CN206709988U - 一种ntc电机温度采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种NTC电机温度采样电路，包括用于将NTC传感器采集到的温度信号转换为第一电压信号的电阻分压电路，用于将第一电压信号放大至适合控制器采样的第二电压信号的比例放大电路，以及用于根据控制器输出第二电压信号对应的控制信号进行导通或关断，以切换电阻分压电路中的分压阻值来匹配控制器的电压采样范围的开关切换电路；电阻分压电路的输入端与NTC传感器的输出端连接，电阻分压电路的输出端与比例放大电路的输入端连接，比例放大电路的输出端与控制器的输入端连接，开关切换电路的输入端与控制器的输出端连接，开关切换电路的输出端与电阻分压电路的输入端连接。采用本实用新型实施例，能够提高电机温度的采样精度。

Description

一种NTC电机温度采样电路

技术领域

本实用新型涉及NTC电机技术领域，尤其涉及一种NTC电机温度采样电路。

背景技术

目前常用的NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)电机温度采样电路均采用简单的电阻分压方式。由于采集电机温度使用NTC传感器方式对应的阻值变化范围很大，这种方式可较准确采集某个区间范围内的温度，但当电机温度很低或很高时，采样电路无法同时保证温度两头精度要求，因此无法满足不同温度地域时电机温度精度(主要是电机未运行时负温度区间段温度精度)；2)对于一些异常工况，如电机温度线掉线，由于温度范围宽的原因，软件也无法识别此故障信息，对电机保护存在风险和隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种NTC电机温度采样电路，能够提高电机温度的采样精度。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种NTC电机温度采样电路，包括用于将NTC传感器采集到的温度信号转换为第一电压信号的电阻分压电路，用于将所述第一电压信号放大至适合控制器采样的第二电压信号的比例放大电路，以及用于根据所述控制器输出所述第二电压信号对应的控制信号进行导通或关断，以切换所述电阻分压电路中的分压阻值来匹配所述控制器的电压采样范围的开关切换电路；

所述电阻分压电路的输入端与所述NTC传感器的输出端连接，所述电阻分压电路的输出端与所述比例放大电路的输入端连接，所述比例放大电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述开关切换电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述开关切换电路的输出端与所述电阻分压电路的输入端连接。

进一步地，所述电阻分压电路包括用于将所述NTC传感器采集到的温度信号转换为第一电压信号的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第三电阻的一端连接电源，所述第三电阻的另一端与所述NTC传感器的正输出端连接，所述第四电阻的一端与所述NTC传感器的正输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述NTC传感器的负输出端连接；

所述第一电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述开关切换电路的输出端连接，所述第二电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述开关切换电路的输出端连接；所述第五电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第五电阻的另一端接地。

进一步地，所述电阻分压电路还包括用于对所述第一电压信号进行滤波的电容；

所述电容与所述第五电阻并联。

进一步地，所述比例放大电路包括用于将所述第一电压信号放大至适合所述控制器采样的第二电压信号的运算放大器、第七电阻和第八电阻；

所述运算放大器的正相输入端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述运算放大器的正电源端连接电源，所述运算放大器的负电源端接地。

进一步地，所述开关切换电路包括用于通过通断来控制所述第一电阻的通断，以切换所述电阻分压电路的分压阻值的第一切换单元，以及用于通过通断来控制所述第二电阻的通断，以切换所述电阻分压电路的分压阻值的第二切换单元；所述控制器的输出端包括用于输出第一控制信号以控制所述第一切换单元通断的第一输出控制端，以及用于输出第二控制信号以控制所述第二切换单元通断的第二输出控制端；

所述第一切换单元的输入端与所述第一输出控制端连接，所述第一切换单元的输出端与所述第一电阻的一端连接；所述第二切换单元的输入端与所述第二输出控制端连接，所述第二切换单元的输出端与所述第二电阻的一端连接。

进一步地，所述第一切换单元包括第一场效应管和第九电阻；

所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的栅极与所述第一输出控制端连接；所述第九电阻的一端接地，所述第九电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接。

进一步地，所述第二切换单元包括第二场效应管和第六电阻；

所述第二场效应管的漏极与所述第二电阻的一端连接，所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述第二输出控制端连接；所述第六电阻的一端接地，所述第六电阻的另一端与所述第二场效应管的栅极连接。

