一种温度检测电路的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种温度检测电路，包括热敏电阻、m个上拉或下拉电阻、滤波电阻、滤波电容、m-1个开关管、微处理器。温度检测电路的电源和地均区分为相互独立的模拟、数字两部分。热敏电阻与第一上拉或下拉电阻串联，两者之间为分压点；该串联支路的一端接模拟电源，另一端接地。m-1个开关管的栅极分别连接微处理器的m-1个数字信号输出引脚，源极和漏极中的一个均连接模拟电源或模拟地，另一个分别通过其余m-1个上拉或下拉电阻连接分压点。滤波电阻连接分压点和微处理器的模拟信号输入引脚。滤波电容连接在微处理器的模拟信号输入引脚和模拟地。本申请可以在较宽的温度检测范围取得较高的检测精度，并能避免模拟和数字信号的干扰。
【专利说明】—种温度检测电路
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种温度检测电路，特别是涉及一种基于热敏电阻的温度检测电路。【背景技术】
[0002]热敏电阻是一种对温度敏感的电子元件，不同温度下表现出不同的电阻值。按照温度系数不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)两类。前者在温度越高时电阻值越大，后者在温度越高时电阻值越低。
[0003]由于热敏电阻的电阻值随着温度不同而改变，因此可用于温度检测电路。专利号为ZL201020291477.7、授权公告日为2011年6月29日的中国实用新型专利就公开了一种基于热敏电阻的测温电路。
[0004]请参阅图1，上述专利的测温电路中，热敏电阻21与分压电阻22串联后，一端接工作电源，另一端接地。分压点23接到微处理器的模数转换(A/D)引脚。分级电阻一 24的一端接到微处理器的输入输出一(1/01)引脚，另一端接分压点23。分级电阻二 25的一端接到微处理器的输入输出二(1/02)引脚，另一端接分压点23。分压电阻22与电容一 26并联。
[0005]理论上，分级电阻一 24、分级电阻二 25是不需要的。随着温度不同，热敏电阻21的电阻值发生变化，从而导致分压点23的电压值改变。微处理器通过获取分压点23的电压值即可计算出温度。然而，热敏电阻21的电阻值与温度之间并不是线性关系。在热敏电阻21的温度检测范围的两端，即靠近最低检测温度的区域、靠近最高检测温度的区域中，热敏电阻21的电阻值跟随温度的改变并不明显，这使得微处理器内的模数转换模块无法区分这些区域内的热敏电阻21的细微阻值变化。
[0006]上述专利的创新点就在于新增了一个或多个分级电阻24、25，并通过微处理器设置输入输出引脚一、输入输出引脚二为高阻态或地，这就实现了对与热敏电阻21串联的所有电阻的等效阻值的调整。上述专利因此可以在热敏电阻21对温度变化不敏感的区域内减小与其串联的所有电阻的阻值，以使得热敏电阻21的细微阻值变化也能反应为分压点23的较大电压变化，从而被微处理器内的模数转换模块区分出来。
[0007]然而，上述专利仍然存在一些技术缺陷。
[0008]其一，由于微处理器本身的驱动能力有限，使得分级电阻24、25的阻抗必然较大，所以分级电阻24、25和分压电阻22并联后的等效阻抗的偏置和容差也较大。在热敏电阻21的温度检测范围的顶端，即靠近最高检测温度的区域中，热敏电阻21 (如果是NTC)本身的阻值在几十欧姆，而与其串联的所有电阻的等效阻值也在十几欧姆到上百欧姆之间，这会导致测温电路的计算值和实际温度有较大偏差。
[0009]其二，各个分级电阻24、25的一端一般连接到微处理器的输入输出引脚，最终在微处理器内部连接到数字地。因此在微处理器内部必然具有一定容差的接地阻抗。该接地阻抗会随着微处理器的不同工作状态而变化，从而影响测温电路的精准。
[0010]其三，当微处理器设置输入输出引脚一、输入输出引脚二均为地时，各个分级电阻24,25被接入到与分压电阻22并联的位置，但是分压电阻22连接到模拟地，各个分级电阻24、25连接到数字地，这使得模拟地和数字地没有分隔。数字地一般存在高频开关信号，高频信号的充放电会产生较大的地噪声，从而必然对模拟信号(分压点23的电压值)产生较大干扰，导致检测到的温度误差较大。
[0011]其四，分压点23直接接到微处理器的模数转换引脚，缺少RC滤波电路。一旦分压点23发生短接到外部电源的故障，可能会损坏微处理器。
实用新型内容
