TWI511399B - 過溫度偵測電路 - Google Patents

Description

過溫度偵測電路

本發明係關於一種過溫度偵測電路，尤指一種可偵測特定元件過溫度現象之過溫度偵測電路。

在習知電源管理技術中，過電流保護與短路保護的機制均存在於電源管理晶片中。然而，個別元件如金氧半場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)之不良因素，如製程不良、來料不良或吃錫不良等，並未包含於習知過電流保護機制之預期範圍內。詳細來說，如MOSFET等元件因製程不良等因素會造成該元件與印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)之間出現過高阻抗，而使得正常電流流經該元件時會造成異常溫度。換句話說，當流經該元件之電流尚未足以啟動電源管理晶片之過電流保護機制時，因製程不良等因素造成的過高阻抗可能使得該元件之溫度仍不斷地升高。久而久之，該元件在正常電流運作的情況下，仍可能因溫度過高而燒毀。此現象不但使相關電路系統無法正常運作，甚至造成印刷電路板更嚴重的損壞。

有鑑於此，針對特定元件提供一種過溫度偵測電路，以偵測該特定元件的周圍溫度是否已超過正常範圍，已成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明提供一種過溫度偵測電路，以針對特定元件偵測該特定元件的周圍溫度是否已超過正常範圍。

本發明揭露一種過溫度偵測電路，包含有一第一分壓電路、一第二分壓電路以及一比較器。該第一分壓電路包含有複數個電阻，用來輸出一 第一電壓，該複數個電阻中其中之一電阻為熱敏電阻；該第二分壓電路包含有複數個電阻，用來輸出一第二電壓；該比較器包含有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端。該第一輸入端耦接於第一分壓電路，用來接收該第一電壓；該第二輸入端耦接於第二分壓電路，用來接收該第二電壓。該比較器根據該第一電壓與該第二電壓產生一輸出訊號至該輸出端。其中，當該過溫度偵測電路之一周圍溫度高於一第一溫度時，該比較器轉態使得該比較器所輸出之該輸出訊號由一第一電位轉變成為一第二電位。

10、20‧‧‧過溫度偵測電路

100‧‧‧第一分壓電路

102‧‧‧第二分壓電路

200‧‧‧遲滯電路

R1~R3、R41、R42、R5‧‧‧電阻

RT‧‧‧熱敏電阻

R2_eq、R4_eq‧‧‧等效電路

D‧‧‧二極體

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

Vcc‧‧‧系統電壓

Vout‧‧‧輸出訊號

COMP‧‧‧比較器

GND‧‧‧接地端

N1、N2‧‧‧節點

V_H‧‧‧高電位

V_L‧‧‧低電位

T‧‧‧周圍溫度

T1‧‧‧第一溫度

T2‧‧‧第二溫度

p1、p2‧‧‧路徑

c1、c2‧‧‧曲線

t‧‧‧時間變數

t1、t2‧‧‧時間

第1圖為本發明實施例一過溫度偵測電路之示意圖。

第2圖為本發明實施例另一過溫度偵測電路之示意圖。

第3圖為第2圖之過溫度偵測電路之一等效電路之示意圖。

第4A圖為第2圖之過溫度偵測電路之操作狀態之示意圖。

第4B圖為第2圖之過溫度偵測電路之一輸出訊號及一周圍溫度對時間變化之示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一過溫度偵測電路10之示意圖。過溫度偵測電路10可偵測一特定元件104之溫度是否超過正常範圍，其包含有一第一分壓電路100、一第二分壓電路102及一比較器COMP。第一分壓電路100包含電阻R1~R2及一熱敏電阻RT，其可接收一系統電壓Vcc，由電阻R1~R2及熱敏電阻RT之分壓後，經由一節點N1輸出一第一電壓V1至比較器COMP。其中，熱敏電阻RT之阻值係根據溫度而變化，且其係設置於一特定元件104旁，以偵測特定元件104的一周圍溫度T是否已超過正常範圍。第二分壓電路102包含電阻R3~R4、R41，其可接收系統電壓Vcc，由電阻R3~R4、R41之分壓後，經由一節點N2輸出一第二電壓V2至比較器COMP。比較器COMP由兩(正、負)輸入端接收第一分壓電路100 輸出之第一電壓V1及第二分壓電路102輸出之第二電壓V2後，對第一電壓V1與第二電壓V2進行比較，而產生一輸出訊號Vout。詳細來說，當第一電壓V1大於第二電壓V2時，比較器COMP產生具有一高電位V_H之輸出訊號Vout；反之，當第一電壓V1小於第二電壓V2時，比較器COMP產生具有一低電位V_L之輸出訊號Vout。其中，低電位V_L可為一接地端GND之電位，但不限於此，亦可視實際設計需求而據以變化。

