TWI698130B - 溫度計算參數提供電路、溫度計算參數提供方法以及溫度監控方法 - Google Patents

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Abstract

一種溫度計算參數提供電路，用以產生感測電壓值以及校正電壓值來做為一目標電子裝置的溫度計算參數，包含：一參數計算電路，用以計算一參考電壓來產生參考電壓值，該參考電壓為串聯該目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓，以及計算該目標電子裝置之一跨壓的該感測電壓來產生該些感測電壓值；一參考溫度感測電路，用以感測該參考電阻的一現今參考溫度；以及一校正電路，用以根據一校正函數以及該現今參考溫度來校正該些參考電壓值以產生該些校正電壓值。校正函數對應於該參考電阻的一電阻溫度變化函數。

Description

溫度計算參數提供電路、溫度計算參數提供方法以及溫度監 控方法
本發明有關溫度計算參數提供電路、溫度計算參數提供方法以及溫度監控方法，特別有關於可即時校正溫度所引起的電壓變化的溫度計算參數提供電路、溫度計算參數提供方法以及溫度監控方法。
現代電子裝置體積越來越小，因此電子裝置中喇叭的體積也相對應的越來越小。但在體積變小的狀態下，喇叭仍須具有一定程度的表現，因此其功率(例如其操作電壓或操作電流)常常會被調得較高。為了避免喇叭中的音圈(voice coil)因為高功率造成高溫而損毀，常常會以一溫度監控系統來控制其溫度。
然而習知的溫度監控系統具有一些缺點。舉例來說，習知的溫度監控系統會須要喇叭的感測電壓值、感測電流值以及溫度監控系統或喇叭的部份元件溫度來進行溫度監控，因此須要較多的傳收端(例如腳位)來傳收感測電壓值、感測電流值以及溫度，會增加積體電路的面積以及相關配線的複雜度。此外，感測電壓值、感測電流值以及溫度的傳收必須同步，否則會造後後續計算的錯誤。而且，習知的溫度監控系統須依照三個參數來計算音圈溫度，增加其 計算的複雜度，且溫度的傳送也會佔掉資料傳送的頻寬，降低溫度監控動作的速度。
因此，本發明一目的為提供一種溫度計算參數提供電路以及溫度計算參數提供方法，其可即時的校正因為溫度引起的電壓變化。
本發明另一目的為提供一種溫度監控方法，其可即時的校正因為溫度引起的電壓變化。
本發明一實施例提供了一種溫度計算參數提供電路，用以產生感測電壓值以及校正電壓值來做為一目標電子裝置的溫度計算參數，包含：一參數計算電路，耦接至該目標電子裝置，用以計算一參考電壓來產生參考電壓值，該參考電壓為串聯該目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓，以及計算該目標電子裝置之一跨壓的該感測電壓來產生該些感測電壓值；一參考溫度感測電路，耦接該參考電阻，用以感測該參考電阻的一現今參考溫度；以及一校正電路，耦接該參數計算電路以及該參考溫度感測電路，用以根據一校正函數以及該現今參考溫度來校正該些參考電壓值以產生該些校正電壓值。其中該校正函數對應於該參考電阻的一電阻溫度變化函數。
本發明其他實施例提供了對應前述電路的溫度計算參數提供方法以及應用前述電路的溫度監控系統。
根據前述實施例，由於利用校正電路在溫度計算參數提供電路輸出參考電壓值便進行校正，溫度計算參數提供電路不須另外輸出溫度給溫度監控電路，因此可改善習知技術中須要三組獨立的傳收端來傳收溫度計算所須資訊的問題，也不須針對三種溫度計算所須資訊設計同步機制，也降低了所須頻寬。且溫度監控電路只須根據兩種溫度計算所須資訊來計算溫度，降低了其運算的 複雜度。然請留意，本發明的涵蓋範圍不限於應用在解決這些問題。
100:溫度計算參數提供電路
101:參考溫度感測電路
103:參數計算電路
105:校正電路
201:類比輸入訊號提供電路
203:參考電壓值產生電路
205:感測電壓值產生電路
301:數位類比轉換器
303:放大器
400:溫度監控系統
401:溫度監控電路
Rr:參考電阻
Rv:音圈電阻
SP:喇叭
第1圖繪示了根據本發明一實施例的溫度計算參數提供電路的方塊圖。
第2圖繪示了根據本發明一實施例，第1圖所示的參數計算電路的詳細結構的方塊圖。
第3圖繪示了根據本發明一實施例，第1圖所示的參數計算電路的進一步詳細結構的電路圖。
