述正反馈电路组成的正反馈回路中，满足信号幅值随所述通断器件的通断状态改变而发生突变的一处引出过温保护通知信号。

优选的，所述温度检测电路包括电压源、分压电阻和热敏电阻，其中，所述分压电阻和所述热敏电阻组成的串联支路连接在所述电压源的正负输出端之间，所述分压电阻和所述热敏电阻的公共连接点为所述温度检测电路的输出端。

优选的，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻。

优选的，所述通断器件为MOS管，其中， 

所述MOS管的栅极为控制端；

所述MOS管的漏极和源极中，输出的信号能够根据所述MOS管的通断发生预设幅值的变化的一极为受控端。

优选的，所述通断器件为三极管，其中，

所述三极管的基极为控制端；

所述三极管的发射极和集电极中，输出的信号能够根据所述三极管的通断发生预设幅值的变化的一极为受控端。

优选的，所述通断器件为第一NPN三极管，所述正反馈电路包括：第一电阻、第二电阻和第一PNP三极管，其中，

所述第一PNP三极管的基极通过所述第一电阻与所述第一NPN三极管的集电极相连，所述第一PNP三极管的集电极通过第二电阻与所述第一NPN三极管的基极相连，所述第一PNP三极管的发射极与第一电压源的正端相连，所述第一NPN三极管的发射极连接所述第一电压源的负端；

所述第一NPN三极管的基极连接所述温度检测电路的输出端。

优选的，所述正反馈电路还包括连接于所述第一PNP三极管的发射极和基极之间的第三电阻。

优选的，所述通断器件为第二PNP三极管，所述正反馈电路包括：第四电阻、第五电阻和第二NPN三极管，其中，

所述第二NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的基极相连，所述第二NPN三极管的发射极通过所述第四电阻与第二电压源的负端相连，所述第二NPN三极管的基极与所述第二PNP三极管的集电极相连；

所述第五电阻连接于所述第二PNP三极管的发射极与所述第二电压源正端之间；

所述第二PNP三极管的基极连接所述温度检测电路的输出端。

优选的，所述通断器件的受控端信号为过温保护通知信号。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种过温保护电路，包括：输出的电信号与检测到的环境温度相关的温度检测电路；控制端与所述温度检测电路的输出端相连、用于根据所述电信号与预设阈值的大小关系改变自身通断状态，并使受控端的信号发生预设幅值的变化的通断器件；输入端与所述通断器件的受控端相连、输出端与所述通断器件的控制端相连的、用于根据所述受控端的信号的变化输出正反馈信号的正反馈电路；从所述通断器件和所述正反馈电路组成的正反馈回路中，满足信号幅值随所述通断器件的通断状态改变而发生突变的一处引出过温保护通知信号。本申请提供的该过温保护电路不仅结构简单，而且避免了运算放大器的使用，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本领域现有技术中的过温保护电路结构图；

图2为本申请实施例一提供的一种过温保护电路结构图；

图3为本申请实施例二提供的一种过温保护电路结构图；

图4为本申请实施例二提供的另一种过温保护电路结构图；

图5为本申请实施例二提供的一种过温保护通知信号从Q1的集电极引出时，Vd随着环境温度的变化而变化的示意图；

图6为本申请实施例三提供的一种过温保护电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为克服现有技术中由于使用运算放大器而导致的成本高的问题，本申请 提供了一种同样带有避免误动作的迟滞功能的过温保护电路，具体方案如下所述：

实施例一

本申请实施例一提供了一种过温保护电路，如图2所示，图2为本申请实施例一提供的一种过温保护电路结构图。该过温保护电路包括：温度检测电路、通断器件和正反馈电路，其中，

输出的电信号与检测到的环境温度相关的温度检测电路；

其中，温度检测电路检测环境温度，并根据检测到的环境温度输出相应的且呈单调变化的电信号。如，当环境温度上升时，电信号呈一直增大状态或者一直减小状态。

控制端与温度检测电路的输出端相连、用于根据电信号与预设阈值的大小关系改变自身通断状态，并使受控端的信号发生预设幅值的变化的通断器件；

具体的，通断器件用于通过判断电信号是否达到预设阈值来改变通断状态，比如，当电信号小于预设阈值时，通断器件断开，否则，通断器件导通。因通断器件的通断状态变化，其受控端的信号也发生预设幅值的变化。其中，预设阈值的大小与选用的通断器件本身特性相关，而预设幅值与通断器件的具体连接关系相关，比如与外接电压源的幅值大小等相关。