為便於說明，在本實施例中，電阻R1之阻值與電阻R3之阻值相 同，電阻R2之阻值與電阻R4之阻值相同，且電阻R1~R4之阻值遠大於熱敏電阻RT之阻值及電阻R41之阻值。在此情形下，第一電壓V1與第二電壓V2之相對大小可視為大致取決於熱敏電阻RT與電阻R41之阻值的相對大小，亦即當熱敏電阻RT之阻值小於電阻R41之阻值時，第一電壓V1小於第二電壓V2；當熱敏電阻RT之阻值大於電阻R41之阻值時，第一電壓V1大於第二電壓V2。而在本實施例中，熱敏電阻RT在室溫環境下之阻值大於電阻R42之阻值，且熱敏電阻RT為具有負溫度係數(Negative Temperature Coefficient)之熱敏電阻，亦即熱敏電阻RT之阻值隨溫度上升而降低，但不限與此，亦可視實際設計需求而使用正溫度係數之熱敏電阻。

藉由負溫度係數之熱敏電阻RT，當過溫度偵測電路10之周圍溫 度T高於一第一溫度T1時，熱敏電阻RT之阻值下降而小於電阻R42之阻值，使得第一電壓V1小於第二電壓V2，比較器COMP產生輸出訊號Vout為低電位V_L，以指示後端電路啟動過溫度保護相關動作。

在流經特定元件104之電流為正常，即未啟動過電流保護機制時， 若特定元件104的製程不良或因其它非理想因素，將造成特定元件104產生高阻抗而使其溫度仍不斷地升高。在此情形下，藉由過溫度偵測電路10，本發明可預先偵測周圍溫度，以指示後端電路啟動過溫度保護動作，如關機或停止供電等動作。

需注意的是，在此實施例中，若周圍溫度T由高於第一溫度T1 轉變為略低於第一溫度T1時，過溫度偵測電路10輸出之輸出訊號Vout立刻恢復為高電位V_H。然而，當周圍溫度T略低於第一溫度T1時，此時周圍溫度T仍接近警戒範圍，若回復輸出訊號Vout為高電位V_H，顯示此時溫度為正常，使用者可能馬上再度開機，而在短時間內周圍溫度T有可能再度超過第一溫度T1，因此可能導致頻繁地開機關機，不利於整體電路系統運作。在此情形下，可進一步加入緩衝機制。

請進一步參考第2圖，第2圖為本發明實施例一過溫度偵測電路20之示意圖。過溫度偵測電路20與過溫度偵測電路10結構類似，故相同元件沿用相同符號表示，相較於過溫度偵測電路10，過溫度偵測電路20增加了一遲滯電路200，耦接於比較器COMP之正輸入端與輸出端之間，並包含有串接於一序列之一電阻R5及一二極體D。關於遲滯電路200之運作可進一步參考第3圖，第3圖為當輸出訊號Vout輸出為低電位V_L時，過溫度偵測電路20之節點N1、N2與接地端GND之間之等效電路之示意圖。首先，當比較器COMP產生之輸出訊號Vout因溫度過高而拉低成為低電位V_L，且低電位V_L為接地端GND之電位時，可視為將二極體D接至接地端GND而導通，此時節點N1與接地端GND之間可視為一等效電路R2_eq，如第3圖所示。等效電路R2_eq為電阻R2串接熱敏電阻RT於節點N1與接地端GND之間後，再並聯遲滯電路200於節點N1與接地端GND之間。同樣地，節點N2與接地端GND之間可視為一等效電路R4_eq。因等效電路R2_eq中包含有並聯遲滯電路200的結構，故熱敏電阻RT需大於電阻R42一特定阻值才能使第一電壓V1大於第二電壓V2。換句話說，待周圍溫度T下降至一第二溫度T2時(第二溫度T2低於第一溫度T1)，使得第一電壓V1大於第二電壓V2，此時比較器COMP所產生輸出訊號Vout才回復為高電位V_H。

