一种过温保护电路及系统的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种过温保护电路及系统。

背景技术：

过温保护是电路应用中重要的保护功能，有过温保护需求的产品都会设计相应的过温保护电路。

现有的过温保护电路具有过温保护触发点，其包括温度检测模块。当采样到电路工作温度达到该过温保护触发点时，就会启动或触发过温保护机制，从而发出过温保护信号或指令，以使产品根据过温保护信号或指令可以选择限流或关闭系统等方式进行限制保护。

但是，现有的过温保护电路中的过温保护触发点往往是电路内部固定且单一的，在具有固定且单一的过温保护触发点的情况下，当产品的应用环境不同时，不能对不同应用环境下产品的工作模式或保护方式进行区分辨识，无法满足产品在不同应用环境下的应用需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种过温保护电路及系统，用于解决现有的过温保护电路无法满足产品在不同应用环境下的应用需求的问题。

本实用新型实施例采用下述技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种过温保护电路，包括：

电压产生模块，其配置为设置至少一级过温保护触发点电压，其具有至少一个第一输出端，并通过所述第一输出端输出所述触发点电压；

运算模块，其配置为根据接收的所述至少一级触发点电压和反馈电压得到参考电压，其具有第一输入端、第二输入端和第二输出端，所述第一输入端与所述电压产生模块的第一输出端电连接，并通过所述第一输入端输入所述至少一级触发点电压，通过所述第二输入端输入所述反馈电压，通过所述第二输出端输出所述参考电压，其中，所述反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的；

逻辑信号产生模块，其配置为根据接收的所述参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，其具有第三输入端和第三输出端，所述第三输入端与所述第二输出端电连接，并通过所述第三输入端输入所述参考电压，通过所述第三输出端输出所述逻辑信号。

进一步的，所述电压产生模块包括至少一组电压产生单元，每组所述电压产生单元包括：第一电流源和电阻，所述电阻的一端与所述第一电流源电连接第一连接点，所述第一连接点为所述第一输出端，所述电阻的另一端接地；

其中，每组所述电压产生单元配置为设置一级过温保护触发点电压。

进一步的，若所述电压产生单元的数量为至少两组，则所述至少两组电压产生单元中选择的电阻的阻值不同。

进一步的，所述电阻为可调电阻，所述至少两组电压产生单元中选择的可调电阻的阻值调节范围不同。

进一步的，所述过温保护电路包括：

电压反馈模块，其配置为检测所述过温保护电路的温度，并根据所述温度得到所述反馈电压，其具有输出所述反馈电压的第四输出端，所述第四输出端与所述第二输入端电连接。

进一步的，所述运算模块包括：

至少一个运算放大器，配置为根据所述触发点电压和所述反馈电压得到运算电压，其具有所述第一输入端、所述第二输入端和第五输出端，并通过所述第五输出端输出所述运算电压；

加法器，配置为根据接收的至少一个所述运算电压得到所述参考电压，其具有至少一个第四输入端和所述第二输出端，所述第四输入端与所述第五输出端电连接，并通过所述第四输入端输入所述运算电压。

进一步的，所述至少一个运算放大器和所述加法器集成于第一芯片。

进一步的，所述所述运算放大器的数量与所述第一输出端的数量一致；所述第四输入端的数量与所述运算放大器的数量一致。

进一步的，所述过温保护电路包括：

至少一个电流速率调节模块，其配置为调节所述运算电压的系数，其具有控制端，所述控制端与所述运算放大器的被控制端电连接，并通过所述控制端控制所述运算放大器产生的运算电压的系数。

进一步的，所述逻辑信号产生模块包括：第二电流源、第一电容、mos晶体管和比较器；

所述第二电流源的流出端、所述第一电容的一端、所述mos晶体管的漏极和所述比较器的正输入端电连接第二连接点，所述第一电容的另一端接地，所述mos晶体管的栅极悬置以接外部驱动信号，所述mos晶体管的源极接地，所述比较器的负输入端为所述第三输入端，所述比较器的输出端为所述第三输出端。

进一步的，所述第二电流源、所述第一电容、所述mos晶体管和所述比较器集成于第二芯片。

第二方面，本实用新型提供了一种过温保护系统，其包括上述所述的过温保护电路。

本实用新型实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型实施例提供的过温保护电路，其包括电压产生模块、运算模块和逻辑信号产生模块，电压产生模块设置至少一级过温保护触发点电压，运算模块根据接收的至少一级触发点电压和反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的反馈电压得到参考电压，逻辑信号产生模块根据接收的参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，以使本实用新型实施例提供的过温保护电路，具有至少一个过温保护触发点且在触发过温保护过程中电流曲线可以动态调控，从而可以灵活进行适应于不同的应用环境，满足具有过温保护需求的产品在不同应用环境下的应用需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种过温保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种过温保护电路中电压产生模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种过温保护电路的实际应用场景示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种过温保护电路的输出电流曲线斜率变化图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供的过温保护电路包括：电压产生模块10、运算模块20和逻辑信号产生模块30，以下分别对电压产生模块10、运算模块20和逻辑信号产生模块30之间的连接和工作关系进行阐述，具体如下：