输入端与通断器件的受控端相连、输出端与通断器件的控制端相连的、用于根据通断器件的受控端的信号的变化输出正反馈信号的正反馈电路。即通断器件的受控端的信号的变化触发正反馈电路输出正反馈信号，可见，通断器件和正反馈电路组成正反馈回路。

正反馈电路用于根据受控端的信号的变化输出一个正反馈信号至通断器件的控制端，以使通断器件的状态更加稳定。

需要说明的是，本申请中的过温保护电路对温度检测信号进行了迟滞处理，并不包括过温保护的动作执行电路，所述动作执行电路可以是过温时控制设备停止工作的电路。因此为实现过温时保护设备的目的，需要从过温保护电路中引出一过温保护通知信号至上述动作执行电路，使得所述动作执行电路在接收到该过温保护通知信号后执行保护动作。所述通断器件的通断状态可以用于指示进入或退出过温保护状态，若某一信号幅值随通断器件的通 断状态发生突变(信号的幅值突变便于所述动作执行电路识别动作时刻)，则该信号可作为过温保护通知信号。所述通断器件的受控端信号受其通断状态的影响产生预设幅值的变化可直接作为过温保护通知信号，但本申请并不限制过温保护通知信号一定从所述通断器件的受控端引出，还可以从通断器件和正反馈电路组成的正反馈回路中满足信号幅值随通断器件的通断状态变化而突变的任意一处引出。

将进入过温保护状态对应的温度记为T1，将退出过温保护状态对应的温度记为T2，经本申请中过温保护电路的迟滞处理，则T1大于T2。其中，T1和T2的值根据实际情况设置，不同场景下的过温保护所设置的值不同。

工作原理具体说明如下：随着过温保护电路所处环境的温度上升，温度检测电路输出的电信号也呈单调变化。如，假设环境温度上升至T1时，温度检测电路输出的电信号达到预设阈值，控制通断器件的状态变化，具体是根据实际从导通变为断开或是从断开变为导通；此时，通断器件的受控端根据自身状态的变化输出的电信号也发生突变，该突变信号即可作为触发动作执行电路动作的过温保护通知信号；同时，该突变信号输入至正反馈电路促使其输出一正反馈信号至通断器件的控制端，使得通断器件的状态更加稳定。

本申请中所述的预设阈值根据实际情况设置，在本申请中不做限定。

具体为，若温度检测电路输出的电信号(即通断器件控制端电信号)随着环境温度的上升而增大的，则正反馈信号的作用下，通断器件控制端的电信号进一步增大；若温度检测电路输出的电信号随着环境温度的上升而减小的，则正反馈信号的作用下，通断器件控制端的电信号进一步减小。

因此，若要退出过温保护状态，环境温度需下降至T2(T2<T1)，使得温度检测电路输出的电信号呈反方向变化足以抵消正反馈信号带来的变化(即T1-T2的差值决定于正反馈信号的大小，正反馈信号越大，T1-T2的差值越大，过温保护电路越不容易受干扰)，则通断器件控制端的电信号偏离所述预设阈值，通断器件的通断状态再次变化，标志着退出过温保护状态。 

本申请中使用通断器件的通断状态作为进入或是退出过温保护的标志，较现有技术中使用运放，电路简单成本低。

由以上技术方案可知，本申请实施例一提供的该过温保护电路，不仅结构简单，避免了运算放大器的使用，降低了成本，而且同样带有避免误动作 的迟滞功能。

实施例二

在本申请实施例一的基础上，本申请实施例二提供了一种更具体的过温保护电路，如图3所示，图3为本申请实施例二提供的一种过温保护电路的结构图。该过温保护电路包括：温度检测电路、通断器件和正反馈电路。其中，

温度检测电路包括：电压源Vref、分压电阻Rd和热敏电阻Rt，其中，分压电阻Rd和热敏电阻Rt组成的串联支路连接在电压源Vref的正负输出端之间，分压电阻Rd和热敏电阻Rt的公共连接点为温度检测电路的输出端。热敏电阻的阻值随着环境温度的变化而发生变化，在与分压电阻串联之后，公共连接点的分压值即温度检测模块输出的电信号也跟着环境温度变化。具体的，热敏电阻可以为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻，在本申请中不做限定，可以根据实际情况选择。