具體來說，遲滯電路200所達成的遲滯效果可參考第4A圖，第4A圖為本發明實施例輸出訊號Vout對周圍溫度T變化之示意圖。在第4A圖中，路徑p1為周圍溫度遞增時，輸出訊號Vout之對應變化路徑，以實線表 示；路徑p2為周圍溫度遞減時，輸出訊號Vout之對應變化路徑，以虛線表示。在室溫環境下，比較器COMP產生之輸出訊號Vout為高電位V_H。當周圍溫度T上升而高於第一溫度T1時，比較器COMP轉態以輸出低電位V_L之輸出訊號Vout，其輸出訊號Vout之變化方式如路徑p1所示。待周圍溫度T下降而低於第二溫度T2時，比較器COM輸出高電位V_H之輸出訊號Vout，其輸出訊號Vout之變化方式如路徑p2所示。而輸出訊號Vout及周圍溫度T對時間t之關係曲線可進一步參考第4B圖。在第4B圖中，曲線c1表示周圍溫度T對時間t之關係曲線，曲線c2表示輸出訊號Vout對時間t之關係曲線，如第4B圖中曲線c1、c2所示，同樣的，當周圍溫度T上升至於高於第一溫度T1時，比較器COMP輸出之輸出訊號Vout由高電位V_H轉態成為低電位V_L，待周圍溫度T下降而低於第二溫度T2時，比較器COMP輸出之輸出訊號Vout才得以由低電位V_L恢復成為高電位V_H。遲滯電路200的目的在於確認特定元件之溫度以降至正常範圍之後，才恢復輸出訊號Vout為高電位V_H。

因此，除了在周圍溫度T大於第一溫度T1時將輸出訊號Vout拉 低為低電位V_L之外，過溫度偵測電路20更利用遲滯電路200，待周圍溫度T降至正常範圍(低於第二溫度T2)之後，才恢復輸出訊號Vout為高電位V_H。如此可避免頻繁地開關機，免得造成系統電路更多的損耗。另外，在遲滯電路200中，二極體D係作為開關單元，但不限於此，凡可於輸出訊號Vout為低電位V_L時導通，並於輸出訊號Vout為高電位V_H時關閉之電子元件皆可用於遲滯電路200。另外，電阻R1~R4、R41之阻值並不限於上述之例，可視實際情況據以變化或修飾。

綜上所述，本發明之過溫度偵測電路設置於特定元件附近，以偵 測特定元件的周圍溫度是否已超過正常範圍，避免特定元件因製成不良等因素造成過溫現象而燒毀。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所 做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧過溫度偵測電路

100‧‧‧第一分壓電路

102‧‧‧第二分壓電路

R1~R4、R41、R5‧‧‧電阻

RT‧‧‧熱敏電阻

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

Vcc‧‧‧系統電壓

Vout‧‧‧輸出訊號

GND‧‧‧接地端

COMP‧‧‧比較器

Claims (5)

1. 一種過溫度偵測電路，包含有：一第一分壓電路，包含有複數個電阻，用來輸出一第一電壓，該複數個電阻中其中之一電阻為熱敏電阻；一第二分壓電路，包含有複數個電阻，用來輸出一第二電壓；一比較器，包含有一第一輸入端，耦接於第一分壓電路，用來接收該第一電壓，一第二輸入端，耦接於第二分壓電路，用來接收該第二電壓，以及一輸出端，該比較器根據該第一電壓與該第二電壓由該輸出端輸出一輸出訊號；以及一遲滯電路，耦接於該比較器之該第一輸入端與該輸出端之間，該遲滯電路包含有一遲滯電阻及一開關單元，其中該遲滯電阻與該開關單元串接成一序列；其中，當該過溫度偵測電路之一周圍溫度高於一第一溫度時，該比較器所輸出之該輸出訊號由一第一電位轉變成為一第二電位。
2. 如請求項1所述之過溫度偵測電路，其中當該過溫度偵測電路之該周圍溫度高於該第一溫度時，該第一電壓小於該第二電壓，該比較器之該輸出訊號為該第二電位時，該開關單元導通。
3. 如請求項1所述之過溫度偵測電路，其中當該過溫度偵測電路之該周圍溫度低於一第二溫度時，該第一電壓大於該第二電壓，該比較器之該輸出訊號為該第一電位，該開關單元關閉。
4. 如請求項3所述之過溫度偵測電路，其中該第二溫度低於該第一溫度。
5. 如請求項1所述之過溫度偵測電路，其中該開關單元為一二極體。