一种防止车载终端内部温度过高的电路及方法与流程

1.本发明涉及车载多媒体终端技术领域，特别是一种防止车载终端内部温度过高的电路及方法。


背景技术：

2.随着汽车市场的迅速发展，车载多媒体终端在汽车上的运用越来越广泛，同时客户对于车载多媒体终端设备的娱乐功能要求也是越来越多，使得对于cpu的性能要求也在不断提高，cpu的速率也越跑越快。虽然cpu几乎都支持动态电压频率调整(dvfs)的功能，可以根据当前运行的应用程序自动调整其电压和频率，以达到降低功耗的目的，但是多媒体终端设备一般功能较多(如音视频播放功能，视频显示功能等等)，因此功耗难以降低。如果cpu处于相对高速运行，各项功能在前台或后台同时运行，功放又处于大功率输出时，就可能会导致设备内部温度过高的问题。虽然在产品设计中，会对一些主要的发热元件(一般主要为功放ic和cpu)，增加独立的散热片，来提升设备的散热效果。但是车内环境往往比较复杂，增加散热片，不一定就能达到预期的效果；而且终端设备的功能较多，内部的发热元件，不仅仅只有cpu和功放，还有ldo,pmic，视频解码芯片等，这些都会给设备带来一定的发热量，设计时，也不可能给每块发热芯片都增加上散热片。多媒体终端设备在正常工作时，如果热量不及时的从设备内部散发出去，往往会导致设备整体温度的提高，最终影响多媒体终端设备的性能稳定性，严重点可能直接导致死机；长时间在温度过高的状态下工作，也将影响整个车载多媒体终端设备的使用寿命。针对这个问题就需要一种防止车载终端内部温度过高的优化方法及电路，保证设备工作在一个相对合适的内部环境温度下，保证设备的性能稳定性，以及延长设备的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提出一种防止车载终端内部温度过高的电路及方法，能够使车载多媒体终端设备工作在一个相对合适的内部环境温度下，保证了设备的性能稳定性，同时能够延长设备的使用寿命。
4.本发明采用如下技术方案：
5.一方面，本发明一种防止车载终端内部温度过高的电路，包括：由四个电阻组成的桥式电路、运算放大器、电压比较器、mpu和和散热模块；所述四个电阻中的一个为铂热电阻，所述运算放大器的两输入端分别与所述桥式电路的两输出端相连接；所述运算放大器的输出端与所述电压比较器的一输入端相连接；所述mpu的一输入端与所述电压比较器的输出端相连接以检测所述铂热电阻阻值的变化，所述mpu与所述散热模块相连接以根据所述铂热电阻阻值的变化控制所述散热模块的开或关。
6.优选的，所述电路还包括：第二二极管；所述二极管的阳极与所述运算放大器的输出端相连接；所述二极管的阴极与所述电压比较器的一输入端相连接。
7.优选的，所述电路还包括：所述mpu与所述单刀双掷开关相连接以根据所述铂热电
阻阻值的变化控制所述单刀双掷开关动端的切换，所述散热模块根据所述单刀双掷开关动端的切换进行开或关。
8.优选的，所述散热模块包括吹风风扇和吸气式风扇。
9.优选的，所述mpu通过第二i2c接口与pmic相连接以根据所述铂热电阻阻值的变化调节mpu内核电压的大小。
10.优选的，所述mpu通过第一i2c接口与音效处理模块相连接以根据所述铂热电阻阻值的变化调节车载多媒体终端的音量。
11.优选的，所述桥式电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和pt电阻；所述第一电阻和所述pt电阻串联；所述第二电阻和所述第三电阻串联；所述运算放大器的一端与所述第一电阻和所述pt电阻的连接点相连接；所述运算放大器的另一端与所述第二电阻和所述第三电阻的连接点相连接；所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值相等；所述第三电阻的阻值等于所述pt电阻在预设温度时的阻值。
12.优选的，所述运算放大器的一端通过第五电阻和第六电阻与所述第一电阻和所述pt电阻的连接点相连接；所述第五电阻的一端与所述第一电阻和所述pt电阻的连接点相连接，所述第五电阻的另一端、所述第六电阻的一端与所述运算放大器的一端相连接；所述第六电阻的另一端接地。
13.优选的，所述电路还包括：第三稳压管和第四稳压管；所述第三稳压管的阴极与所述运算放大器的输出端相连接；所述第三稳压管的阳极接地；所述第四稳压管的阴极与所述电压比较器的一端相连接，所述第四稳压管的阳极接地。
