用于检测热敏电阻的装置的制作方法

本实用新型涉及热敏电阻领域，尤其涉及一种用于检测热敏电阻的装置。

背景技术：

热敏电阻是其阻值对温度极为敏感的一种电阻器。环境温度引起热敏电阻的阻值变化。热敏电阻按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。热敏电阻可应用的领域非常广泛。例如在电动汽车的电机温度检测中，通常采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器。

技术实现要素：

本文中描述的实施例提供了一种用于检测热敏电阻的装置，其能够实现对热敏电阻的电阻值的更高精度的检测。

根据本实用新型的第一个方面，提供了一种用于检测热敏电阻的装置。该装置包括第一控制电路和第一分压电路。第一控制电路耦接第一控制端和第一分压电路，并被配置为基于来自第一控制端的第一控制信号来控制第一分压电路的电阻值。第一分压电路耦接第一电压端和热敏电阻的第一端。热敏电阻的第二端耦接第二电压端。该装置从热敏电阻的第一端输出检测信号。

在本实用新型的实施例中，该装置还包括保护电路。保护电路耦接在热敏电阻的第二端与第二电压端之间，并耦接第一电压端。保护电路被配置为在热敏电阻的第二端被直接连接到第一电压端的情况下，断开热敏电阻的第二端与第二电压端之间的连接。

在本实用新型的实施例中，该装置还包括第二分压电路。第二分压电路耦接在热敏电阻的第二端和第二电压端之间。

在本实用新型的实施例中，该装置还包括第二分压电路。第二分压电路耦接在热敏电阻的第二端和保护电路之间。

在本实用新型的实施例中，该装置还包括模式选择电路。模式选择电路耦接热敏电阻的第一端、模式选择端、第二电压端和保护电路，并被配置为基于来自模式选择端的选择信号控制保护电路与热敏电阻的连接，并在保护电路与热敏电阻断开连接的情况下，在热敏电阻的第一端与第二电压端之间加入电阻。

在本实用新型的实施例中，第一控制电路包括第一晶体管。第一分压电路包括第一电阻器和第二电阻器。第一晶体管的控制极耦接第一控制端，第一晶体管的第一极耦接第一电阻器的第一端，第一晶体管的第二极耦接第二电阻器的第一端。第一电阻器的第一端耦接第一电压端，第一电阻器的第二端耦接热敏电阻的第一端。第二电阻器的第二端耦接热敏电阻的第一端。

在本实用新型的实施例中，第一控制电路包括第一晶体管。第一分压电路包括第一电阻器和第二电阻器。第一晶体管的控制极耦接第一控制端，第一晶体管的第一极耦接第一电阻器的第一端，第一晶体管的第二极耦接热敏电阻的第一端。第一电阻器的第二端耦接热敏电阻的第一端。第二电阻器的第一端耦接第一电压端，第二电阻器的第二端耦接第一电阻器的第一端。

在本实用新型的实施例中，保护电路包括第二晶体管、第三晶体管、第三电阻器和第四电阻器。第二晶体管的控制极耦接第三晶体管的第二极和第四电阻器的第一端，第二晶体管的第一极耦接热敏电阻的第二端，第二晶体管的第二极耦接第三电阻器的第一端和第三晶体管的控制极。第三晶体管的第一极耦接第三电阻器的第二端和第二电压端。第四电阻器的第二端耦接第一电压端。

在本实用新型的实施例中，第二分压电路包括第五电阻器。第五电阻器的第一端耦接热敏电阻的第二端，第五电阻器的第二端耦接第二电压端。

在本实用新型的实施例中，第二分压电路包括第五电阻器。第五电阻器的第一端耦接热敏电阻的第二端，第五电阻器的第二端耦接保护电路。

在本实用新型的实施例中，模式选择电路包括第四晶体管、第五晶体管和第六电阻器。第四晶体管的控制极耦接第五晶体管的控制极和模式选择端，第四晶体管的第一极耦接第二电压端，第四晶体管的第二极耦接保护电路。第五晶体管的第一极耦接第二电压端，第五晶体管的第二极耦接第六电阻器的第一端。第六电阻器的第二端耦接热敏电阻的第一端。

