温度探测方法以及系统的制作方法

专利名称：温度探测方法以及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度探测电路，尤指一种可自动调节范围的温度探 测方法以及系统。
背景技术：
在典型的电子装置温度保护电路中，热敏电阻被广泛地用于探 测温度。热敏电阻可以是正温度系数型或者是负温度系数型，正温系 数型热敏电阻的阻值会随着温度的升高而升高，负温系数型热敏电阻 的阻值会随着温度的升高而降低。无论何种情况，热敏电阻的阻值都 能用于判断热敏电阻本身的温度，也就是环境温度，并且当热敏电阻 的阻值超过预定的门限值时，警示过温状态或者低温状态。
图1为负温系数型热敏电阻的阻值-温度特征曲线图100。如图 所示的阻值-温度特征曲线102，负温系数型热敏电阻的测量电阻值 随着温度的升高而降低，热敏电阻温度的变化以及其所导致的阻值变 化与环境温度有关的。如阻值-温度特征曲线图100所示的特征是负 温系数型热敏电阻的基本特性。
但是，现有技术中应用热敏电阻来监测环境温度的系统具有一 定的缺陷。为了探测热敏电阻阻值变化，典型的方法是连接恒定的电 压源或者恒定的电流源作为热敏电阻的输入，用比较器将热敏电阻电 压与门限电压值相比较。由于热敏电阻的阻值会因温度变化而升高或 降低，流过热敏电阻的电流不变，测得的热敏电阻的电压也会变化。 当热敏电阻的电压达到门限电压值，比较器会探测到这种情况，并输 出相应的信号。
由于恒定电流/电压源本身的特性，热敏电阻的阻值变化范围非 常大，而在整个温度范围中的有限区域内测到的热敏电阻电压相对于 比较器的偏移范围可能不够大，也就降低了温度探测的准确性，甚至会导致过温或低温引起的系统损毁。
图2是现有技术中包含恒定电压源的热敏电阻测量模块200的 电路示意图。如图2所示的电阻分压器包括串联的热敏电阻202、电 阻204以及窗口比较器210。窗口比较器210包括具有参考电压 Vref—hot的比较器212和具有参考电压Vref—cold的比较器214。窗 口比较器210可将热敏电阻电压Vthm与Vref_hot和Vref_cold进行 比较。当Vthm < Vref—hot或者Vthm>Vref—cold时，窗口比较器210 的输出会分别显示有不良的过温或者低温情况发生，这个输出会被用 来触发相应的电路运行，例如，执行温度保护，即触发一个防止温度 超标以保护系统的电路。同理，窗口比较器210的输出也能用来解除 这部分电路运行。
图3是现有技术中包含恒定电流源324的热敏电阻测量模块300 的电路示意图。恒定电流源324为热敏电阻322提供恒定的电流以产 生与热敏电阻322的阻值成正比的电压。窗口比较器330包括具有参 考电压Vref_hot的比较器332和具有参考电压Vref一cold的比较器 334。与图2中的热敏电阻测量模块的电路示意图200相似，窗口比 较器330对热敏电阻电压Vthm与Vref—hot和Vref—cold进行比较， 以探测不良的温度情况。
图2或者图3中的热敏电阻可能会遇到范围比较大的温度变化， 这时测量精度就不够高了，尤其是当热敏电阻的温度升高到一定程度 的之后。请结合图1所示，当温度升高超过37"C之后，负温系数型 热敏电阻的电阻很小。由于流经热敏电阻的电流是恒定的，所以热敏 电阻的电压跟热敏电阻的阻值成正比。输入的电压值可能只有几毫 伏，几毫伏的输入的电压值相对于电路中比较器的偏移电压和噪声而 言太低。这种情况下，比较器就不能根据输入而得到一个准确的输出。 更进一步而言，当图2中的热敏电阻202的阻值由于电阻分压器的使 用达到一个比较低的水平时，热敏电阻测量模块200会消耗比较高的 电流。
因此，急需克服现有技术中存在的上述缺陷。

发明内容
本发明提供一种温度探测方法，其至少包括下列步骤通过可 调电源提供至少一个电流和电压之一的第一值给热敏电阻；感应所述 热敏电阻的热敏电阻电压；将所述热敏电阻电压与第一门限和第二门 限相比较；和基于所述比较的结果，控制所述可调电源，以调整向所 述热敏电阻提供的至少所述电流和电压之一。
本发明还提供一种温度探测系统，其至少包括可调电源，用 于提供至少一个电流和电压；与所述可调电源连接的热敏电阻；和与 所述热敏电阻和可调电源连接的可自动调节范围的洄滞单元，所述可 自动调节范围的洄滞单元通过感应所述热敏电阻的热敏电阻电压，进 而输出一个用以控制所述可调电源的信号。
最后，本发明还提供一种温度探测系统，其至少包括可调电 源，用于提供至少一个电流和电压之一的第一值；和与所述可调电源 连接的热敏电阻，其中所述可调电源通过感应所述热敏电阻的电压， 并提供至少所述电流和所述电压之一的第二值。。
采用本发明所提供的用于探测温度的方法以及装置能够自动地 进行调节范围，从而提高了温度探测的准确性，避免导致过温或低温 可能引起的系统损毁。


