TWI614485B - 溫度感測裝置及其溫度感測方法 - Google Patents

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Abstract

一種溫度感測裝置及其溫度感測方法。電流源電路提供測試電流至溫度感測負載，以使溫度感測負載反應測試電流產生測試電壓。處理電路依據測試電壓判斷溫度感測負載的類型，並依據溫度感測負載的類型以及溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度。

Description

溫度感測裝置及其溫度感測方法
本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種溫度感測裝置及其溫度感測方法。
溫度感測器是將溫度轉換為數位資訊的一種電子裝置，其被廣泛應用在各種電子設備中。
溫度感測器具有許多種類，例如一種半導體類型的溫度感測器可利用負溫度係數或正溫度係數(亦即，與絕對溫度成反比或成正比)的熱敏電阻來量測環境溫度，亦即藉由熱敏電阻反應溫度所產生的電壓變化來進行溫度感測。又或者是，利用二極體元件隨溫度變化而改變其導通電壓的特性來獲得溫度資訊。雖然不同種類的溫度感測器皆透過電性信號來表示其所量測到的溫度資訊，然由於不同的溫度量測元件隨溫度變化的特性不同，因此溫度感測器必須配合不同特性的溫度量測元件進行設計，以避免溫度感測晶片錯誤解讀溫度量測元件所提供的電性信號，而出現溫度量測結果錯誤的情形。
本發明提供一種溫度感測裝置及其溫度感測方法，可自動地依據溫度量測負載的類型進行溫度量測，以獲得正確的溫度量測結果。
本發明的溫度感測裝置包括電流源電路以及處理電路。電流源電路耦接溫度感測裝置的感測電壓輸入端，感測電壓輸入端用以耦接溫度感測負載，電流源電路提供測試電流至溫度感測負載，溫度感測負載反應測試電流產生測試電壓至感測電壓輸入端。處理電路耦接電流源電路與感測電壓輸入端，依據測試電壓判斷溫度感測負載的類型，並依據溫度感測負載的類型以及溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度。
在本發明的一實施例中，上述的溫度感測負載耦接於感測電壓輸入端與接地之間，溫度感測負載為熱敏電阻或溫度感測二極體，溫度感測裝置更包括參考電壓源以及電阻。參考電壓源耦接處理電路。電阻耦接參考電壓源的輸出端與感測電壓輸入端之間，其中當處理電路依據測試電壓判斷出溫度感測負載為熱敏電阻時，處理電路控制電流源電路停止輸出電流，並控制參考電壓源輸出參考電壓，以於電阻與熱敏電阻的共同接點產生溫度感測電壓，當處理電路依據測試電壓判斷出溫度感測負載為溫度感測二極體時，處理電路禁能參考電壓源，並控制電流源電路產生操作電流至溫度感測二極體，以使溫度感測二極體反應操作電流產生溫度感測電壓。
在本發明的一實施例中，上述的電流源電路包括第一可變電流源、第二可變電流源以及多工器。第一可變電流源產生測試電流。第二可變電流源產生操作電流。多工器耦接處理電路、第一可變電流源與第二可變電流源，受控於處理電路以決定是否將測試電流或操作電流輸出至溫度感測負載。
在本發明的一實施例中，上述的操作電流大於測試電流。
在本發明的一實施例中，上述的溫度感測裝置更包括放大電路，其耦接於處理電路與感測電壓輸入端之間，對測試電壓與溫度感測電壓進行信號放大。
本發明亦提供一種溫度感測裝置的溫度感測方法，包括下列步驟。提供測試電流至溫度感測負載，以使溫度感測負載反應測試電流產生測試電壓至溫度感測裝置的感測電壓輸入端。依據測試電壓判斷溫度感測負載的類型。依據溫度感測負載的類型以及溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度。
在本發明的一實施例中，上述的溫度感測負載耦接於感測電壓輸入端與接地之間，溫度感測負載為熱敏電阻或溫度感測二極體，其中若溫度感測負載為熱敏電阻，輸出參考電壓給熱敏電阻，以產生溫度感測電壓，若溫度感測負載為溫度感測二極體，提供操作電流給溫度感測二極體，以使溫度感測二極體反應操作電流產生溫度感測電壓。
在本發明的一實施例中，上述的操作電流大於測試電流。
基於上述，本發明實施例的電流源電路提供測試電流至溫度感測負載，以使溫度感測負載反應測試電流產生測試電壓。處理電路依據測試電壓判斷溫度感測負載的類型，並依據溫度感測負載的類型以及溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度，以獲得正確的溫度量測結果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖，請參照圖1。溫度感測裝置100可例如為溫度感測晶片，其包括電流源電路102以及處理電路104，電流源電路102耦接溫度感測裝置100的感測電壓輸入端TIN，感測電壓輸入端TIN用以耦接溫度感測負載106。電流源電路102可提供測試電流至溫度感測負載106，以使溫度感測負載106反應測試電流產生測試電壓至感測電壓輸入端TIN。處理電路104耦接電流源電路102與感測電壓輸入端TIN，處理電路104可依據溫度感測負載106反應測試電流所輸出的測試電壓判斷溫度感測負載的類型，並依據溫度感測負載106的類型以及溫度感測負載106感測環境溫度所產生的溫度感測電壓判斷溫度感測電壓對應的溫度。