需要说明的是，在本申请中，通断器件可以为MOS管，MOS管的栅极为控制端，漏极和源极作为受控端，具体的，漏极和源极中，输出的信号能够根据MOS管的通断发生预设幅值的变化的一极作为受控端与正反馈电路相连。通断器件还可以为三极管，三极管的基极为控制端，发射极和集电极作为受控端，具体的，发射极和集电极中，输出的信号能够根据三极管的通断发生预设幅值的变化的一极为受控端与正反馈电路相连。

具体的，如图3所示，选择第一NPN三极管Q1为通断器件，正反馈电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第一PNP三极管Q2，其中，Q2的基极通过第一电阻R1与通断器件的受控端，即Q1的集电极相连，Q2的集电极通过第二电阻R2与通断器件的控制端，即Q1的基极相连，Q2的发射极与第一电压源的正端相连，Q1的发射极连接第一电压源的负端；

第一NPN三极管Q1的基极连接温度检测电路的输出端。

第一电压源可以共用温度检测电路中的电压源Vref。

为说明具体工作原理，图3中选取正温度系数的热敏电阻Rt并限定温度检测电路的具体连接关系如下：分压电阻Rd的一端与电压源Vref相连，另一端通过热敏电阻Rt接地，Rd与Rt的公共连接点同时与第二电阻R2、三极管Q1的基极相连。

现说明工作原理：正温度系数的热敏电阻Rt随着环境温度的上升阻值增大，Rd和Rt的分压点的电压也跟着上升，当该分压点电压上升至0.7V(三极管导通时的基极电压一般为0.7V，0.7V即为所述预设阈值)时，Q1导通标志着进入过温保护状态，则Q2因其基极电压被Q1的导通拉低也导通，则Vref通过电阻R2给Q1的基极注入了一个电流，Q1的基极电流增大，Q1的导通程度加深。进入过温保护状态后，环境温度开始下降，直至下降至T2时，Rt的阻值下降至足够小促使Rd和R2所在支路的电流大部分都走Rt所在的支路，则Q1基极的电流过小，Q1断开标志着退出过温保护状态。

需要说明的是，若将图3中分压电阻Rd和热敏电阻Rt的上下位置进行调换，并选取负温度系数的热敏电阻Rt，而通断器件和正反馈电路不变也能实现同样的工作原理。

如图4所示，图4为本申请实施例二提供的另一种过温保护电路的结构图。在图3所示的基础上，正反馈电路还可以包括连接于PNP三极管Q2的发射极和基极之间的第三电阻R3。在Q2的发射极和基极之间添加电阻R3是为了防止因Q1的漏电流较大导致在Q1不导通时也会触发Q2的导通这种情况的发生。

在本实施例中，过温保护通知信号可以从Q1的集电极引出或者从Q2的集电极引出。

若过温保护通知信号(记为Vd)从Q1的集电极引出，Vd随着环境温度的变化而变化的情况如下图5所示：未进入过温保护状态时，Vd为高电平，当温度上升至T1进入过温保护状态时，Vd变为低电平；在进入过温保护状态之后，温度下降，当温度下降至T2(T2小于T1)时，Vd从低电平变为高电平。

类似的，若过温保护通知信号(记为Vd)从Q2的集电极引出，环境温度上升至T1进入过温保护状态时，Vd从低电平变为高电平；环境温度下降至T2退出过温保护状态时，Vd从高电平变为低电平。

由以上技术方案可知，本申请实施例二提供的该过温保护电路，更加详细具体，该电路不仅结构简单，避免了运算放大器的使用，降低了成本，而且同样带有避免误动作的迟滞功能。

实施例三

本申请实施例三提供了另一种更具体的过温保护电路，如图6所示，图6为本申请实施例三提供的一种过温保护电路结构图。该过温保护电路包括： 温度检测电路、通断器件和正反馈电路。其中，温度检测电路包括：电压源Vref、分压电阻Rd和热敏电阻Rt，其中，分压电阻Rd和热敏电阻Rt组成的串联支路连接在电压源Vref的正负输出端之间，Rd和Rt的公共连接点为温度检测电路的输出端。

在本实施例中，选取第二PNP三极管Q3作为通断器件。

正反馈电路包括：第四电阻R4、第五电阻R5和第二NPN三极管Q4，其中，

第二NPN三极管Q4的集电极与通断器件的控制端，即第二PNP三极管Q3的基极相连，第二NPN三极管Q4的发射极通过第四电阻R4与第二电压源的负端相连，第二NPN三极管Q4的基极与通断器件的受控端，即第二PNP三极管Q3的集电极相连；