14.另一方面，一种防止车载终端内部温度过高的方法，基于所述的防止车载终端内部温度过高的电路，包括：
15.s101，mpu定时检测与电压比较器相连接的输入端口的值是否为第一预设电平，如果为第一预设电平，转s102；否则，转s105；
16.s102，mpu将预设输出端口值置为第二预设电平，控制散热模块开启；
17.s103，mpu进行降频处理，并通过第二i2c接口控制pmic以控制mpu的内核电压至低于预设内核电压；
18.s104，mpu通过第一i2c接口与调节音效处理模块相连接以控制车载多媒体终端的音量至小于或等于预设音量；
19.s105，mpu通过第二i2c接口从pmic读取当前的内核电压，如果所述内核电压不等于预设内核电压，将预设输出端口值置为第三预设电平，控制散热模块关闭；同时，恢复预设时钟频率和预设内核电压。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
21.本发明一种防止车载终端内部温度过高的电路及方法，利用桥式电路以及铂热电阻的温度特性(其阻值会随着温度上升而匀速增长)，采用电压比较器以及i/o口的检测和控制技术以及i2c通信技术，实现了多媒体终端设备的定时过温检测和多媒体终端设备在温度过高状态下的加速定时散热，以及设备本身的功耗优化；使得多媒体终端设备内部热量能够及时散发到外部环境，同时也减少设备自身的热量产生；从而保证多媒体终端设备的性能稳定性，避免因设备的不稳定性导致的设备重启或死机。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手
段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。
23.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
24.图1为本发明的车载多媒体终端设备的电路图；
25.图2为本发明的车载多媒体终端设备的部分电路图；
26.图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
28.参见图1和2所示，一方面，本发明一种防止车载终端内部温度过高的电路，包括：由四个电阻组成的桥式电路、运算放大器u7、电压比较器u6、mpu(u3)和和散热模块；所述四个电阻中的一个为铂热电阻pt，所述运算放大器u7的两输入端分别与所述桥式电路的两输出端相连接；所述运算放大器u7的输出端与所述电压比较器u6的一输入端相连接；所述mpu(u3)的一输入端与所述电压比较器u6的输出端相连接以检测所述铂热电阻pt阻值的变化，所述mpu(u3)与所述散热模块相连接以根据所述铂热电阻pt阻值的变化控制所述散热模块的开或关。
29.进一步的，所述桥式电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和pt电阻；所述第一电阻r1和所述pt电阻串联；所述第二电阻r2和所述第三电阻r3串联；所述运算放大器u7的一端与所述第一电阻r1和所述pt电阻的连接点out1相连接；所述运算放大器u7的另一端与所述第二电阻r2和所述第三电阻r3的连接点out2相连接；所述第一电阻r1的阻值与所述第二电阻r2的阻值相等；所述第三电阻r3的阻值等于所述pt电阻在预设温度时的阻值。其中，第一电阻r1和第二电阻r2的连接点为a，a点电压为va。
30.本实施例中，第三电阻r3的阻值等于铂热电阻pt在温度为-40℃(实际运用中只需低于-30℃)时的电阻值；这样的目的为了保证多媒体终端设备正常工作时，out1处的电压大于out2处的电压；因为车规一般要求，设备工作温度范围要求在-30℃-85℃。
31.所述第一电阻r1的一端和所述第二电阻r2的一端均与电源模块u1的输出端相连接，所述电源模块u1包括了dc-dc及ldo电源部分。所述电源模块u1的输入端接外部电源b+；所述电源模块u1的控制端s1与acc检测模块u2相连接。实际运用中，acc检测模块u2可以采用光耦组合电路或三级管组合控制电路，acc检测模块u2检测到acc信号时，控制所述电源模块u1的电压开启。
32.进一步的，所述桥式电路和所述电源模块之间还设置有包括第一电感l1(磁珠)、第一电容c1和第二电容c2的一级滤波电路，以及包括第一二极管d1和第三电容c3的二级滤波电路。