如此藉由輸出測試電流給溫度感測負載106，並依據溫度感測負載106反應測試電流所輸出的測試電壓判斷溫度感測負載的類型，即可使處理電路104依據溫度感測負載106的元件特性正確地解讀溫度感測負載106所提供的溫度感測電壓，而可獲得正確的溫度量測結果。
圖2是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖，請參照圖2。進一步來說，上述溫度感測負載106可例如以圖2所示的熱敏電阻RT1或溫度感測二極體D1來實施，然不以此為限。當熱敏電阻RT1或溫度感測二極體D1作為溫度感測負載106時，其耦接於感測電壓輸入端TIN與溫度感測裝置200的接地腳位AGND之間(其中電壓輸入端TIN與接地腳位AGND分別作為溫度感測裝置200的差動信號腳位D+與D-)。另外，在本實施例中溫度感測裝置200還包括參考電壓源202以及電阻R1，參考電壓源202連接至溫度感測裝置200的參考電壓腳位VREF，而電阻R1耦接於參考電壓源202與感測電壓輸入端TIN之間。在本實施例中，電阻R1為配置於溫度感測裝置200外，然不以此為限，在部分實施例中，電阻R1亦可配置於溫度感測裝置200內。電流源電路102在本實施例中可例如以兩個電流源I1、I2以及開關電路SW1來實施，其中開關電路SW1耦接電流源I1、I2、處理電路104以及感測電壓輸入端TIN。
處理電路104可控制開關電路SW1將電流源I1、I2至少其一連接至感測電壓輸入端TIN，以提供測試電流給溫度感測負載106(例如熱敏電阻RT1或溫度感測二極體D1)，以使溫度感測負載106反應測試電流提供測試電壓至感測電壓輸入端TIN。處理電路104依據測試電壓判斷溫度感測負載106的類型，其中不同類型的溫度感測負載106反應溫度所產生的測試電壓不同，例如熱敏電阻RT1所提供的測試電壓約為0.1伏特，而溫度感測二極體D1所提供的測試電壓約為0.5~0.7伏特。
舉例來說，當處理電路104依據測試電壓判斷出溫度感測負載106為熱敏電阻RT1時，處理電路104控制開關電路SW1斷開電流源I1、I2與感測電壓輸入端TIN間的連接，以使電流源電路102停止輸出電流。處理電路104並控制參考電壓源202透過參考電壓腳位VREF輸出參考電壓至感測電壓輸入端TIN，以於電阻R1與熱敏電阻RT1的共同接點產生溫度感測電壓，使處理電路104可依據溫度感測電壓判斷熱敏電阻RT1所感測到的環境溫度。
此外，若處理電路104依據測試電壓判斷出溫度感測負載106為溫度感測二極體D1，則處理電路104可禁能參考電壓源202輸出參考電壓，並且開關電路SW1將電流源I1、I2至少其一連接至感測電壓輸入端TIN，以控制電流源電路產生操作電流至溫度感測二極體D1，而使溫度感測二極體D1反應操作電流產生溫度感測電壓，如此處理電路104便可依據溫度感測電壓判斷溫度感測二極體D1所感測到的環境溫度。值得注意的是，通常在測試溫度感測負載106的類型時，所需提供給溫度感測負載106的電流(亦即測試電流，其可例如為1µA~5µA，然不以此為限)較進行溫度感測時所需提供的電流(亦即操作電流)要小，可使電流源I1、I2具有不同的電流輸出大小，配合控制開關電路SW1的導通狀態來調整輸出至溫度感測負載106的電流大小。例如在進行溫度感測負載106的類型測試時將具有較小電流的電流源連接至感測電壓輸入端TIN，亦或是在進行溫度量測時，將電流源I1、I2皆連接至感測電壓輸入端TIN。然不以此為限，在部分實施例中，測試電流也可與操作電流相同，且測試電流也可比操作電流要大。
值得注意的是，在部分實施例中，感測電壓輸入端TIN可能並未連接至任何溫度感測負載106，此時處理電路104感測到的電壓可能為電流源I1、I2的電源電壓。在其它實施例中，感測電壓輸入端TIN亦可能出現短路的情形，此時處理電路104感測到的電壓可能接地電壓或是應用溫度感測裝置的電子裝置的系統電壓，由於感測電壓輸入端TIN出現短路的情形為不正常的現象，此時處理電路104可輸出通知信息給應用溫度感測裝置的電子裝置，使其執行必要的安全措施，例如進入關機狀態。