第4圖繪示了據本發明一實施例的溫度監控系統的方塊圖。
第5圖繪示了據本發明一實施例的溫度計算參數提供方法的流程圖。
以下將以多個實施例來描述本發明的內容。然請留意，在維持相同功能的前提下，各實施例中的元件可分割為更多元件，或整合為較少元件。此外，以下實施例是以感測喇叭音圈的溫度為例子來說明，但本發明所提供的內容可運用在任何具有隨溫度變化的電阻值的目標電子裝置上，此目標電子裝置可包含單一元件(例如電阻)或是多個元件。
第1圖繪示了根據本發明一實施例的溫度計算參數提供電路的方塊圖。如第1圖所示，喇叭SP包含一音圈，音圈電阻Rv為音圈的等效電阻。由於音圈可由金屬例如銅等來製成(但不限定)，此情況下等效電阻會跟溫度成線性關係。因此，在這樣的實施例中，只要得知音圈電阻Rv在特定溫度(例如25度)的電阻值，便可根據音圈電阻Rv的現今電阻值計算出音圈的現今溫度。
參數計算電路103會計算流過音圈電阻Rv的感測電流It以及為音圈電 阻Rv跨壓的感測電壓Vt。然後在一實施例中，會產生感測電壓值VtV以及校正電壓值CVrV給溫度監控電路(未繪示在第1圖中)來做為溫度計算參數。溫度監控電路會根據感測電壓值VtV以及校正電壓值CVrV計算出音圈電阻Rv的現今電阻值並據以計算出音圈溫度。
溫度計算參數提供電路100包含了一參考溫度感測電路101、一參數計算電路103以及一校正電路105。在此實施例中，會串聯一參考電阻Rr至喇叭Sp的音圈，如前所述，音圈電阻Rv為音圈的等效電阻，因此在後續描述中，音圈均以音圈電阻Rv來表示。
參考溫度感測電路101耦接參考電阻Rr以及校正電路105，用以感測參考電阻Rr的一現今參考溫度Tcr並提供給校正電路105。參數計算電路103耦接至參考電阻Rr以及音圈電阻Rv，用以計算一參考電壓Vr來產生參考電壓值VrV，參考電壓Vr為參考電阻Rr的一跨壓，並計算為音圈電阻Rv之一跨壓的感測電壓Vt來產生感測電壓值VtV。校正電路105耦接參數計算電路103，用以根據一校正函數以及現今參考溫度Tcr來校正參考電壓值VrV以產生校正電壓值CVrV。其中校正函數對應於參考電阻Vr的一電阻溫度變化函數。校正電路105可為單純的硬體，例如包含多個邏輯閘的電路，或是軔體，例如在處理器中寫入程式。
在一實施例中，前述電阻溫度變化函數為Rr(T1)=Rr(T0)×(1+αs(T1-T0))。其中T0為參考電阻Rr的一初始參考溫度(例如25度)而T1為現今參考溫度(即前述的現今參考溫度Tcr)，Rr(T1)以及Rr(T0)分別代表參考電阻Rr在溫度為T1和T0時的電阻值，αs為參考電阻Rr的溫度係數(temperature coefficient)。αs可跟音圈的材質或是製程有關。在一實施例中，校正電路105將參考電壓值VrV除以(1+αs(T1-T0))來校正參考電壓值VrV以產生校正電壓值CVrV。若不校正參考電壓值VrV，參考電阻Rr的電阻值會因為溫度而變化，會影響到音圈溫度的計算。
如前所述，喇叭的音圈可取代為其他目標電子裝置。然而，由於不同目標電子裝置其電阻溫度變化函數可能有所不同，校正電路105可相對應的採取不同的校正方式。舉例來說，校正電路105可預先紀錄一查找表，此查找表是根據電阻溫度變化函數來建成，其包含了何種溫度下該採用何種校正值，校正電路105可根據此查找表對參考電壓值VrV進行各種加或減的運算來校正。簡單來說，校正電路105可根據電阻溫度變化函數以及現今參考溫度來產生校正電壓值CVrV，以反應出參考電阻Rr因為溫度而產生的電阻變化所產生的效應。此類變化均應包含在本發明的範圍內。
以下將詳細說明為何將參考電壓值VrV除以(1+αs(T1-T0))可抵消掉參考電阻Rr的電阻值因為溫度而變化的影響，然請留意，以下算式僅用以說明將參考電壓值VrV除以(1+αs(T1-T0))的好處，並非用以限定本發明所提出的溫度計算參數提供電路的運算流程。
如前所述，參考電阻Rr的電阻溫度變化函數為Rr(T1)=Rr(T0)×(1+αs(T1-T0))，因此參考電阻Rr的溫度為T1時，流經參考電阻Rr的電流如以下式(1)所示：
Figure 107146055-A0305-02-0008-10
在初始參考溫度T0時，音圈電阻Rv的跨壓Vt以及參考電阻Rr的跨壓Vr相除可得到式(2)：
Figure 107146055-A0305-02-0008-11