以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一 步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1是负温系数型热敏电阻的阻值-温度特征曲线图； 图2是现有技术中包含恒定电压源的热敏电阻测量模块的电路 示意图3是现有技术中包含恒定电流源的热敏电阻测量模块的电路 示意图4是根据本发明的一个实施例的自动调节范围的热敏电阻温 度探测电路的示意图5是根据本发明的一个实施例的负温系数型热敏电阻的电压-温度特征曲线图6是根据本发明的一个实施例的应用恒定电流源的温度探测 系统的结构示意图7是根据如图6所示本发明的一个实施例的温度探测系统中 的温度探测电路示意图8是根据如图7所示本发明的一个实施例的电路示意图中各 元件在由低温转为高温时的逻辑状态的时序图9是根据如图7所示本发明的一个实施例的电路示意图中各 元件在由高温转为低温时的逻辑状态的时序图io是根据本发明的一个实施例的自动调节范围的温度探测方
法的流程图ll是根据本发明的一个实施例的应用恒定电压源的温度探测 系统的结构示意图。
具体实施例方式
本发明将在下文中配合附图进行全面描述。本发明可能以一些 不同的方式实施，但不应理解为本发明被限制于说明书中介绍的某种 具体的结构和功能。而应理解说明书提供的描述能够完全、充分的向 本领域的技术人员传达本发明所涵盖的范围。基于说明书的描述，本 领域的技术人员应当了解到本发明的范围旨在涵盖这里所揭示的本 发明的所有实施方案，独立实施或者结合本发明的其他实施方案实 施。比如，利用这里提出的任意数量的实施例来实现一个装置或者执 行一种方法。另外，本发明的范围还包括这样一种装置或者方法。这 种装置或方法可以用其他的结构、功能来实现，或者是利用本发明这 里提出的实施方案和其他结构和功能一起实现，再或者是用不同于本 发明这里提出的实施方案的结构和功能实现。应当理解的是这里揭示 的本发明的所有实施方案都可以由权力要求中的一个或多个元件来 实施。
图4是根据本发明的一个实施例的自动调节范围的热敏电阻温 度探测电路400的电路示意图。自动调节范围的热敏电阻温度探测电路400包括开关403和408 ，"热"电流源402 ，"冷"电流源404 ， 热敏电阻406和比较器410。
开关408用于控制外部电源(为了简明起见，未图示)给自动 调节范围的热敏电阻温度探测电路400供电。由于在某些应用中所探 测到的温度变化的时间会比较慢，开关408可以采用周期性的方式操 作以减少整个自动调节范围的热敏电阻温度探测电路400的功耗。例 如，用定时器(为了简明起见，未图示)发出的时钟信号就可以用来 控制开关408操作。较佳的是，前述时钟信号的"打开"时间与自动 调节范围的热敏电阻温度探测电路400最小的稳定时间相关，即电路 的占空因数与电路的稳定时间一样。
热敏电阻406连接在"热"电流源402和"冷"电流源404的 节点上。热敏电阻406可以是任何一种类型的阻值随温度变化的热敏 感电阻，在其中一个实施例中，热敏电阻406可以是负温系数型热敏 电阻；在另外一个实施例中，应用正温系数型热敏电阻也不违背本发 明的主旨和范围。
内部的"热"电流源402和"冷"电流源404并联，以此来提 高在高温(比如过温)状态和低温(比如超低温)情况下热敏电阻 406温度的感应精度，并且能够动态地、自动地为热敏电阻406提供 电流以响应温度的变化。在一个实施例中，当开关408打开时，冷电 流源404为热敏电阻406提供电流。更进一步而言，热电流源402 受开关403控制而开或者关，以补充冷电流源404。
例如，假定热敏电阻406是负温系数型热敏电阻，它的阻值随 温度的升高而降低。因此，热敏电阻电压Vthm也会降低。当热敏电 阻电压Vthm降低至低于一个预定热门限VH1，热电流源402将被开 关403打开。当温度降低，热敏电阻电压Vthm升高至超过一个预定 的冷门限VC1 (冷门限VC1比热门限VH1高)，电流源402将被关 闭。当热敏电阻电压Vthm处于冷门限VC1与热门限VH1之间的时 候，开关403将保持上一个状态以保持热电流源402的打开或者关闭。
在另一个实施例中，如果热敏电阻406是正温系数型热敏电阻， 并且温度降低，当热敏电阻电压Vthm降低至低于热门限VH1时，热电流源402将被开关403打开。当温度升高时，如果热敏电阻电压 Vthm升高至超过冷门限VC1 (冷门限VC1比热门限VH1高)，电 流源402将被关闭。当热敏电阻电压Vthm处于冷门限VC1与热门 限VH1之间的时候，开关403将保持上一个状态以保持热电流源402 的打开或者关闭。