本实用新型实施例提供的NTC电机温度采样电路，能够通过电阻分压电路将NTC传感器采集的温度信号进行分压，通过比例放大电路对分压后的信号进行放大输出至控制器，使控制器控制开关切换电路进行切换，以调整电阻分压电路中的分压阻值来匹配控制器的电压采样范围，提高电机温度的采样精度，且电路简单可行、成本低廉，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等采用NTC传感器的电机温度检测的领域。

附图说明

图1是本实用新型提供的NTC电机温度采样电路的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的NTC电机温度采样电路的另一个实施例的结构示意图。

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。

参见图1，是本实用新型提供的NTC电机温度采样电路的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供一种NTC电机温度采样电路，包括用于将NTC传感器1采集到的温度信号转换为第一电压信号的电阻分压电路2，用于将所述第一电压信号放大至适合控制器3采样的第二电压信号的比例放大电路4，以及用于根据所述控制器3输出所述第二电压信号对应的控制信号进行导通或关断，以切换所述电阻分压电路2中的分压阻值来匹配所述控制器3的电压采样范围的开关切换电路5；

所述电阻分压电路2的输入端与所述NTC传感器1的输出端连接，所述电阻分压电路2的输出端与所述比例放大电路4的输入端连接，所述比例放大电路4的输出端与所述控制器3的输入端连接，所述开关切换电路5的输入端与所述控制器3的输出端连接，所述开关切换电路5的输出端与所述电阻分压电路2的输入端连接。

需要说明的是，本发明实施例将电机NTC传感器的温度采样区间-40℃～200℃按温度高低细分为A、B、C三个温度区间。初始上电时，控制器控制开关切换电路切换为第一模式，调整电阻分压电路中的分压阻值为第一分压阻值，设定检测A温度区间的温度，控制器对应的AD电压采样范围为AD满量程的10％-90％，若控制器采样到的电压信号在此范围内，则认为开关切换电路切换的第一模式正确；若控制器采样到的电压信号小于AD满量程的10％，则认为 NTC传感器掉线；若控制器采样到的电压信号大于AD满量程的90％，则控制器向开关切换电路发送控制信号，控制开关切换电路切换为第二模式，调整电阻分压电路中的分压阻值为第二分压阻值，对应检测B温度区间的温度。

在B温度区间，控制器对应的AD电压采样范围为AD满量程的10％-90％，若控制器采样到的电压信号在此范围内，则认为开关切换电路切换的第二模式正确；若控制器采样到的电压信号小于AD满量程的10％，则控制器向开关切换电路发送控制信号，控制开关切换电路切换为第一模式，调整电阻分压电路中的分压阻值为第一分压阻值，对应检测A温度区间的温度；若控制器采样到的电压信号大于AD满量程的90％，则控制器向开关切换电路发送控制信号，控制开关切换电路切换为第三模式，调整电阻分压电路中的分压阻值为第三分压阻值，对应检测C温度区间的温度。

在C温度区间，控制器对应的AD电压采样范围为AD满量程的10％-90％，若控制器采样到的电压信号在此范围内，则认为开关切换电路切换的第三模式正确；若控制器采样到的电压信号小于AD满量程的10％，则控制器向开关切换电路发送控制信号，控制开关切换电路切换为第二模式，调整电阻分压电路中的分压阻值为第二分压阻值，对应检测B温度区间的温度；若控制器采样到的电压信号大于AD满量程的90％，则认为NTC传感器短路。通过控制器对开关切换电路的模式切换，进而对电阻分压电路中的分压阻值的调整，实现对NTC 传感器的温度进行分段检测，提高电机温度的采样精度，且电路简单可行、成本低廉，另外支持掉线保护，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等采用NTC传感器的电机温度检测的领域。

另外，A、B、C三个温度区间中相邻的两个温度区间之间有温度滞回区间，控制器在调整检测的温度区间时，先将采样的电压信号调整在两个温度区间的温度滞回区间，再跳转至下一个温度区间，防止切换瞬间电压突变引起的温度突变。

进一步地，如图2所示，所述电阻分压电路2包括用于将所述NTC传感器 1采集到的温度信号转换为第一电压信号的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；

所述第三电阻R3的一端连接电源Vcc，所述第三电阻R3的另一端与所述 NTC传感器的正输出端NTC+连接，所述第四电阻R4的一端与所述NTC传感器的正输出端NTC+连接，所述第四电阻R4的另一端与所述NTC传感器的负输出端NTC-连接；

所述第一电阻R1的一端与所述NTC传感器的负输出端NTC-连接，所述第一电阻R1的另一端与所述开关切换电路的输出端连接，所述第二电阻R2的一端与所述NTC传感器的负输出端NTC-连接，所述第二电阻R2的另一端与所述开关切换电路的输出端连接；所述第五电阻R5的一端与所述NTC传感器的负输出端NTC-连接，所述第五电阻R5的另一端接地。