在本实用新型的实施例中，该装置还包括模式选择电路。模式选择电路包括第四晶体管、第五晶体管和第六电阻器。第四晶体管的控制极耦接第五晶体管的控制极和模式选择端，第四晶体管的第一极耦接第二电压端，第四晶体管的第二极耦接第二晶体管的控制极。第五晶体管的第一极耦接第二电压端，第五晶体管的第二极耦接第六电阻器的第一端。第六电阻器的第二端耦接热敏电阻的第一端。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制，其中：

图1是根据本实用新型的实施例的用于检测热敏电阻的装置的示意性框图；

图2是如图1所示的用于检测热敏电阻的装置的示例电路图；

图3是如图1所示的用于检测热敏电阻的装置的另一示例电路图；

图4是根据本实用新型的另一实施例的用于检测热敏电阻的装置的示意性框图；

图5是如图4所示的用于检测热敏电阻的装置的示例电路图；

图6是根据本实用新型的又一实施例的用于检测热敏电阻的装置的示意性框图；

图7是如图6所示的用于检测热敏电阻的装置的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本实用新型主题所属的领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指该部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个模块/部件与另一个模块/部件区分开。

在本实用新型的所有实施例中，由于晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)是对称的，并且N型晶体管和P型晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)之间的导通电流方向相反，因此在本实用新型的实施例中，统一将晶体管的受控中间端称为控制极，信号输入端称为第一极，信号输出端称为第二极。本实用新型的实施例中所采用的晶体管主要是开关晶体管。

一些热敏电阻需要在较大的温度范围内工作。例如用于检测电机的定子温度的负温度系数热敏电阻需要例如在-40℃到+200℃的范围内工作。对于这些热敏电阻，它们在较大的温度范围内电阻值变化较大。通常采用将一个电阻值固定的电阻器与热敏电阻串联并计算二者的分压比例的传统方法来检测这些热敏电阻的电阻值。当热敏电阻的电阻值相比于与其串联的电阻器的电阻值过小或者过大时，即使热敏电阻的电阻值受到温度影响而变化，热敏电阻两端的电压变化也不大。这样，热敏电阻的电阻值的变化难以通过其两端的电压变化来精确地体现。这将导致在待测量的温度范围内，对热敏电阻的电阻值的测量精度不够高，从而导致对温度的测量精度不够高。

本实用新型的实施例提供了一种用于检测热敏电阻的装置，其能够实现对热敏电阻的电阻值的更高精度的检测。在下文中以负温度系数热敏电阻为例来进行说明。本领域的技术人员应了解，根据本实用新型的实施例的装置也适用于检测正温度系数热敏电阻。

图1示出根据本实用新型的实施例的用于检测热敏电阻的装置100的示意性框图。

装置100可包括第一控制电路120和第一分压电路110。第一控制电路120耦接第一控制端CTR1和第一分压电路110，并被配置为基于来自第一控制端CTR1的第一控制信号来控制第一分压电路110的电阻值。第一分压电路110耦接第一电压端V1和热敏电阻Rx的第一端P。热敏电阻Rx的第二端N耦接第二电压端V2。第一分压电路110与热敏电阻Rx在第一电压端V1与第二电压端V2之间串联。该装置100从热敏电阻Rx的第一端P输出检测信号OUT。通过该检测信号OUT可计算出热敏电阻Rx与第一分压电路110的分压比例，从而计算出热敏电阻Rx的电阻值。根据热敏电阻Rx的电阻值可以确定热敏电阻Rx的温度。

第一控制信号可根据温度来设置。对于负温度系数热敏电阻，其温度越低则电阻值越高。在需要测量低温的情况下，可以通过设置第一控制信号来降低第一分压电路110的电阻值，以使得第一分压电路110的电阻值与热敏电阻Rx的电阻值的差别不太大(例如，为同一数量级)。这样，当热敏电阻Rx在低温范围内变化时，检测信号OUT可更精确地反映热敏电阻Rx与第一分压电路110的分压比例，从而更精确地计算出热敏电阻Rx的电阻值。在需要测量高温的情况下，可以通过设置第一控制信号来升高第一分压电路110的电阻值，以使得第一分压电路110的电阻值与热敏电阻Rx的电阻值的差别不太大。这样，当热敏电阻Rx在高温范围内变化时，检测信号OUT可更精确地反映热敏电阻Rx与第一分压电路110的分压比例，从而更精确地计算出热敏电阻Rx的电阻值。