圖3是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖，請參照圖3。本實施例的溫度感測裝置300與圖2的溫度感測裝置200的不同之處在於，本實施例的溫度感測裝置300更包括放大電路302，其耦接於處理電路104與感測電壓輸入端TIN之間。放大電路302可放大來自溫度感測負載106的測試電壓與溫度感測電壓，並將其提供給處理電路104進行信號的類比數位轉換以及溫度判別等信號處理。而且本實施例的電阻R1配置於溫度感測裝置300內。此外圖3也示例了溫度感測負載106為溫度感測二極體D1或熱敏電阻RT1的情形。
圖4是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖，請參照圖4。本實施例的溫度感測裝置400與圖2的溫度感測裝置200的不同之處在於，在本實施例中，溫度感測裝置400的電流源電路可包括可變電流源402以及可變電流源404以及開關電路SW3，其中可變電流源402可例如以圖2的電流源電路102來實施。另外可變電流源404可包括多個電流源IG0~IGN以及開關電路SW2，其中開關電路SW2耦接於電流源IG0~IGN與開關電路SW3之間，而開關電路SW3則耦接於與開關電路SW1、SW2與感測電壓輸入端TIN之間。如上所述，在測試溫度感測負載106的類型時，所需提供給溫度感測負載106的電流(亦即測試電流)較進行溫度感測時所需提供的電流(亦即操作電流)要小，在本實施例中，藉由兩個可變電流源402、404分別負責提供操作電流以及測試電流，例如可變電流源402提供操作電流，可變電流源404提供測試電流，但不限於此。且可變電流源402、404可依據溫度感測負載106(不同溫度感測負載所需的測試電流與操作電流可能不同)的特性，藉由處理電路104控制開關電路SW1、SW2的導通狀態來進行測試電流與操作電流的電流大小調整，而使溫度感測裝置400可適用於更多種具有不同特性的溫度感測負載106。另外，開關電路SW3則可用以選擇將操作電流或測試電流提供至溫度感測負載106，亦或是不提供操作電流或測試電流至溫度感測負載106。
圖5是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖，請參照圖5。本實施例的溫度感測裝置500與圖4的溫度感測裝置400的不同之處在於，本實施例的溫度感測裝置500更包括放大電路502，其耦接於處理電路104與感測電壓輸入端TIN之間。放大電路502可放大來自溫度感測負載106的測試電壓與溫度感測電壓，並將其提供給處理電路104進行信號的類比數位轉換以及溫度判別等信號處理。上述實施例的溫度感測裝置可例如應用於電腦內部晶片的溫度偵測，以進行相關的溫度控制，例如可依據溫度感測裝置提供的溫度感測結果控制散熱裝置(如風扇)進行散熱，以準確地控制電腦內部晶片溫度，避免其因過熱而影響電腦的運作效能或安全性。值得注意的是，溫度感測裝置可例如應用於其它需要準確感測溫度的裝置中，並不以電腦為限，亦可例如應用於伺服器的溫度控制。
圖6是依照本發明一實施例的一種溫度感測裝置的溫度感測方法的流程示意圖，請參照圖6。由上述實施例可知，溫度感測裝置的溫度感測方法可包括下列步驟。首先，提供測試電流至溫度感測負載，以使溫度感測負載反應測試電流產生測試電壓至溫度感測裝置的感測電壓輸入端(步驟S602)。接著，依據測試電壓判斷溫度感測負載的類型(步驟S604)，其中溫度感測負載可例如為熱敏電阻或是溫度感測二極體。例如，若判斷出溫度感測負載為熱敏電阻，可輸出參考電壓給熱敏電阻，以產生溫度感測電壓(步驟S606)，而若判斷出溫度感測負載為溫度感測二極體，則可提供操作電流給溫度感測二極體，以使溫度感測二極體反應操作電流產生溫度感測電壓(步驟S608)，其中測試電流的大小並不限定，只要測試電流與操作電流有所區分，且可讓處理電路判別出來溫度感測裝置之類型，在本實施例中，操作電流大於測試電流。最後，再依據溫度感測負載的類型以及溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度(步驟S610)。
綜上所述，本發明實施例藉由輸出測試電流給溫度感測負載，並依據溫度感測負載反應測試電流所輸出的測試電壓判斷溫度感測負載的類型，以使處理電路依據溫度感測負載的元件特性正確地解讀溫度感測負載所提供的溫度感測電壓，而可獲得正確的溫度量測結果。在部分實施例中，溫度感測裝置的電流源電路可包括用以提供操作電流可變電流源，以及用以提供測試電流的可變電流源，如此分別提供不同作用的電流源，可有效正確地判斷出溫度感測負載的類型，並在進行溫度感測時，提供足夠的電流進行溫度感測操作，而可進一步確保獲得正確的溫度量測結果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500‧‧‧溫度感測裝置
102‧‧‧電流源電路
104‧‧‧處理電路