因此，通过调节流过负温系数或者正温系数型热敏电阻的电流 可以提高热敏电阻电压Vthm的可测量性，且热电流源402能够被控 制在洄滞模式下，这一点将在下文将进一步针对负温系数和正温系数 型热敏电阻进行讨论。图4中的自动调节范围的热敏电阻温度探测电 路400包括比较器410，用于判断过温或者低温情况的发生。为了描 述的简要性，在图4中仅画出一个比较器，但是根据不同的应用，在 本发明的不同实施例中可以应用任意数量的比较器。
图5是根据本发明的一个实施例的应用于自动调节范围的热敏 电阻温度探测电路400中的负温系数型热敏电阻的电压-温度特征曲 线500。请结合参阅图4以及图5，在一个实施例中描述自动调节范 围的热敏电阻温度探测电路400的运行，此实施例中的负温系数型热 敏电阻即图4中的热敏电阻406。
图5包括一条热线510和一条冷线520。起初，当热敏电阻温度 探测电路400开始运行时，如果温度低(比如0°C )，由冷电流源404 为热敏电阻406提供电流，热敏电阻406将运行在冷线520上。假定 热敏电阻406的温度在升高，热敏电阻406的阻值将降低，导致热敏 电阻电压Vthm降低。当温度会升高到一个特定值(比如37'C)时， 热敏电阻电压Vthm降低至低于热门限VH1 (比如0.2V)。正如图4 中讨论的，当热敏电阻电压Vthm降低至低于热门限VH1，热电流源 402的开关403将被打开，以补充为热敏电阻406提供电流，即冷电 流源404和热电流源402将一起为热敏电阻406提供电流。这样流过 热敏电阻406的电流会增加，热敏电阻电压Vthm也会增加。这种情 况下，图5中，热敏电阻406的运行特性会由冷线520上的热门限 VH1 (比如0.2V)转移到热线510上的点512 (比如1.848V)。
当温度在点512附近一个小范围内波动时，比如5T的范围内，洄滞模式可以用来保护开关403防止其迅速地开关，下文将作进一步
讨论。当热敏电阻电压Vthm比点512 (比如1.848V)的电压值大， 但是小于冷门限VC1 (比如2.2V)，自动调节范围的热敏电阻温度 探测电路400仍然能够运行于热线510上的点512和冷门限VC1之 间。当热敏电阻电压Vthm小于点512的电压值时，同时假定温度升 高，热敏电阻406的运行特性能够继续沿着热线510前进。如果温度 进一步升高到过温(比如72°C)，并且相应的热敏电阻电压Vthm也 达到热线510上的过温门限VH2 (比如0.6V)， 一个过温信号会被 发出。当自动调节范围的热敏电阻温度探测电路400作为温度监测及 保护装置的一部分，将启动一个保护电路(为了简明起见未在图4 中示出)采取过温保护措施以响应这个过温信号，或者关闭产生热量 的电路。
根据图5所示的电压-温度特征曲线500，当环境温度降低时， 热敏电阻电压Vthm升高至超过冷门限VC1 (比如2.2V)，温度相 应地降低到一个温度值(比如32°C)。当热敏电阻电压Vthm升高至 超过冷门限VC1时，热电流源402将被关闭。由于通过热敏电阻406 的电流降低，所以热敏电阻电压Vthm也会降低。在这种情况下，热 敏电阻406根据电压-温度特征曲线500的运行特性会由热线510上 的冷门限VCl(比如2.2V)转移到冷线520上的点522(比如0.244V)。 如果温度在点522附近轻微的波动，上文提到过的洄滞模式也能用来 保护开关403以防止其迅速地开关。当热敏电阻电压Vthm比点522 (比如0.244V)的电压值低，但是比热门限VH1 (比如0.2V)高时， 即使温度稍稍升高，自动调节范围的热敏电阻温度探测电路400仍然 可以运行于冷线520上的热门限VH1和点522之间。当热敏电阻电 压Vthm大于点522的电压值并且温度继续降低时，热敏电阻406根 据电压-温度特征曲线500的运行特性将继续沿着冷线520前进。如 果温度进一步降低至低温(比如-l(TC)，电压-温度特征曲线500中 相应的热敏电阻电压Vthm值达到低温门限VC2 (比如1.2V)， 一 个低温信号会被发出。当自动调节范围的热敏电阻温度探测电路400 作为温度监测及保护装置的一部分，将启动一个保护电路(为了简明起见未在图4中示出)采取低温保护措施以将响应这个低温信号。
图6是根据本发明的一个实施例的应用恒定电流源的温度探测
系统600的结构示意图。温度探测系统600具有自动洄滞特性。如图 6所示，温度探测系统600至少包括可调电流源602，热敏电阻606， 自动洄滞单元610和过温/低温探测器650。另外，如下文所述，温 度探测系统600还包括一个定时器670，以节能特性。
可调电流源602与热敏电阻606串联。根据温度探测系统600 的整个运行温度范围，可调电流源602至少可提供两种不同的电流值 给热敏电阻606。热敏电阻可以是任何一种类型的阻值随温度变化的 温度敏感电阻。热敏电阻606可以是负温系数型或者正温系数型热敏 电阻。自动洄滞单元610被用于以洄滞模式控制可调电流源602。过 温/低温探测器650用于当温度超过预设门限值时输出过温或者低温 信号。