33.本实施例中，所述运算放大器u7为反转放大器，所述运算放大器u7的一端通过第五电阻r5和第六电阻r6与所述第一电阻r1和所述pt电阻的连接点out1相连接；所述第五电
阻r5的一端与所述第一电阻r1和所述pt电阻的连接点相连接，所述第五电阻r5的另一端、所述第六电阻r6的一端与所述运算放大器u7的一端(正向输入端)相连接；所述第六电阻r6的另一端接地。所述运算放大器u7的反向输入端通过第四电阻r4与out2相连接，所述运算放大器u7的反向输入端通过第七电阻r7与输出端相连接。所述运算放大器u7的供电电压为vcc1。
34.所述第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7为限流电阻，第四电阻r4的阻值等于第五电阻r5的阻值，第六电阻r6的阻值等于第七电阻r7的阻值，通过改变第六电阻r6与第五电阻r5的比值，可以改变所述运算放大器u7的放大倍数。
35.所述运算放大器u7的输出端通过第八电阻r8和第二二极管d2与所述电压比较器u6相连接。所述第八电阻r8的一端与所述运算放大器u7的输出端相连接，所述第八电阻r8的另一端与所述第二二极管d2的阳极相连接；所述第二二极管d2的阴极与所述电压比较器u6的一输入端相连接。所述第八电阻r8和所述第二二极管d2的连接点与第三稳压管d3的阴极相连接，所述第三稳压管d3的阳极接地。所述电路还包括第五电容c5和第六电容c6以进行滤波。
36.所述第八电阻r8为限流电阻，所述第三稳压管d3能够保证电压不会过高。所述第五电容c5和所述第六电容c6为滤波电容，所述第二二极管d2的压降为vd，所述第二二极管d2能够使得所述运算放大器u7和所述电压比较器u6进行电压隔离。
37.本实施例中，所述电压比较器u6为同向电压比较器u6。所述电压比较器u6的正向输入端与所述第二二极管d2的阴极相连接，所述电压比较器u6的反向输入端通过第十一电阻r11与第二直流电源vcc2相连接。所述电压比较器u6的反向输出端还通过第四稳压管d4接地，所述稳压管的电压为vn。所述电压比较器u6的电源端通过第四电感l4(磁珠)与第二直流电源vcc2相连接。所述电压比较器u6的数段端通过第十二电阻与所述mpu(u3)的输入端i/o1相连接，所述电压比较器u6的接地端通过第十三电阻r13与所述mpu(u3)的输入端i/o1相连接。所述第十二电阻和所述第十三电阻r13为分压限流电阻，保证所述mpu(u3)的输入端i/o1的检测电平不会高于mpu(u3)本身的i/o供电电压。
38.具体的，所述电压比较器u6为高精度电压比较器u6，其同向输入端p点电压为vp，反向输入端n点电压为vn，vp大于vn时表示温度过高状态，vp小于等于vn时表示正常温度运行状态。所述mpu(u3)为核心系统模块，内部包含cpu、ddr3、emmc等，具有音视频编解码功能，包含双路lvds接口、hdmi接口、mipi_csi接口、以及含有wifi、蓝牙、gps等组合电路的功能，实际中运行在安卓平台下，i/o1和i/o2为mpu(u3)的内部gpio口，i/o1配置成输入端口，默认为低；i/o2为输出端口，默认为低。
39.所述mpu(u3)的输出端口i/o2与单刀双掷开关k1的控制端s1相连接，所述控制端s1通过第十四电阻r14接地。所述第十四电阻r14为下拉电阻，能够保证mpu(u3)上电瞬间，输出端口i/o2为低电平。所述单刀双掷开关k1的动端a1与第三直流电源vcc3相连接；所述单刀双掷开关k1的第一不动端b1通过第十电容接地；所述单刀双掷开关k1的第二不动端c1通过并联的第十一电容和十二电容与所述散热模块相连接。
40.所述散热模块包括吹风风扇s1和吸气式风扇s2。吹风风扇s1和吸气式风扇s2的供电电压为vcc3。
41.当i/o1为高时，定时开启双风扇模式，加快设备内部与外部之间的空气对流，以达
到快速散热的目的。
42.进一步的，本实施例中，所述mpu(u3)通过第二i2c接口i2c2与pmic(u8)相连接以根据所述铂热电阻pt阻值的变化调节mpu(u3)内核电压的大小。所述pmic(u8)用于给mpu(u3)内核、ddr3等供电。所述mpu(u3)可以通过i2c2对所述pmic(u8)进行相关电压的配置。
43.在进行内核电压配置之前，所述mpu(u3)先主动进行降频处理，再重新配置内部pmic(u8)，进行降压处理，来减少cpu本身的发热量。
44.进一步的，本实施例中，所述mpu(u3)通过第一i2c接口与音效处理模块u4相连接以根据所述铂热电阻pt阻值的变化调节车载多媒体终端的音量。