[0012]本申请所要解决的技术问题是提供一种温度检测电路，可以在较宽范围内进行温度检测，并具有较高的检测精度，同时能将数字地和模拟地进行隔离，且具有抗短路的能力。
[0013]为解决上述技术问题，本申请温度检测电路包括一个热敏电阻、m个上拉电阻、一个滤波电阻、一个滤波电容、m-Ι个开关管、一个微处理器;111为> 2的自然数；
[0014]所述温度检测电路的电源区分为相互独立的模拟电源、数字电源两部分；
[0015]所述温度检测电路的地区分为相互独立的模拟地、数字地两部分；
[0016]热敏电阻与第一上拉电阻串联，两者之间为分压点；第一上拉电阻的另一端接模拟电源，热敏电阻的另一端接模拟地；
[0017]m-Ι个开关管的栅极分别连接微处理器的m-Ι个数字信号输出引脚，源极均连接模拟电源，漏极分别通过其余m-Ι个上拉电阻连接分压点；
[0018]滤波电阻连接分压点和微处理器的模拟信号输入引脚；
[0019]滤波电容连接在微处理器的模拟信号输入引脚和模拟地；
[0020]或者将m个上拉电阻更换为m个下拉电阻；此时热敏电阻与第一下拉电阻串联，两者之间为分压点；第一下拉电阻的另一端接模拟地，热敏电阻的另一端接模拟电源；此时m-Ι个开关管的源极均连接模拟地，漏极分别通过其余m-Ι个下拉电阻连接分压点。
[0021]进一步地，仅有微处理器不仅连接模拟电源和模拟地，还连接数字电源和数字地；其余各个电阻、电容和开关管均仅连接模拟电源和模拟地。
[0022]进一步地，第一上拉或下拉电阻的阻值为第二上拉或者下拉电阻的5倍阻值以上，第二上拉或下拉电阻的阻值为第三上拉或者下拉电阻的5倍阻值以上，以此类推。
[0023]进一步地，当包括m个上拉电阻，则各个开关管均为PMOS晶体管或PNP型三极管；当包括m个下拉电阻，则各个开关管均为NMOS晶体管或NPN型三极管；M0S晶体管的源极、栅极、漏极分别对应于三极管的集电极、基极、发射极。
[0024]进一步地，还为每个开关管各增加一个驱动管和一个驱动电阻；各个开关管均为PMOS晶体管或PNP三极管，各个驱动管均为NMOS晶体管或NPN三极管；各个驱动管的漏极与驱动电阻相连，并连接各个开关管的栅极；各个驱动电阻均接数字电源；各个驱动管的源极接数字地，栅极接微处理器的各个数字信号输出引脚。
[0025]本申请可以在热敏电阻的自有温度检测范围的基础上，扩展至更为宽广的温度检测范围；并能够取得较高的检测精度。本申请还将模拟地和数字地分开从而避免了信号干扰。本申请特别适用于汽车电子领域，例如针对电机定子线圈、水冷板、水温、PCB板的温度检测。【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是一种现有的基于热敏电阻的测温电路的示意图；
[0027]图2是本申请温度检测电路的第一实施例的结构示意图；
[0028]图3是图2中分压点A电压与温度的曲线；
[0029]图4是本申请温度检测电路的第一实施例的一种变形结构示意图；
[0030]图5是图4中分压点A电压与温度的曲线；
[0031]图6是本申请温度检测电路的第一实施例的另一种变形结构示意图；
[0032]图7是本申请温度检测电路的第二实施例的结构示意图。
[0033]图中附图标记说明:
[0034]21为热敏电阻；22为分压电阻；23为分压点；24为分级电阻一 ；25为分级电阻二 ；26为电容一 ；Rs为热敏电阻；R1、R2、R3均为上拉电阻；R1’、R2’、R3’均为下拉电阻；R4为滤波电阻；C1为滤波电容；T1、T2均为开关管。
【具体实施方式】
[0035]请参阅图2，这是本申请温度检测电路的第一实施例。其中包括一个热敏电阻Rs、第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2、滤波电阻R4、滤波电容Cl、第一开关管Tl、微处理器。该电路由一个5V的直流外部电源(未图示)供电，并区分为模拟电路供电电源VCC_5V_ADC和数字电路供电电源VCC_5V，相应的具有模拟电路的地GND_ADC和数字电路的地GND。其中的各个电阻、电容和开关管采用模拟电源和模拟地。