定时器670包括一个时钟，用于产生可调电流源602，自动洄滞 单元610和过温/低温探测器650的控制信号。较佳的是，定时器670 会周期性地启动系统以提供温度探测功能，根据不同电路的稳定时间 选择所述周期便能够获得准确的数据。进一步而言，定时器670提供 的定时功能会考虑温度变化率以便探测到快速变化的温度。根据不同 的实施例可以选择定时器670提供的合适的时钟信号频率和占空因 数。
请继续参阅图6，自动洄滞单元610监测可调电流源602和热敏 电阻606结点处的电压热敏电阻电压Vthm，并将热敏电阻电压Vthm 与热门限VH1和冷门限VC1做比较。通过监测热敏电阻电压Vthm， 自动洄滞单元610能够根据温度控制/调整由可调电流源602流出的 电流。
例如，如果热敏电阻606是负温系数型热敏电阻，当热敏电阻 电压Vthm低于热门限VH1 (比如0.2V)，自动洄滞单元610会调 整可调电流源602以提供附加的电流给热敏电阻606。这样，通过热 敏电阻606的电流会增加，热敏电阻电压Vthm也会随之增加。在这 种情况下，如图5中的电压-温度特征曲线500所示，热敏电阻606的运行特性将由冷线520上的热门限VH1 (比如0.2V)转移到热线 510上的点512 (比如1.848V)。当温度继续提高，热敏电阻606的 运行特性将继续沿着热线510前进。然而在点512的附近，当可调电 流源602正在提供附加的电流时，即使温度有轻微的波动，自动洄滞 单元610也能够使可调电流源602保持在一个恒定的电流，而避免提 供给热敏电阻606的电流的频繁变化。
另一方面，当热敏电阻电压Vthm高于冷门限VC1 (比如2.2V) 自动洄滞单元610会调整可调电流源602来降低流经热敏电阻606 的电流，热敏电阻电压Vthm也会降低。这种情况下，如图5所示， 热敏电阻606的运行特性会由热线510上的冷门限VC1 (比如2.2V) 转移到冷线520上的点522 (比如0.244V)。当温度继续降低，热敏 电阻606在电压-温度特征曲线500中的运行特性会继续沿着冷线520 前进。即使温度在点522附近轻微波动，自动洄滞单元610能够使可 调电流源602保持在一个恒定的电流，以避免通过热敏电阻606的电 流的频繁变化。
因此，在一个实施例中，可以动态地、自动地调节通过热敏电 阻的电流，使得热敏电阻能够在一个宽范围的温度内运行。详而言之， 对于负温系数型热敏电阻，当温度相对高时，相对高的电流会流过热 敏电阻来提高热敏电阻上的电压。当温度相对低时，相对低的电流会 通过热敏电阻来降低热敏电阻上的电压。对于正温系数型热敏电阻， 当温度相对低时，热敏电阻的电流会相对增加。当温度相对高时，流 过热敏电阻的电流会相对减少。这样会获得更加准确的温度测量。
如图6所示，过温/低温探测器650监测热敏电阻电压Vthm，并 将热敏电阻电压Vthm与过温门限VH2和低温门限VC2进行比较。 当探测到非正常温度时，过温/低温探测器650能够触发一个温度保 护电路(未图示)。在描述温度探测系统600的一个实施例时，假定 热门限VHl,过温门限VH2，冷门限VCl,低温门限VC2的关系为
VH1<VH2<VC2<VC1。
假定热敏电阻606为负温系数型热敏电阻，它的阻值与温度成 反比。当热敏电阻606的电流恒定时，随着温度的升高，热敏电阻电压会降低。当温度升高，热敏电阻电压VthllK热门限VH1，热敏电
阻606的电流增加。如果热敏电阻电压VthnK过温门限VH2，温度 继续升高，检测过温的状况。
随着温度的下降，热敏电阻606的电压会降低。当温度下降， 热敏电阻电压Vthm〉冷门限VC1，热敏电阻606的电流会降低。如 果热敏电阻电压Vthm〉低温门限VC2，温度继续降低，检测低温的 状况。
根据本发明的实施例，温度探测系统600的变化实例可以应用 于不同的系统，不论温度的变化范围怎么样，温度探测系统都会运行。 比如，当温度升高到8(TC，可以加入与自动洄滞单元610类似的其 他自动洄滞单元来动态地、自动地调整热敏电阻606的电流以响应温 度的变化。
图7是根据如图6所示本发明的一个实施例的温度探测系统600 中的温度探测电路700的示意图。在一个实施例中，温度探测电路 700包括以洄滞模式控制热电流源702的可自动调节范围的洄滞单元 710，和当温度达到预定门限值时，输出过温或者低温信号的过温/ 低温探测模块750。
为了简明起见，温度探测电路700中与图6中温度探测系统600 相似的元件下文中将不会详细说明。另外，如定时器670的元件这里 将不会描述，因为很明显地定时器670同样能适用于热探测电路700。