在現今參考溫度T1時，音圈電阻Rv的跨壓Vt以及參考電阻Rr的跨壓Vr相除可得到式(3)：
Figure 107146055-A0305-02-0008-3
將式(3)除以式(2)可得式(4)：
Figure 107146055-A0305-02-0009-4
而因為Rr(T1)=Rr(T0)×(1+αs(T1-T0))，因此式(4)可轉換為式(5)：
Figure 107146055-A0305-02-0009-5
而由式(5)可得式(6)：
Figure 107146055-A0305-02-0009-6
由式(6)可知，音圈電阻Rv在現今參考溫度T1時的電阻Rv(T1)除了參考電壓Vr和感測電壓Vt之外，會受到(1+αs(T1-T0))的影響。若不予以校正會計算出錯誤的音圈電阻Rv(T1)。在習知的溫度監控系統中，須將音圈電阻Rv的溫度傳送給外部的溫度監控電路，如此會有習知技術的缺點，也就是須要較多的傳收端(例如腳位)來傳收感測電壓值、感測電流值以及溫度，且感測電壓值、感測電流值以及溫度的傳收必須同步，以及溫度監控電路須依照三個參數來計算音圈溫度的問題。
請再參照第1圖，由於參考電阻Rr和音圈電阻Rv是串聯的，流過的電流會相同，所以在同一溫度下參考電阻Rr和音圈電阻Rv的電壓比，例如
Figure 107146055-A0305-02-0009-12
，可代表其電阻值比例。因此若可抵消掉參考電阻Rr因溫度產生的電阻變化，讓參考電阻Rr可視為具一固定電阻值的電阻，則可根據參考電阻Rr和音圈電阻Rv同一溫度下的電壓比計算出音圈電阻Rv的電阻值，進而求得音圈溫度。
由於Rr(T1)=Rr(T0)×(1+αs(T1-T0))，前述式(3)可轉換為式(7)。
Figure 107146055-A0305-02-0010-7
因此，若將Vr(T1)除以(1+αs(T1-T0))來產生參考電阻Rr的溫度為T1時的校正電壓CVr(T1)，則式(7)會變成式(8)，其中
Figure 107146055-A0305-02-0010-13
：
Figure 107146055-A0305-02-0010-9
也就是說，校正電壓CVr(T1)已反應出參考電阻Rr在現今參考溫度T1下的電阻變化，因此在式(8)中，只要量測到Vt(T1)、Vr(T1)並得知為固定值的Rr(T0)，並將Vr(T1)校正為CVr(T1)，便可得到已反應出參考電阻Rr在現今參考溫 度T1下的電阻變化的
Figure 107146055-A0305-02-0010-14
，無須再提供溫度給溫度監控電路來做校正，可改善 習知技術中的缺點。且
Figure 107146055-A0305-02-0010-15
與
Figure 107146055-A0305-02-0010-16
僅差別在Vr(T1)是否除以(1+αs(T1-T0))，其 值相同，因此可據此求得音圈溫度。
第2圖繪示了根據本發明一實施例，第1圖所示的參數計算電路103的詳細結構的方塊圖。還請留意，為了簡化圖式，有些元件的端點未予標示，但從圖式以及說明書描述內容可明確得知所指端點為何。如第3圖所示，參數計算電路103包含了一類比輸入訊號提供電路201、一參考電壓值產生電路203以及一感測電壓值產生電路205。
類比輸入訊號提供電路201用以提供一輸入訊號INs給參考電阻Rr和音圈電阻Rv來產生參考電壓Vr以及感測電壓Vt。詳細言之，類比輸入訊號提供電路201包含一第一輸入端IN1以及一第二輸入端IN2，第一輸入端IN1耦接參考電阻Rr的一第一端，而參考電阻Rr的一第二端耦接音圈電阻Rv的一第一端，且第二輸入端IN2耦接音圈電阻Rv的一第二端。類比輸入訊號提供電路201在第一輸入端IN1提供輸入訊號INs給參考電阻Rr和音圈電阻Rv來產生參考電壓Vr以及感測電壓Vt。
參考電壓值產生電路203包含一第一輸入端IN1r以及一第二輸入端 IN2r，第一輸入端IN1r以及第二輸入端IN2r分別耦接參考電阻Rr的第一端以及第二端，用以接收參考電壓Vr並據以產生參考電壓值VrV。感測電壓值產生電路205包含一第一輸入端IN1t以及一第二輸入端IN2t，第一輸入端IN1t以及第二輸入端IN2t分別耦接音圈電阻Rv的第一端以及第二端，用以接收感測電壓Vt並據以產生感測電壓值VtV。