根据本实用新型的实施例的装置，能够通过第一控制电路120来控制第一分压电路110的电阻值，从而实现对热敏电阻Rx的电阻值的更高精度的检测。

如图1所示，根据本实用新型的实施例的装置100还可以包括第二分压电路130。第二分压电路130耦接在热敏电阻Rx的第二端N和第二电压端V2之间。这样，第二分压电路130与热敏电阻Rx和第一分压电路110一起串联在第一电压端V1与第二电压端V2之间。

图2示出如图1所示的用于检测热敏电阻Rx的装置100的示例电路图。

如图2所示，第一控制电路120可包括第一晶体管T1。第一分压电路110可包括第一电阻器R1和第二电阻器R2。第一晶体管T1的控制极耦接第一控制端CTR1，第一晶体管T1的第一极耦接第一电阻器R1的第一端，第一晶体管T1的第二极耦接第二电阻器R2的第一端。第一电阻器R1的第一端耦接第一电压端V1，第一电阻器R1的第二端耦接热敏电阻Rx的第一端P。第二电阻器R2的第二端耦接热敏电阻Rx的第一端P。

热敏电阻Rx的第二端N可耦接第二电压端V2，或者经由第二分压电路130(例如，包括第五电阻器R5)耦接第二电压端V2。

下面以第一晶体管T1为N型晶体管为例来说明装置100的工作原理。本领域的技术人员应理解，在替代实施例中，第一晶体管T1也可以为P型晶体管。

在需要测量低温范围的情况下，向第一控制端CTR1输入低电压，从而关闭第一晶体管T1。这样，第一分压电路110的电阻值为第一电阻器R1的电阻值。由于负温度系数热敏电阻的温度越低，其电阻值越高，因此，可以选取第一电阻器R1，使其具有与要检测的热敏电阻Rx在该温度范围内的电阻值相近的电阻值。这样，在该温度范围内，热敏电阻Rx的温度的微小变化也能够通过热敏电阻Rx与第一电阻器R1的分压比例的变化而反映出来。

在需要测量高温范围的情况下，向第一控制端CTR1输入高电压，从而打开第一晶体管T1。这样，第二电阻器R2被接入第一电压端V1与热敏电阻Rx的第一端P之间，使得第二电阻器R2与第一电阻器R1并联。第一分压电路110的电阻值为第一电阻器R1与第二电阻器R2并联之后的等效电阻值。由于负温度系数热敏电阻的温度越高，其电阻值越低，因此，通过并联第二电阻器R2，使得第一分压电路110的电阻值变小，从而具有与要检测的热敏电阻Rx在该温度范围内的电阻值相近的电阻值。这样，在该温度范围内，热敏电阻Rx的温度的微小变化也能够通过热敏电阻Rx与第一电阻器R1和第二电阻器R2形成的并联电阻的分压比例的变化而反映出来。

图3示出如图1所示的用于检测热敏电阻Rx的装置100的另一示例电路图。图3所示的示例与图2所示的示例的不同之处在于，使第二电阻器R2耦接在第一电压端V1与第一晶体管T1的第一极之间，使第一晶体管T1的第二极耦接热敏电阻Rx的第一端P。这样，在需要测量高温范围的情况下，向第一控制端CTR1输入高电压，从而打开第一晶体管T1。这样，第一电阻器R1被短路。第一分压电路110的电阻值为第二电阻器R2的电阻值。由于负温度系数热敏电阻的温度越高，其电阻值越低，因此，可以选取第二电阻器R2，使其具有与要检测的热敏电阻Rx在该温度范围内的电阻值相近的电阻值。这样，在该温度范围内，热敏电阻Rx的温度的微小变化也能够通过热敏电阻Rx与第二电阻器R2的分压比例的变化而反映出来。

在需要测量低温范围的情况下，向第一控制端CTR1输入低电压，从而关闭第一晶体管T1。这样，第一分压电路110的电阻值为第一电阻器R1与第二电阻器R2串联的等效电阻值。由于负温度系数热敏电阻的温度越低，其电阻值越高，因此，通过串联第一电阻器R1，使得第一分压电路110的电阻值变大，从而具有与要检测的热敏电阻Rx在该温度范围内的电阻值相近的电阻值。这样，在该温度范围内，热敏电阻Rx的温度的微小变化也能够通过热敏电阻Rx与第一电阻器R1和第二电阻器R2形成的串联电阻的分压比例的变化而反映出来。