45.具体的，所述音效处理模块u4为内部具有音效处理功能的处理芯片，实际运用中如tef6638，所述mpu(u3)与所述音效处理模块u4进行i2c通信，所述mpu(u3)可以通过i2c1对音效处理模块u4进行相关寄存器的配置。所述音效处理模块u4与音频功放模块u5相连接。所述音频功放模块u5为4*20w的车载音频功放，实际运用如tda7576b，对音效处理模块u4输出的模拟信号进行功率放大。
46.本发明一种防止车载终端内部温度过高的电路，利用桥式电路以及铂热电阻的温度特性(其阻值会随着温度上升而匀速增长)，采用电压比较器进行电压比较，mpu对电压比较器比较后的电平进行定时检测，当i/o1为高时，定时开启双风扇模式，加快设备内部与外部之间的空气对流，以达到快速散热的目的；再则mpu主动进行降频处理，以及重新配置内部pmic，进行降压处理，来减少cpu本身的发热量；同时读取音效处理模块的当前音量值是否超过默认音量(设备上电初始化设置的音量值，一般设置总音量的一半)，如果音量超过默认值，cpu将自动调小音量到默认值，如果音量小于或等于默认值，保持当前音量。因为音量太大，也会导致功放热量的增加，而功放音量使用默认值进行播放时，也不会影响到客户正常的聆听。当mpu检测到i/o1为低时，mpu将进行判断内核电压是不是为默认值v0，如果是，说明设备还在初始化状态的频率和内核电压下运行，无需进行其他配置；如果内核电压不是默认值v0，那么说明mpu有被主动降频以及降压过，风扇有被打开，此时需要关闭s1和s2风扇；同时mpu内部需自动恢复成初始化时的运行频率以及内核电压；此时不对u4重新配置，保持当前音量。通过这种优化方法，可以保证多媒体终端设备长期工作在相对稳定的温度环境下，保证设备系统稳定性以及寿命。
47.参见图3所示，另一方面，一种防止车载终端内部温度过高的方法，包括：
48.一、设备上电初始化，i/o1配置成输入口，默认为低，i/o2配置为输出口，默认为低；而mpu(u3)通过i2c1把音效处理模块u4的音量初始化为vol，通过i2c2把内核电压初始为v0。
49.二、设备正常运行，mpu(u3)每隔时间t(根据需要设定，如1秒)去判断i/o1口是否为高；如果i/o1为高，表示多媒体终端设备内部处于温度过高状态，mpu(u3)将拉高i/o2，控制k1，使得k1内部a1连通c1，从而开启了si和s2风扇的电源，使得两个风扇处于正常高速运转，加快终端设备内部和外部的空气流通，加快散热；同时mpu(u3)将主动的进行降频处理，以及通过i2c2，重新配置pmic(u8)相关的寄存器，降低mpu(u3)的内核电压，使得在mpu频率降低的情况下，mpu内核电压也进行相应的降压处理，以达到降低mpu自身的功耗即发热量的目的；此时mpu(u3)也通过i2c1读取音效处理模块u4当前音量对应的寄存器值，并转化成对应的当前音量值vol1，并和默认值vol进行比较。如vol1大于vol，mpu(u3)将通过i2c1重
新给音效处理模块u4配置相关寄存器，使得vol1调整为vol，来减少功放的发热量；如vol1小于或等于vol时，保持当前音量vol1，mpu(u3)不进行重新重新配置。设备通过这些操作以后，不仅减少了自身的发热量，也进行加速散热操作，可以使得设备内部保持在一定的温度下运行，防止设备内部温度不会一直上升，保证多媒体终端设备的系统稳定。
50.三、如果i/o1为低，表示多媒体终端设备处于正常温度状态下工作。此时mpu(u3)主动通过i2c2读取相关内核电压寄存器值，并转化成电压值v1，mpu(u3)判断v1是否等于初始化时的内核电压默认值v0；如果v1等于v0，说明设备还运行于初始化状态，mpu(u3)保持当前状态，无需其他配置操作。如果v1不等于v0，则说明mpu(u3)有被主动降频和降压处理过，风扇有被打开，此时mpu(u3)将拉低i/o2，关闭s1和s2风扇，同时mpu(u3)将自动恢复运行在初始化时的时钟频率和内核电压下；此时mpu(u3)不对u4重新配置，保持当前音量。
51.四、需要说明的是，尽管本实施例中，以同向电压比较器为例，实际应用中，反向电压比较器也是同样适用的，只需要将mpu的初始值及判断条件做相应的变化即可，本发明不做具体描述。
52.上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。