第五电阻R5连接于通断器件的受控端，即第二PNP三极管Q3的发射极与第二电压源的正端之间；

第二PNP三极管Q3的基极连接温度检测电路的输出端。

第二电压源可以共用温度检测电路中的电压源Vref。

为说明具体工作原理，图6中选取负温度系数的热敏电阻Rt并限定温度检测电路的具体连接关系如下：分压电阻Rd的一端与电压源Vref的正端相连，另一端通过热敏电阻Rt与电压源Vref的负端相连，Rd与Rt的公共连接点与Q3的基极相连。

现说明工作原理：负温度系数的热敏电阻Rt随着环境温度的上升阻值减小，Rd和Rt的分压点的电压也跟着下降，当该分压点电压下降至Q3的发射极和基极电压为0.7V(PNP三极管导通时的发射极和基极电压一般为0.7V)时，Q3导通，标志着进入过温保护状态，Q3的导通为Q4的基极提供了电流通路，则Q4导通，Q4的导通为Q3基极电流的增大又提供了通路，Q4的导通程度加深。进入过温保护状态后，环境温度开始下降，直至下降至T2时，Rt的阻值增大至足够大促使与之串联的Rd上的压降小于0.7V，则Q3断开，Q3的断开标志着退出过温保护状态。 

需要说明的是，若将图6中分压电阻Rd和热敏电阻Rt的上下位置进行调换，并选取正温度系数的热敏电阻Rt，而通断器件和正反馈电路不变也能实现同样的工作原理。

在实施例中，过温保护通知信号可以从Q3的集电极引出或者从Q4的集电极引出。

由以上技术方案可知，本申请实施例三提供的该过温保护电路，不仅结构简单，避免了运算放大器的使用，降低了成本，而且同样带有避免误动作的迟滞功能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种过温保护电路，其特征在于，包括：

输出的电信号与检测到的环境温度相关的温度检测电路；

控制端与所述温度检测电路的输出端相连、用于根据所述电信号与预设阈值的大小关系改变自身通断状态，并使受控端的信号发生预设幅值的变化的通断器件；

输入端与所述通断器件的受控端相连、输出端与所述通断器件的控制端相连的、用于根据所述受控端的信号的变化输出正反馈信号的正反馈电路；

从所述通断器件和所述正反馈电路组成的正反馈回路中，满足信号幅值随所述通断器件的通断状态改变而发生突变的一处引出过温保护通知信号。

2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述温度检测电路包括电压源、分压电阻和热敏电阻，其中，所述分压电阻和所述热敏电阻组成的串联支路连接在所述电压源的正负输出端之间，所述分压电阻和所述热敏电阻的公共连接点为所述温度检测电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻。

4.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述通断器件为MOS管，其中，

所述MOS管的栅极为控制端；

所述MOS管的漏极和源极中，输出的信号能够根据所述MOS管的通断发生预设幅值的变化的一极为受控端。

5.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述通断器件为三极管，其中，

所述三极管的基极为控制端；

所述三极管的发射极和集电极中，输出的信号能够根据所述三极管的通断发生预设幅值的变化的一极为受控端。

6.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述通断器件为第一NPN三极管，所述正反馈电路包括：第一电阻、第二电阻和第一PNP三极管，其中，

所述第一PNP三极管的基极通过所述第一电阻与所述第一NPN三极管的集电极相连，所述第一PNP三极管的集电极通过第二电阻与所述第一NPN三极管的基极相连，所述第一PNP三极管的发射极与第一电压源的正端相连，所述第一NPN三极管的发射极连接所述第一电压源的负端；

所述第一NPN三极管的基极连接所述温度检测电路的输出端。

7.根据权利要求6所述的过温保护电路，其特征在于，所述正反馈电路还包括连接于所述第一PNP三极管的发射极和基极之间的第三电阻。

8.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述通断器件为第二PNP三极管，所述正反馈电路包括：第四电阻、第五电阻和第二NPN三极管，其中，

所述第二NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的基极相连，所述第二NPN三极管的发射极通过所述第四电阻与第二电压源的负端相连，所述第二NPN三极管的基极与所述第二PNP三极管的集电极相连；

所述第五电阻连接于所述第二PNP三极管的发射极与所述第二电压源正端之间；

所述第二PNP三极管的基极连接所述温度检测电路的输出端。

9.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述通断器件的受控端信号为过温保护通知信号。