在一个实施例中，温度探测电路700的可自动调节范围的洄滞 单元710包括一个SR触发器712和一个窗口比较器714。窗口比较 器714包括比较器716和比较器718。比较器716的同相输入端和反 相输入端分别输入热门限VH1和热敏电阻电压Vthm。比较器718 的反相输入端和同相输入端分别输入冷门限VC1和热敏电阻电压 Vthm。
SR触发器712是一个逻辑门电路，它包含置位端S，复位端R， 输出端Q和QB。窗口比较器714的输出分别连接到SR触发器的置 位端S和复位端R。当复位端R为低电平，置位端S为高电平时， 输出端Q为高电平；当复位端R为高电平，置位端S为低电平时，输出端Q为低电平；当复位端R和置位端S都为低电平时，输出端 Q保持前一个状态。
通过可自动调节范围的洄滞单元710，根据温度以洄滞模式控制
/调节热敏电阻706的电流。请参阅图5，假设热敏电阻706是负温 系数型热敏电阻，当热敏电阻电压Vthm低于热门限VH1 (比如 0.2V)，窗口比较器714向SR触发器712的置位端R输出高电平信 号。SR触发器712的输出端Q响应置位端R的输入被置为高电平。 由输出端Q控制的开关703闭合，热电流源702启动并为热敏电阻 706提供电流，即冷电流源704和热电流源702 —起给热敏电阻706 提供电流。热敏电阻706的电流因此增加，热敏电阻电压Vthm也增 加。在这种情况下，如图5所示，热敏电阻706在电压-温度特征曲 线500的运行特性就会由冷线520上的热门限VH1 (比如0.2V)转 移到热线510上的点512 (比如1.848V)。随着温度的继续升高，热 敏电阻706在电压-温度特征曲线500的运行特性会继续沿着热线510 前进。然而，在点512附近，当热电流源702刚刚被启动时，如果温 度有轻微的波动，洄滞模式能够保护开关703不被迅速地，不停地开 关。当热敏电阻电压Vthm大于点512 (比如1.848V)的电压值但是 小于冷门限VC1 (比如2.2V)时，如果温度稍稍降低，窗口比较器 714向SR触发器712的置位端S和复位端R都输出低电平信号。输 出端Q响应置位端S和复位端R的输入会保持高电平使得开关703 保持闭合。
另一方面，当热敏电阻电压Vthm高于冷门限值VC1 (比如 2.2V)，窗口比较器714向SR触发器712的复位端R输出高电平信 号。SR触发器712的输出端Q被置为低电平以响应置位端S的输入 信号。由输出端Q控制的开关703打开，热电流源702关闭。这样， 只有冷电流源704给热敏电阻706提供电流。热敏电阻706的电流因 此减小，热敏电阻电压Vthm也减小。在这种情况下，如图5所示， 热敏电阻706在电压-温度特征曲线500的运行特性就会由热线510 上的冷门限VC1 (比如2.2V)转移到冷线520上的点522 (比如 0.244V)。随着温度的继续降低，热敏电阻706在电压-温度特征曲线500的运行特性会继续沿着冷线520前进。在点522附近，当热电 流源702刚刚被关闭时，如果温度有轻微的波动，洄滞模式能用来保 护开关703不被迅速地、不停地开关。当热敏电阻电压Vthm小于点 522 (比如0.244V)的电压值但是大于热门限VH1 (比如0.2V)时， 如果温度稍稍升高，窗口比较器714向SR触发器712的置位端S和 复位端R都输出低电平信号。输出端Q响应置位端S和复位端R的 输入会保持低电平使得开关703保持打开。
在一个实施例中，过温/低温探测模块750包括开关多路选择器 720，比较器730，热与门742和冷与门744。开关多路选择器720 用于选择比较器730的输入。开关多路选择器720包括由SR触发器 712控制的四个开关722、 724、 726和728。开关722和728分别连 接过温门限VH2和低温门限VC2作为比较器730的输入。开关724 和726连接热敏电阻电压Vthm作为比较器730输入。开关722和726 由输出端Q控制，当输出端Q是高电平时，开关722和726闭合，过 温门限VH2和热敏电阻电压Vthm将通过开关多路选择器720分别 输入比较器730的同相输入端和反相输入端。另一方面，当输出端 QB是高电平时，开关724和728闭合，热敏电阻电压Vthm和低温 门限VC2将通过开关多路选择器720分别输入比较器730的同相输 入端和反相输入端。
与开关多路选择器720连接的比较器730通过同相输入端和反 相输入端接收的信号，并且对输入端的信号电压进行比较。当输出端 Q是高电平时，比较器730的同相输入端接收到过温门限VH2，反 相输入端接收到热敏电阻电压Vthm。当输出端Q是低电平时，比较 器730的同相输入端接收热敏电阻电压Vthm，反相输入端接收低温 门限VC2。比较同相输入端的输入信号的电压值与反相输入端的输 入信号的电压值，当同相输入信号的电压值大于反相输入信号的电压 值时，比较器730会输出高电平信号；反之，比较器730输出低电平 信号。