類比輸入訊號提供電路201、參考電壓值產生電路203以及一感測電壓值產生電路205可藉由各種電路來實現。第3圖繪示了根據本發明一實施例，第1圖所示的參數計算電路103的進一步詳細結構的電路圖。如第3圖所示，類比輸入訊號提供電路201包含一數位類比轉換器(Digital to Analog Converter，DAC)301以及放大器(Amp)303。數位類比轉換器301可將一數位訊號轉換成類比訊號，然後放大器303可將此類比訊號放大來產生輸入訊號INs。而在第3圖的實施例中，參考電壓值產生電路203以及感測電壓值產生電路205均為類比數位轉換器(Analog to digital converter，ADC)。然請留意，第2圖和第3圖的電路結構均只用以舉例說明，並非用以限定本發明。
第4圖繪示了據本發明一實施例的溫度監控系統400的方塊圖。如第4圖所示，溫度監控系統400包含了前述的溫度計算參數提供電路100以及溫度監控電路401。溫度計算參數提供電路100如前述般產生感測電壓值VtV以及校正電壓值CVrV並傳送給溫度監控電路401。溫度監控電路401會根據感測電壓值VtV以及校正電壓值CVrV來計算出喇叭音圈的溫度，並在喇叭音圈溫度高於臨界值時限制喇叭SP的功率(例如降低其操作電壓或操作電流)。
在一實施例中，由於溫度監控電路401是根據感測電壓Vt以及校正電壓CVr的比值來計算出音圈電阻Rv的值並根據已紀錄的溫度電阻變化關係來據以計算出音圈溫度。但並不限定以此種方式來計算出音圈溫度。
在一實施例中，溫度計算參數提供電路100和溫度監控電路401是獨 立的積體電路，在此情況下溫度計算參數提供電路100和溫度監控電路401僅須要兩組資料傳送端和資料接收端，資料傳送端和資料接收端可為腳位或是任何可傳收資料的介面，因此可改善習知溫度監控系統的問題。
根據前述實施例，可得到一溫度計算參數提供方法，包含如第5圖所示的步驟：步驟501
計算一參考電壓來產生參考電壓值VrV，參考電壓為串聯目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓(例如第2圖中的Vr)，以及計算目標電子裝置之一跨壓的感測電壓(例如第2圖中的Vt)來產生感測電壓值VtV。
步驟503
感測參考電阻的一現今參考溫度Tcr。
步驟505
根據一校正函數以及現今參考溫度Tcr來校正參考電壓值VrV以產生校正電壓值CVrV。
其中校正函數對應於參考電阻的一電阻溫度變化函數。其他詳細步驟已揭露於前述實施例中，故在此不再贅述。
若第5圖的方法應用於溫度監控方法上，則更包含根據感測電壓值VtV以及校正電壓值CVrV計算目標電子裝置的溫度並在溫度超過一臨界值時調整目標電子裝置的功率。
根據前述實施例，由於利用校正電路在溫度計算參數提供電路輸出參考電壓值便進行校正，溫度計算參數提供電路不須另外輸出溫度給溫度監控電路，因此可改善習知技術中須要三組獨立的傳收端來傳收溫度計算所須資訊 的問題，也不須針對三種溫度計算所須資訊設計同步機制，也降低了所須頻寬。且溫度監控電路只須根據兩種溫度計算所須資訊來計算溫度，降低了其運算的複雜度。然請留意，本發明的涵蓋範圍不限於應用在解決這些問題。
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。
100:溫度計算參數提供電路
101:參考溫度感測電路
103:參數計算電路
105:校正電路
Rr:參考電阻
Rv:音圈電阻
SP:喇叭

Claims (9)

  1. 一種溫度計算參數提供電路，用以產生感測電壓值以及校正電壓值來做為一目標電子裝置的溫度計算參數，包含：一參數計算電路，耦接至該目標電子裝置，用以計算一參考電壓來產生參考電壓值，該參考電壓為串聯該目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓，以及計算該目標電子裝置之一跨壓的該感測電壓來產生該感測電壓值；一參考溫度感測電路，耦接該參考電阻，用以感測該參考電阻的一現今參考溫度；以及一校正電路，耦接該參數計算電路以及該參考溫度感測電路，用以根據一校正函數以及該現今參考溫度來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值；其中該校正函數對應於該參考電阻的一電阻溫度變化函數；其中該校正電路將該參考電壓值除以(1+αs(T1-T0))來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值，其中T0為該參考電阻的一初始參考溫度而T1為該現今參考溫度，αs為該參考電阻的一溫度係數。