本领域的技术人员应了解，还可以采用其它电路来实现第一分压电路110，以使得第一控制电路120可基于来自第一控制端CTR1的第一控制信号来控制第一分压电路110的电阻值，从而针对不同的温度范围提供相应的第一分压电路110的电阻值。

图4示出根据本实用新型的另一实施例的用于检测热敏电阻Rx的装置200的示意性框图。该装置200还包括保护电路140。保护电路140耦接在热敏电阻Rx的第二端N与第二电压端V2之间，并耦接第一电压端V1。在检测热敏电阻Rx的过程中，可能会由于油污或者线束破损等原因而出现热敏电阻Rx的第二端N被直接连接到第一电压端V1的情况。保护电路140被配置为在热敏电阻Rx的第二端N被直接连接到第一电压端V1的情况下，断开热敏电阻Rx的第二端N与第二电压端V2之间的连接。这样，保护电路140能够防止第一电压端V1与第二电压端V2的直接连接，从而避免该装置200被大电流烧坏。

如图4所示，根据本实用新型的实施例的装置200还可以包括第二分压电路130。第二分压电路130耦接在热敏电阻Rx的第二端N和第二电压端V2之间。第二分压电路130的电阻值可能比较小。在这种情况下，如果热敏电阻Rx的第二端N被直接连接到第一电压端V1，则保护电路140能够防止流过第二分压电路130的电流过大，从而避免该装置200被大电流烧坏。

图5示出如图4所示的用于检测热敏电阻Rx的装置200的示例电路图。

如图5所示，第一控制电路120、第一分压电路110和第二分压电路130的电路结构与图2所示的实施例相同。在本实施例中，保护电路140可包括第二晶体管T2、第三晶体管T3、第三电阻器R3和第四电阻器R4。第二晶体管T2的控制极耦接第三晶体管T3的第二极和第四电阻器R4的第一端，第二晶体管T2的第一极耦接热敏电阻Rx的第二端N，第二晶体管T2的第二极耦接第三电阻器R3的第一端和第三晶体管T3的控制极。第三晶体管T3的第一极耦接第三电阻器R3的第二端和第二电压端V2。第四电阻器R4的第二端耦接第一电压端V1。

下面以第二晶体管T2和第三晶体管T3为N型晶体管，第一电压端V1输出高电压，第二电压端V2输出低电压为例来说明装置200的工作原理。本领域的技术人员应理解，在替代实施例中，第二晶体管T2和第三晶体管T3也可以为P型晶体管。在该替代实施例中，第一电压端V1输出低电压，第二电压端V2输出高电压。

在热敏电阻Rx的连接正常的情况下，第三晶体管T3的控制极经由第三电阻器R3耦接到低电压。可通过选择电阻值较小的第三电阻器R3来使得第三晶体管T3的控制极处于低电压，从而关闭第三晶体管T3。这样，第二晶体管T2的控制极通过第四电阻器R4耦接到高电压，从而打开第二晶体管T2。因此，热敏电阻Rx的第二端N通过第二晶体管T2和第三电阻器R3耦接到第二电压端V2。在这种情况下，相当于在热敏电阻Rx与第二电压端V2之间加入了起分压作用的第三电阻器R3。这并不影响对热敏电阻Rx的电阻值的检测。热敏电阻Rx的电阻值可以基于加入第三电阻器R3之后的分压比例来计算。

在热敏电阻Rx的第二端N被直接连接到高电压(例如，电源)的情况下，流过第三电阻器R3的电流增大。增大的电流可导致第三电阻器R3的第一端的电压升高，从而打开第三晶体管T3。这样，第二晶体管T2的控制极通过第三晶体管T3连接到第二电压端V2的低电压，从而使得第二晶体管T2被关闭。因此，在这种情况下，保护电路140能够断开热敏电阻Rx的第二端N与第二电压端V2之间的连接。

根据本实施例的装置200不仅能够实现对热敏电阻Rx的电阻值的更高精度的检测，还能够在热敏电阻Rx的第二端N被直接连接到第一电压端V1的情况下，断开热敏电阻Rx与第二电压端V2的连接，从而防止装置200被大电流烧坏。