需要说明的是，NTC传感器的正输出端NTC+和负输出端NTC-分别接电机NTC采样电阻，通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4 和第五电阻R5分压，将NTC采样电阻的电阻值转换为对应的电压值。开关切换电路连接第一电阻R1和第二电阻R2，可通过切换为不同的模式，分别控制第一电阻R1和第二电阻R2的通断，从而调整电阻分压电路中的分压阻值，进而匹配控制器适合的电压采样范围。

进一步地，所述电阻分压电路还包括用于对所述第一电压信号进行滤波的电容C1；

所述电容C1与所述第五电阻R5并联。

进一步地，所述比例放大电路4包括用于将所述第一电压信号放大至适合所述控制器采样的第二电压信号的运算放大器U1、第七电阻R7和第八电阻R8；

所述运算放大器U1的正相输入端与所述NTC传感器的负输出端NTC-连接，所述运算放大器U1的反相输入端与所述第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端接地，所述第八电阻R8的一端与所述运算放大器U1的反相输入端连接，所述第八电阻R8的另一端与所述运算放大器U1的输出端连接，所述运算放大器U1的输出端与所述控制器的输入端NTC＿CPU连接，所述运算放大器U1的正电源端连接电源，所述运算放大器U1的负电源端接地。

需要说明的是，通过比例放大电路中的运放放大器U1、第七电阻R7和第八电阻R8，将电阻分压电路转换后的第一电压信号放大至合适的第二电压信号，并发送至控制器的输入端NTC＿CPU，即控制器的AD端口。控制器对该第二电压信号进行采样，判断检测该第二电压信号所需的温度区间，以向开关切换电路发送第二电压信号相对应的控制信号，控制开关切换电路进行切换，进而调整电阻分压电路中的分压阻值，以使第二电压信号匹配控制器合适的电压采样范围。其中，控制器一般为CPU。

进一步地，所述开关切换电路5包括用于通过通断来控制所述第一电阻R1 的通断，以切换所述电阻分压电路2的分压阻值的第一切换单元51，以及用于通过通断来控制所述第二电阻R2的通断，以切换所述电阻分压电路2的分压阻值的第二切换单元52；所述控制器3的输出端包括用于输出第一控制信号以控制所述第一切换单元51通断的第一输出控制端NTC1＿EN，以及用于输出第二控制信号以控制所述第二切换单元52通断的第二输出控制端NTC2＿EN；

所述第一切换单元51的输入端与所述第一输出控制端NTC1＿EN连接，所述第一切换单元51的输出端与所述第一电阻R1的一端连接；所述第二切换单元52的输入端与所述第二输出控制端NTC2＿EN连接，所述第二切换单元52 的输出端与所述第二电阻R2的一端连接。

进一步地，所述第一切换单元51包括第一场效应管U2和第九电阻R9；

所述第一场效应管U2的漏极与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一场效应管U2的源极接地，所述第一场效应管U2的栅极与所述第一输出控制端 NTC1＿EN连接；所述第九电阻R9的一端接地，所述第九电阻R9的另一端与所述第一场效应管U2的栅极连接。

进一步地，所述第二切换单元52包括第二场效应管U3和第六电阻R6；

所述第二场效应管U3的漏极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二场效应管U3的源极接地，所述第二场效应管U3的栅极与所述第二输出控制端 NTC2＿EN连接；所述第六电阻R6的一端接地，所述第六电阻R6的另一端与所述第二场效应管U3的栅极连接。

需要说明的是，为了提高采样精度，控制器通过第一输出控制端NTC1＿EN 输出第一控制信号控制第一场效应管U2的漏极通断，通过第二输出控制端 NTC2＿EN输出第二控制信号控制第二场效应管U3的漏极通断，进而实现电路在不同的温度区间范围自动切换第一电阻R1和第二电阻R2的通断，调整电阻分压电路中的分压阻值，匹配控制器适合的电压采样范围。另外，第九电阻R9 和第六电阻R6下拉低电平，以确定上电初始状态默认为第一输出控制端NTC1 ＿EN和第二输出控制端NTC2＿EN输出为“0”，即控制第一场效应管U2和第二场效应管U3截止。