106‧‧‧溫度感測負載
302、502‧‧‧放大電路
402、404‧‧‧可變電流源
TIN‧‧‧感測電壓輸入端
RT1‧‧‧熱敏電阻
D1‧‧‧溫度感測二極體
I1、I2‧‧‧電流源
SW1~SW3‧‧‧開關電路
R1‧‧‧電阻
IG0~IGN‧‧‧電流源
S602~S610‧‧‧溫度感測裝置的溫度感測方法的流程步驟
圖1是依照本發明一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖。 圖3是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖。 圖4是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖。 圖5是依照本發明另一實施例的一種溫度感測裝置的示意圖。 圖6是依照本發明一實施例的一種溫度感測裝置的溫度感測方法的流程示意圖。
100‧‧‧溫度感測裝置
102‧‧‧電流源電路
104‧‧‧處理電路
106‧‧‧溫度感測負載
TIN‧‧‧感測電壓輸入端

Claims (8)

  1. 一種溫度感測裝置，包括：一電流源電路，耦接該溫度感測裝置的一感測電壓輸入端，該感測電壓輸入端用以耦接一溫度感測負載，該電流源電路提供一測試電流至該溫度感測負載，該溫度感測負載反應該測試電流產生一測試電壓至該感測電壓輸入端；以及一處理電路，耦接該電流源電路與該感測電壓輸入端，依據該測試電壓判斷該溫度感測負載的類型，並依據該溫度感測負載的類型以及該溫度感測負載產生的溫度感測電壓判斷溫度，其中，若判斷該溫度感測負載為一熱敏電阻，則該處理電路依據該溫度感測電壓判斷該熱敏電阻所感測到的環境溫度，若判斷該溫度感測負載為一溫度感測二極體，則該處理電路依據該溫度感測電壓判斷該溫度感測二極體所感測到的環境溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的溫度感測裝置，其中該溫度感測負載耦接於該感測電壓輸入端與接地之間，該溫度感測裝置更包括：一參考電壓源，耦接該處理電路；以及一電阻，耦接該參考電壓源的輸出端與該感測電壓輸入端之間，其中當該處理電路依據該測試電壓判斷出該溫度感測負載為該熱敏電阻時，該處理電路控制該電流源電路停止輸出電流，並控制該參考電壓源輸出一參考電壓，以於該電阻與該熱敏電阻的共同接點產生該溫度感測電壓，當該處理電路依據該測試電壓判 斷出該溫度感測負載為該溫度感測二極體時，該處理電路禁能該參考電壓源，並控制該電流源電路產生一操作電流至該溫度感測二極體，以使該溫度感測二極體反應該操作電流產生該溫度感測電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的溫度感測裝置，其中該電流源電路包括：一第一可變電流源，產生該測試電流；一第二可變電流源，產生該操作電流；以及一多工器，耦接該處理電路、該第一可變電流源與該第二可變電流源，受控於該處理電路以決定是否將該測試電流或該操作電流輸出至該溫度感測負載。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的溫度感測裝置，其中該操作電流大於該測試電流。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的溫度感測裝置，更包括：一放大電路，耦接於該處理電路與該感測電壓輸入端之間，對該測試電壓與該溫度感測電壓進行信號放大。
  6. 一種溫度感測裝置的溫度感測方法，包括：提供一測試電流至該溫度感測負載，以使該溫度感測負載反應該測試電流產生一測試電壓至該溫度感測裝置的感測電壓輸入端；依據該測試電壓判斷該溫度感測負載的類型；以及依據該溫度感測負載的類型以及該溫度感測負載產生的溫度 感測電壓判斷溫度，其中，若判斷該溫度感測負載為一熱敏電阻，則依據該溫度感測電壓判斷該熱敏電阻所感測到的環境溫度，若判斷該溫度感測負載為一溫度感測二極體，則依據該溫度感測電壓判斷該溫度感測二極體所感測到的環境溫度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的溫度感測裝置的溫度感測方法，其中該溫度感測負載耦接於該感測電壓輸入端與接地之間，其中若該溫度感測負載為該熱敏電阻，輸出一參考電壓給該熱敏電阻，以產生該溫度感測電壓，若該溫度感測負載為該溫度感測二極體，提供一操作電流給該溫度感測二極體，以使該溫度感測二極體反應該操作電流產生該溫度感測電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的溫度感測裝置的溫度感測方法，其中該操作電流大於該測試電流。
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