在一个实施例中，热与门742和冷与门744与比较器730的输 出端连接以防止误触发。热与门742用来保证过温信号的输出，而冷与门744用来保证低温信号的输出。
一个保护电路(为了简明图7
未示出)可以连接到前述比较器730的一个或者两个输出端以响应过
温或者低温信号。
如图7所示，根据本发明的一个实施例，热门限VH1,过温门限 VH2,冷门限VC1和低温门限VC2的关系被假定为与图6中的温度探 测电路600相同，如下VH1<VH2<VC2<VC1。在一个实施例中， 输出端Q的初始值为低电平。
当热敏电阻706是负温系数型热敏电阻，它的阻值与温度成反 比。当热敏电阻706的电流恒定(比如i一cold)，随着温度的升高， 热敏电阻706的电压减低。当温度升髙，热敏电阻电压VthnK热门 限VH1，通过窗口比较器714， SR触发器712的置位端S接收到高 电平信号，并且SR触发器712的输出端Q为高电平，开关703闭合。 这样，热电流源702 (比如i_hot)将被启动，流经热敏电阻706的 电流就变成i一hot和i—cold之和。当输出端Q是高电平时，开关多路 选择器720分别连接过温门限VH2和热敏电阻电压Vthm到比较器 730的同相输入端和反相输入端。如果热敏电阻电压VthnK过温门限 VH2，当温度继续升高，比较器730的输出被触发为高电平。在这种 情况下，由于输出端Q是高电平，热与门742的输出为高电平，冷 与门744为低电平。热与门742确认探测到了过温情况，并发出一个 过温信号。
当温度降低，热敏电阻706电压增加。当温度降低，热敏电阻 电压Vthm〉冷门限VC1，通过窗口比较器714， SR触发器712的复 位端R接收到高电平信号，并且SR触发器712的输出端Q为低电 平，开关703打开。这样，热敏电阻706的电流就变成i_cold。当输 出端Q是高电平时，开关多路选择器720分别将热敏电阻电压Vthm 和低温门限VC2连接到比较器730的同相输入端和反相输入端。如 果热敏电阻电压VthmM氏温门限VC2，当温度继续降低，比较器730 的输出端被触发为高电平。在这种情况下，由于输出端QB也是高电 平，冷与门744的输出为高电平，热与门742为低电平。冷与门744 确认探测到了低温情况，并发出一个低温信号。根据本发明的其他实施例，不论温度范围如何，温度探测电路 700的变化电路可以应用于任何温度探测系统。举例而言，再请结合
参阅图5，当温度升高到80°C，与可自动调节范围的洄滞单元710
类似的其他洄滞单元可以附加在电路中来动态地、自动地调节热敏电 阻的电流以适应温度的变化。
图8是根据如图7所示本发明的一个实施例的电路图中各元件 在由低温转为高温时的逻辑状态的时序图800。特别是，如下的状态 在图中显示SR触发器712的输入端和输出端(S、 R、 Q、 QB); 开关703、 722、 724、 726、 728;的逻辑状态；比较器730的输出端 的逻辑状态；与门742和744的输出端的逻辑状态。
图9是根据如图7所示本发明的一个实施例的电路图中与图8 相同的元件在由高温转为低温时的逻辑状态的时序图900。
图IO根据本发明实施例的一个自动调节范围的温度探测方法的 流程图1000。在方框1002中，基于热敏电阻运行特性感应热敏电阻 电压Vthm，用于温度探测。热敏电阻连接到热电流源和冷电流源的 结点处。热电流源和冷电流源并联用于提供电流给热敏电阻。
在方框1004中，利用一个例如窗口比较器的装置，将输入到前 述窗口比较器的热敏电阻电压Vthm与热门限VH1和冷门限VC1相 比较。根据热敏电阻电压Vthm，热门限VH1和冷门限VC1的关系， 窗口比较器输出高电平或者低电平到SR触发器。
在方框1006中，当热敏电阻电压Vthm降到热门限VH1， SR 触发器的输出端Q被置为高电平以响应窗口比较器的输出。输出端Q 控制一个连接到热电流源的开关，当输出端Q是高电平时，开关闭 合，在方框1006中以洄滞模式启动热电流源。这种情况下，热电流 源和冷电流源一起为热敏电阻提供电流。因此，热敏电阻电压Vthm 增加到第一预设电压。然而，随着温度的下降，如果热敏电阻电压 Vthm的值在冷门限VC1和第一预设值之间波动，SR触发器的置位 端S和复位端R都会被置为低电平，这样输出端Q就能保持高电平。 因此，开关也能稳定地保持闭合，并且热电流源也能继续提供电流。