初始上电时，第一输出控制端NTC1＿EN和第二输出控制端NTC2＿EN默认输出为“0”，第一电阻R1和第二电阻R2与电路断开，设定检测A温度区间的温度，若控制器采集到的电压信号位于AD满量程的10％-90％范围内，则A 温度区间正确；若控制器采集到的电压信号小于AD满量程的10％，则NTC传感器掉线；若控制器采集到的电压信号大于AD满量程的90％，则控制器控制第一输出控制端NTC1＿EN输出“1”、第二输出控制端NTC2＿EN输出“0”，即第一电阻R1与电路连通，第二电阻R2与电路断开，切换到B温度区间。

在B温度区间，若控制器采集到的电压信号位于AD满量程的10％-90％范围内，则B温度区间正确；若控制器采集到的电压信号小于AD满量程的10％，则控制器控制第一输出控制端NTC1_EN和第二输出控制端NTC2_EN均输出为“0”，第一电阻R1和第二电阻R2与电路断开，切换到A温度区间；若控制器采集到的电压信号大于AD满量程的90％，则控制器控制第一输出控制端 NTC1＿EN和第二输出控制端NTC2＿EN均输出为“1”，第一电阻R1和第二电阻R2与电路连通，切换到C温度区间。

在C温度区间，若控制器采集到的电压信号位于AD满量程的10％-90％范围内，则C温度区间正确；若控制器采集到的电压信号小于AD满量程的10％，则控制器控制第一输出控制端NTC1＿EN输出“1”，,第二输出控制端NTC2＿ EN输出为“0”，即第一电阻R1与电路连通，第二电阻R2与电路断开，切换到 B温度区间；若控制器采集到的电压信号大于AD满量程的90％，则NTC传感器短路。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种NTC电机温度采样电路，其特征在于，包括用于将NTC传感器采集到的温度信号转换为第一电压信号的电阻分压电路，用于将所述第一电压信号放大至适合控制器采样的第二电压信号的比例放大电路，以及用于根据所述控制器输出所述第二电压信号对应的控制信号进行导通或关断，以切换所述电阻分压电路中的分压阻值来匹配所述控制器的电压采样范围的开关切换电路；

所述电阻分压电路的输入端与所述NTC传感器的输出端连接，所述电阻分压电路的输出端与所述比例放大电路的输入端连接，所述比例放大电路的输出端与所述控制器的输入端连接，所述开关切换电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述开关切换电路的输出端与所述电阻分压电路的输入端连接。

2.如权利要求1所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述电阻分压电路包括用于将所述NTC传感器采集到的温度信号转换为第一电压信号的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第三电阻的一端连接电源，所述第三电阻的另一端与所述NTC传感器的正输出端连接，所述第四电阻的一端与所述NTC传感器的正输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述NTC传感器的负输出端连接；

所述第一电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述开关切换电路的输出端连接，所述第二电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第二电阻的另一端与所述开关切换电路的输出端连接；所述第五电阻的一端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述第五电阻的另一端接地。

3.如权利要求2所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述电阻分压电路还包括用于对所述第一电压信号进行滤波的电容；

所述电容与所述第五电阻并联。

4.如权利要求1所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述比例放大电路包括用于将所述第一电压信号放大至适合所述控制器采样的第二电压信号的运算放大器、第七电阻和第八电阻；

所述运算放大器的正相输入端与所述NTC传感器的负输出端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述运算放大器的正电源端连接电源，所述运算放大器的负电源端接地。

5.如权利要求2所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述开关切换电路包括用于通过通断来控制所述第一电阻的通断，以切换所述电阻分压电路的分压阻值的第一切换单元，以及用于通过通断来控制所述第二电阻的通断，以切换所述电阻分压电路的分压阻值的第二切换单元；所述控制器的输出端包括用于输出第一控制信号以控制所述第一切换单元通断的第一输出控制端，以及用于输出第二控制信号以控制所述第二切换单元通断的第二输出控制端；

所述第一切换单元的输入端与所述第一输出控制端连接，所述第一切换单元的输出端与所述第一电阻的一端连接；所述第二切换单元的输入端与所述第二输出控制端连接，所述第二切换单元的输出端与所述第二电阻的一端连接。

6.如权利要求5所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述第一切换单元包括第一场效应管和第九电阻；

所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端连接，所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的栅极与所述第一输出控制端连接；所述第九电阻的一端接地，所述第九电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接。

7.如权利要求5所述的NTC电机温度采样电路，其特征在于，所述第二切换单元包括第二场效应管和第六电阻；

所述第二场效应管的漏极与所述第二电阻的一端连接，所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述第二输出控制端连接；所述第六电阻的一端接地，所述第六电阻的另一端与所述第二场效应管的栅极连接。