  2. 如請求項1所述的溫度計算參數提供電路，其中該校正電路根據該電阻溫度變化函數以及該現今參考溫度來產生該校正電壓值，該校正電壓值反應出該參考電阻因為溫度而產生的電阻變化。
  3. 如請求項1所述的溫度計算參數提供電路，其中該電阻溫度變化函數為Rr(T1)=Rr(T0)×(1+αs(T1-T0))，Rr(T1)以及Rr(T0)分別代表該參考電阻在溫度為T1和T0時的電阻值。
  4. 如請求項1所述的溫度計算參數提供電路，該參數計算電路包含：一類比輸入訊號提供電路，包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端耦接該參考電阻的一第一端，該參考電阻的一第二端耦接該目標電子裝置的一第一端，且該第二輸入端耦接該目標電子裝置的一第二端，該類比輸入訊號提供電路在該第一輸入端提供一輸入訊號給該參考電阻和該目標電子裝置來產生該參考電壓以及該感測電壓，且該感測電壓為該目標電子裝置的該第一端和該第二端的跨壓。
  5. 如請求項4所述的溫度計算參數提供電路，該參數計算電路更包含：一參考電壓值產生電路，包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端以及該第二輸入端分別耦接該參考電阻的該第一端以及該第二端，用以接收該參考電壓並據以產生該參考電壓值；以及一感測電壓值產生電路，包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端以及該第二輸入端分別耦接該目標電子裝置的該第一端以及該第二端，用以接收該感測電壓並據以產生該感測電壓值。
  6. 如請求項5所述的溫度計算參數提供電路，設置於一積體電路，該積體電路具有兩資料傳送端用以分別輸出該感測電壓值以及該校正電壓值，且該積體電路不輸出該現今參考溫度的值。
  7. 如請求項1所述的溫度計算參數提供電路，其中該目標電子裝置的電阻值與溫度成線性關係，且該目標電子裝置為一喇叭的一音圈。
  8. 一種溫度計算參數提供方法，用以產生感測電壓值以及校正電壓值來做為一目標電子裝置的溫度計算參數，包含：(a)計算一參考電壓來產生參考電壓值，該參考電壓為串聯該目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓，以及計算該目標電子裝置之一跨壓的該感測電壓來產生該感測電壓值；(b)感測該參考電阻的一現今參考溫度；以及(c)根據一校正函數以及該現今參考溫度來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值；其中該校正函數對應於該參考電阻的一電阻溫度變化函數；其中該步驟(c)將該參考電壓值除以(1+αs(T1-T0))來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值，其中T0為該參考電阻的一初始參考溫度而T1為該現今參考溫度，αs為該參考電阻的一溫度係數。
  9. 一種溫度監控方法，用以產生感測電壓值以及校正電壓值來做為一目標電子裝置的溫度計算參數並監控該目標電子裝置的溫度，包含：(a)計算一參考電壓來產生參考電壓值，該參考電壓為串聯該目標電子裝置的一參考電阻的一跨壓，以及計算該目標電子裝置之一跨壓的該感測電壓來產生該感測電壓值；(b)感測該參考電阻的一現今參考溫度；(c)根據一校正函數以及該現今參考溫度來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值；以及(d)根據該感測電壓值以及該校正電壓值計算該溫度並在該溫度超過一臨界值時調整該目標電子裝置的功率；其中該校正函數對應於該參考電阻的一電阻溫度變化函數； 其中該步驟(c)將該參考電壓值除以(1+αs(T1-T0))來校正該參考電壓值以產生該校正電壓值，其中T0為該參考電阻的一初始參考溫度而T1為該現今參考溫度，αs為該參考電阻的一溫度係數。
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