在方框1008中，当热敏电阻电压Vthm升到冷门限VC1， SR触发器的输出端Q被置为低电平，由输出端Q控制的开关就被打开， 以洄滞模式关闭热电流源。这种情况下，只有冷电流源为热敏电阻提 供电流。因此，热敏电阻电压Vthm降低到第二预设电压。然而，随 着温度的上升，如果热敏电阻电压Vthm的值在热门限VH1和第二 预设值之间波动，SR触发器的置位端S和复位端R都会被置为低电 平，这样输出端Q就能保持低电平。因此，开关也能稳定地保持打 开，并且热电流源也能继续保持关闭。
在方框1010中，当温度非正常时，探测到过温和低温的情况。 采用一个比较器将热敏电阻电压Vthm和过温门限值VH2或者低温 门限值VC2项比较。比较器连接到一个能够选择VC2和VH2其中 之一并输出给比较器的开关多路选择器。开关多路选择器由SR触发 器的输出端Q控制。对于负温系数型热敏电阻，当输出端Q是高电 平时，开关多路选择器输出过温门限VH2到比较器与热敏电阻电压 Vthm进行比较。如果热敏电阻电压Vthm小于过温门限VH2，输出 一个过温信号。另一方面，当输出端Q是低电平时，开关多路选择 器输出低温门限VC2到比较器与热敏电阻电压Vthm进行比较。如 果热敏电阻电压Vthm大于低温门限VC2，输出一个低温信号。对于 正温系数型热敏电阻，过温信号和低温信号也会类似地被输出，只不 过情况恰相反。
图ll是根据本发明的一个实施例的应用恒定电压源的温度探测 系统1100的结构示意图。与温度探测系统600相似，温度探测系统 1100也具有自动洄滞功能。如图11所示，温度探测系统1100包括 可调电压源1102，热敏电阻1106，自动洄滞单元1110和过温/低温 探测器1150。另外，温度探测系统1100还包括一个定时器1170有 节能特性，如上文所述。
可调电压源1102与一个包含相串联电阻1108和热敏电阻1106 的梯形电阻连接。根据温度探测系统1100的整个运行温度范围，可 调电压源1102至少可提供两种不同的电压值给热敏电阻1106。热敏 电阻可以是任何一种类型的阻值随温度变化的温度敏感电阻。热敏电 阻1106可以是负温系数型或者正温系数型热敏电阻。自动洄滞单元1110被用于以洄滞模式控制可调电压源1102。过温/低温探测器1150
用于当温度超过预设门限值时输出过温或者低温信号。为了简明起
见，温度探测系统1100中与图6所示温度探测系统600中相似的元 件下文就不再赘述。
应用恒定电压源的温度探测系统1100需要第二电阻(即电阻 1108)与热敏电阻1106串联创建一个梯形电阻。附加的电阻会提高 功耗。此外，由于温度探测系统1100的敏感度与梯形电阻相关，为 了保证准确性，电阻1108的运行需要相对比较低的变化。总的来说， 温度探测系统1100与图6描述的温度探测系统600相似。
权利要求
1. 一种温度探测方法，其特征在于，所述温度探测方法至少包括下列步骤通过可调电源提供至少一个电流和电压之一的第一值给热敏电阻；感应所述热敏电阻的热敏电阻电压；将所述热敏电阻电压与第一门限和第二门限相比较；和基于所述比较的结果，控制所述可调电源，以调整向所述热敏电阻提供的至少所述电流和电压之一。
2. 根据权利要求1所述的温度探测方法，其特征在于，所述可 调电源包括第一电流和第二电流，基于所述比较的结果，控制所述可 调电源，以调整向所述热敏电阻提供的至少所述电流和电压之一的步 骤包括向所述热敏电阻提供所述第二电流，以调整提供给所述热敏电 阻的电流。
3. 根据权利要求1所述的温度探测方法，其特征在于，所述可 调电源包括第一电压和第二电压，且所述热敏电阻与一个电阻串联形 成梯形电阻，基于所述比较的结果，控制所述可调电源，以调整向所 述热敏电阻提供的至少所述电流和电压之一的步骤包括向所述梯形电阻提供所述第二电压，以调整提供给所述热敏电 阻的电压。
4. 根据权利要求1所述的温度探测方法，其特征在于，所述温 度探测方法进一步包括根据所述热敏电阻电压、所述第一门限和第二门限，输出一个 信号，其中，当所述热敏电阻电压达到第一门限时，所述信号为低电 平，当热敏电阻电压达到第二门限时，所述信号为高电平；和基于所述信号控制所述可调电源。
5. 根据权利要求4所述的温度探测方法，其特征在于，基于所 述比较的结果，控制所述可调电源，以调整向所述热敏电阻提供的至 少所述电流和电压之一的步骤包括当所述信号为所述高电平时，将所述可调电源提供的至少所述 电流和所述电压之一的第一值增加为第二值；和向所述热敏电阻提供至少所述电流和电压之一的第二值，从而 将所述热敏电阻电压提高到第一预设电压。
6. 根据权利要求5所述的温度探测方法，其特征在于，所述温 度探测方法进一步包括当所述热敏电阻电压在所述第一门限和第一预设电压之间波动 时，将所述可调电源保持在所述第二值。
7. 根据权利要求4所述的温度探测方法，其特征在于，所述基 于所述信号控制所述可调电源的步骤进一步包括当所述信号为所述低电平时，将所述可调电源提供的至少所述 电流和所述电压之一的第二值减少为所述第一值；和向所述热敏电阻提供至少所述电流和电压之一的第一值，从而 将所述热敏电阻电压减少到第二预设电压。