图6示出根据本实用新型的又一实施例的用于检测热敏电阻Rx的装置300的示意性框图。该装置300还包括模式选择电路150，其可以选择用于检测热敏电阻Rx的电阻值的检测模式和用于确定热敏电阻Rx是否被短路的诊断模式中的一种。模式选择电路150耦接热敏电阻Rx的第一端P、模式选择端MODE、第二电压端V2和保护电路140，并被配置为基于来自模式选择端MODE的选择信号控制保护电路140与热敏电阻Rx的连接。在检测模式下，模式选择电路150不影响保护电路140与热敏电阻Rx的连接，装置300的工作方式与装置200相同。在诊断模式下，模式选择电路150使得保护电路140与热敏电阻Rx断开连接。在这种情况下，模式选择电路150在热敏电阻Rx的第一端P与第二电压端V2之间加入电阻。这样，模式选择电路150与第一分压电路110在第一电压端V1与第二电压端V2之间串联，形成新的回路。由于热敏电阻Rx只有一端连接到此回路，因此模式选择电路150与第一分压电路110的分压比例是一个不受热敏电阻Rx影响的固定值。这样，从热敏电阻Rx的第一端P输出的检测信号OUT具有固定的电压值。而在热敏电阻Rx的任一端短路到电源或者短路到地的时候，检测信号OUT的电压值将不同。因此，根据检测信号OUT可诊断出热敏电阻Rx是否有短路故障。

在检测电机的定子温度时，可例如在开机时的自检阶段进入诊断模式。在诊断出热敏电阻Rx无故障后，关闭诊断模式，切换到检测模式进行后续的测温过程。

图7是如图6所示的用于检测热敏电阻Rx的装置300的示例电路图。

如图7所示，第一控制电路120、第一分压电路110、第二分压电路130和保护电路140的电路结构与图5所示的实施例相同。在本实施例中，模式选择电路150包括第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六电阻器R6。第四晶体管T4的控制极耦接第五晶体管T5的控制极和模式选择端MODE，第四晶体管T4的第一极耦接第二电压端V2，第四晶体管T4的第二极耦接第二晶体管T2的控制极。第五晶体管T5的第一极耦接第二电压端V2，第五晶体管T5的第二极耦接第六电阻器R6的第一端。第六电阻器R6的第二端耦接热敏电阻Rx的第一端P。

下面以第四晶体管T4和第五晶体管T5为N型晶体管，第一电压端V1输出高电压，第二电压端V2输出低电压为例来说明装置300的工作原理。本领域的技术人员应理解，在替代实施例中，第四晶体管T4和第五晶体管T5也可以为P型晶体管。在该替代实施例中，第一电压端V1输出低电压，第二电压端V2输出高电压。

在检测模式下，向模式选择端MODE输入低电压，从而关闭第四晶体管T4和第五晶体管T5。这样，装置300的工作方式与装置200相同。

在诊断模式下，向模式选择端MODE输入高电压，从而打开第四晶体管T4和第五晶体管T5。在第四晶体管T4打开的情况下，来自第二电压端V2的低电压被输入到第二晶体管T2的控制极。因此，第二晶体管T2被关闭，从而断开保护电路140与热敏电阻Rx的连接。在第五晶体管T5打开的情况下，第六电阻器R6与第一分压电路110在第一电压端V1与第二电压端V2之间串联，形成新的回路。由于热敏电阻Rx只有一端连接到此回路，第六电阻器R6与第一分压电路110的分压比例是一个不受热敏电阻Rx影响的固定值。这样，从热敏电阻Rx的第一端P输出的检测信号OUT具有固定的电压值。而在热敏电阻Rx的任一端短路到电源或者短路到地的时候，检测信号OUT的电压值将不同。因此，根据检测信号OUT可诊断出热敏电阻Rx是否有短路故障。

根据本实用新型的实施例的装置300不仅能够实现对热敏电阻Rx的电阻值的更高精度的检测，能够防止装置300被大电流烧坏，还能够诊断热敏电阻Rx的短路故障。

本领域的技术人员应理解，在本实用新型的实施例的基础上，可以在用于检测热敏电阻Rx的装置中添加各种滤波或者稳压电路，以获得更干净的检测信号OUT。

除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。

适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。

以上对本实用新型的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型的实施例进行各种修改和变型。本实用新型的保护范围由所附的权利要求限定。