[0036]热敏电阻Rs与第一上拉电阻Rl串联构成了分压电路，两者之间为分压点A ;热敏电阻Rs的另一端接模拟地，第一上拉电阻Rl的另一端接模拟电源。第二上拉电阻R2连接分压点A和第一开关管Tl的漏极。滤波电阻R4连接分压点A和微处理器的模拟信号输入引脚。滤波电阻R4除滤波外还可以限流，防止在发生分压点A短接到例如12V的电源时损坏微处理器。滤波电容Cl连接在微处理器的模拟信号输入引脚和模拟地之间。滤波电容Cl主要是为了滤除噪声，也可以提高检测精度。第一开关管Tl优选为PMOS晶体管或PNP型三极管，容易实现高端驱动；也可为NMOS晶体管或NPN型三极管，则需采用高端驱动。第一开关管Tl的源极(或集电极)接模拟电源，栅极(或基极)接微处理器的数字信号输出引脚，漏极(或发射极)通过第二上拉电阻R2接分压点A。微处理器可以是单片机或控制芯片等，其模拟信号输入引脚优选为模数转换引脚并连接微处理器中的模数转换模块，数字信号输出引脚优选为输入输出引脚并连接微处理器中的数字信号I/O模块。微处理器中的数字信号I/O模块采用数字电源和数字地，微处理器中的模数转换模块采用模拟电源和模拟地。
[0037]初始情况下，微处理器的数字信号输出引脚输出低电平0，第一开关管Tl处于截止状态，相当于断开的开关。此时第二上拉电阻R2未连接到分压电路，与热敏电阻Rs串联的等效上拉电阻为Rl。分压点A的电压值为模拟电源VCC_5V_ADC在第一上拉电阻Rl和热敏电阻Rs的分压值，其通过滤波电阻R4连接到微处理器的模拟信号输入引脚。微处理器通过查询图3中实线所示的第一 MAP图，即可根据分压点A的电压值得到当前温度。
[0038]随着温度升高，热敏电阻Rs的阻值降低(例如NTC)或升高(例如PTC)。当达到某一温度值时，微处理器的数字信号输出引脚开始改为输出高电平1，第一开关管Tl处于导通状态，相当于闭合的开关。此时第二上拉电阻R2连接了分压点A和模拟电源VCC_5V_ADC，与热敏电阻Rs串联的等效上拉电阻为第一上拉电阻Rl和第二上拉电阻R2的并联值R12，
该等效上拉电阻
【权利要求】
1.一种温度检测电路，其特征是，包括一个热敏电阻、m个上拉电阻、一个滤波电阻、一个滤波电容、m-1个开关管、一个微处理器;111为> 2的自然数； 所述温度检测电路的电源区分为相互独立的模拟电源、数字电源两部分； 所述温度检测电路的地区分为相互独立的模拟地、数字地两部分； 热敏电阻与第一上拉电阻串联，两者之间为分压点；第一上拉电阻的另一端接模拟电源，热敏电阻的另一端接模拟地； m-Ι个开关管的栅极分别连接微处理器的m-Ι个数字信号输出引脚，源极均连接模拟电源，漏极分别通过其余m-Ι个上拉电阻连接分压点； 滤波电阻连接分压点和微处理器的模拟信号输入引脚； 滤波电容连接在微处理器的模拟信号输入引脚和模拟地； 或者将m个上拉电阻更换为m个下拉电阻；此时热敏电阻与第一下拉电阻串联，两者之间为分压点；第一下拉电阻的另一端接模拟地，热敏电阻的另一端接模拟电源；此时m-Ι个开关管的源极均连接模拟地，漏极分别通过其余m-Ι个下拉电阻连接分压点。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征是，仅有微处理器不仅连接模拟电源和模拟地，还连接数字电源和数字地；其余各个电阻、电容和开关管均仅连接模拟电源和模拟地。
3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征是，第一上拉或下拉电阻的阻值为第二上拉或者下拉电阻的5倍阻值以上，第二上拉或下拉电阻的阻值为第三上拉或者下拉电阻的5倍阻值以上，以此类推。
4.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征是，当包括m个上拉电阻，则各个开关管均为PMOS晶体管或PNP型三极管；当包括m个下拉电阻,则各个开关管均为NMOS晶体管或NPN型三极管；M0S晶体管的源极、栅极、漏极分别对应于三极管的集电极、基极、发射极。
5.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征是，还为每个开关管各增加一个驱动管和一个驱动电阻；各个开关管均为PMOS晶体管或PNP三极管,各个驱动管均为NMOS晶体管或NPN三极管；各个驱动管的漏极与驱动电阻相连，并连接各个开关管的栅极；各个驱动电阻均接数字电源；各个驱动管的源极接数字地，栅极接微处理器的各个数字信号输出引脚。
【文档编号】G01K7/22GK203595560SQ201320749858
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】张 林, 周峰 申请人:联合汽车电子有限公司