8. 根据权利要求7所述的温度探测方法，其特征在于，所述温 度探测方法进一步包括当所述热敏电阻电压在所述第二门限和第二预设电压之间波动 时，将所述可调电源保持在所述第一值。
9. 根据权利要求4所述的温度探测方法，其特征在于，所述热 敏电阻至少可以是负温度系数型热敏电阻或者正温度系数型热敏电 阻其中之一。
10. 根据权利要求9所述的温度探测方法，其特征在于，当所述 热敏电阻是负温度系数型热敏电阻时，所述温度探测方法进一步包 括当所述信号是高电平时，将所述热敏电阻电压与一个过温门限相比较；和 当所述热敏电阻电压低于所述过温门限时，输出一个过温信号；和当所述信号是低电平时，将所述热敏电阻电压与一个低温门限相比较；和 当所述热敏电阻电压高于所述低温门限时，输出一个低温信号。
11. 根据权利要求9所述的温度探测方法，其特征在于，当所述 热敏电阻是正温度系数型热敏电阻时，所述温度探测方法进一步包 括当所述信号是低电平时，将所述热敏电阻电压与一个过温门限相比较；和 当所述热敏电阻电压高于所述过温门限时，输出一个过温信号；和当所述信号是高电平时，将所述热敏电阻电压与一个低温门限相比较；和 当所述热敏电阻电压低于所述低温门限时，输出一个低温信号。
12.括可调电源，用于提供至少一个电流和电压； 与所述可调电源连接的热敏电阻；和与所述热敏电阻和可调电源连接的可自动调节范围的洄滞单 元，所述可自动调节范屈的洄滞单元通过感应所述热敏电阻的热敏电 阻电压，进而输出一个用以控制所述可调电源的信号。
13. 根据权利要求12所述的温度探测系统，其特征在于，所述 可调电源包括第一电源和第二电源。
14. 根据权利要求12所述的温度探测系统，其特征在于，(1) 当所述热敏电阻电压达到第一门限时，所述可自动调节范围的洄滞单 元将所述可调电源以洄滞模式设置为第一值，和(2)当所述热敏电 阻电压达到第二门限时，所述可自动调节范围的洄滞单元将所述可调 电能源以洄滞模式设置为第二值。
15. 根据权利要求14所述的温度探测系统，其特征在于，所述 可自动调节范围的洄滞单元包括第一比较器，用于将所述热敏电阻电 压与所述第一 门限和第二门限相比较。
16. 根据权利要求15所述的温度探测系统，其特征在于，所述 第一比较器是窗口比较器。
17. 根据权利要求15所述的温度探测系统，其特征在于，所述 可自动调节范围的洄滞单元包括触发器，其响应所述第一比较器，并 输出所述用于控制所述可调电源的信号。
18. 根据权利要求17所述的温度探测系统，其特征在于，所述 触发器是SR触发器。
19. 根据权利要求12所述的温度探测系统，其特征在于，所述 温度探测系统还包括与所述热敏电阻连接的温度探测模块，用于输出 至少一个过温信号或者一个低温信号之一。
20. 根据权利要求19所述的温度探测系统，其特征在于，所述 温度探测模块包括由所述可自动调节范围的洄滞单元发出的信号控制的开关多路选择器，用于选择并输出至少一个过温门限或者一个低 温门限之一。
21. 根据权利要求20所述的温度探测系统，其特征在于，所述 温度探测模块包括与所述开关多路选择器连接的第二比较器，用于将 所述热敏电阻电压与至少所述过温门限或者所述低温门限之一相比 较。
22. 根据权利要求12所述的温度探测系统，其特征在于，所述 温度探测系统还包括用于控制所述可调电源的开关，其中所述开关能 够运行于周期模式下。
23. 根据权利要求12所述的温度探测系统，其特征在于，所述 热敏电阻至少可以是负温度系数型热敏电阻或者正温度系数型热敏 电阻其中之一。
24. —种温度探测系统，其特征在于，所述温度探测系统至少包括可调电源，用于提供至少一个电流和电压之一的第一值；和与所述可调电源连接的热敏电阻，其中所述可调电源通过感应 所述热敏电阻的电压，并提供至少所述电流和所述电压之一的第二 值。
全文摘要
本发明公开了一种温度探测方法以及系统，其至少包括首先，通过可调电源提供至少一个电流和电压之一的第一值给热敏电阻；接着，感应所述热敏电阻的热敏电阻电压；再将所述热敏电阻电压与第一门限和第二门限相比较；最后，基于所述比较的结果，控制所述可调电源，以调整向所述热敏电阻提供的至少所述电流和电压之一；采用本发明的温度探测方法以及系统能够自动地进行调节范围，从而提高了温度探测的准确性，避免导致过温或低温可能引起的系统损毁。
文档编号G01K7/22GK101430231SQ20081017353
公开日2009年5月13日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者吴进兴, 康斯坦丁·布克 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司