该电压产生模块10配置为设置至少一级过温保护触发点电压，该电压产生模块10具有至少一个第一输出端11，并通过第一输出端11输出触发点电压，其中，至少一个第一输出端11输出的触发点电压值不同。该电压产生模块10可以为具有配置至少一级过温保护触发点电压功能的芯片，该芯片可以设置至少一级温保护触发点电压；或者，该电压产生模块10可以包括至少一组电压产生单元10a，通过至少一组组电压产生单元调节产生至少一级过温保护触发点电压。

具体实施时，如图2所示，该电压产生模块10可以包括至少一组电压产生单元10a，每组电压产生单元10a可以包括：第一电流源d1和电阻r101，电阻r101的一端与第一电流源d1电连接第一连接点1，第一连接点1为第一输出端11，电阻r101的另一端接地，其中，每组电压产生单元配置为设置一级过温保护触发点电压，即至少一组电压产生单元10a可输出至少一个温保护触发点电压；于本实用新型的优选实施例中，若电压产生单元的数量为至少两组，则至少两组电压产生单元中选择的电阻的阻值不同。如，电压产生模块10可以包括两组电压产生单元10a，每组电压产生单元10a中选择的电阻r101的阻值不同，则通过第一输出端11输出的温保护触发点电压不同。该第一电流源d1可以为恒流源，也可以为可调电流源。

为了使每组电压产生单元10a通过第一输出端11输出的温保护触发点电压可调节，优选的，上述实施例中所述的电阻r101为可调电阻r101，至少两组电压产生单元10a中选择的可调电阻r101的阻值调节范围不同，则每组电压产生单元10a通过第一输出端11输出的温保护触发点电压不同，且每一组电压产生单元10a可输出至少一个温保护触发点电压。其中，可调电阻阻值的调节可以通过对与过温保护电路对应的交互界面或调节界面上显示的档位按钮或调节旋钮调节，来调节可调电阻的阻值。

该运算模块20配置为根据接收的至少一级触发点电压和反馈电压得到参考电压，其具有第一输入端21、第二输入端22和第二输出端23，第一输入端21与第一输出端11电连接，并通过第一输入端21输入至少一级触发点电压，第二输入端22输入反馈电压，第二输出端23输出参考电压，其中，反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的，该反馈电压的电压值与温度成反比。

具体实施时，该运算模块20可以包括至少一个运算放大器26和加法器27，运算放大器26配置为根据触发点电压和反馈电压得到运算电压，其具有第一输入端21、第二输入端22和第五输出端25，并通过第五输出端25输出运算电压，加法器27配置为根据接收的至少一个运算电压得到参考电压，其具有至少一个第四输入端24和第二输出端23，第四输入端24与第五输出端25电连接，并通过第四输入端24输入运算电压，通过运算放大器26根据触发点电压和反馈电压得到运算电压，再加法器27根据接收的至少一个运算电压得到参考电压。当然，该运算模块20还可以采用其他器件或电路根据至少一级触发点电压和反馈电压得到参考电压，如至少一个运算放大器26和加法器27集成于第一芯片，等等。

优选的，运算放大器26的数量与第一输出端11的数量一致。第四输入端24的数量与运算放大器26的数量一致。

该逻辑信号产生模块30配置为根据接收的参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，其具有第三输入端31和第三输出端32，第三输入端31与第二输出端23电连接，并通过第三输入端31输入参考电压，通过第三输出端32输出逻辑信号。

具体实施时，该逻辑信号产生模块30可以包括：第二电流源d2、第一电容c101、mos晶体管q101和比较器u101。其中，第二电流源d2的流出端、第一电容c101的一端、mos晶体管q101的漏极和比较器u101的正输入端电连接第二连接点2，第一电容c101的另一端接地，mos晶体管q101的栅极悬置以接外部驱动信号，mos晶体管q101的源极接地，比较器u101的负输入端为第三输入端31，比较器u101的输出端为第三输出端32。当然，该逻辑信号产生模块30还可以采用其他器件或电路根据参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，如第二电流源d2、第一电容c101、mos晶体管q101和比较器u101集成于第二芯片，等等。

进一步的，如图1所示，上述实施例中所述的过温保护电路可以包括至少一个电流速率调节模块40，其配置为调节运算电压的系数，其具有控制端41，控制端41与运算放大器26的被控制端28电连接，并通过控制端41控制运算放大器26产生的运算电压的系数。该电流速率调节模块可以是可调电阻器、可调节面板、可调节界面、app应用程序、可选档位或其他虚拟按键，等等。本实用新型实施例提供设置电流速率调节模块，可以通过电流速率调节模块调节运算电压的系数，以调整输出电流在不同过温区间段的下降速率，从而调整输出电流曲线斜率。

示例性的，假设应用场景为：本实用新型实施例提供的过温保护电路被应用于buck恒流电路拓扑结构中，该buck恒流电路为其他器件，该buck恒流电路包括外部主功率开关管、驱动信号处理模块、电感器和led负载电路，该外部主功率开关管的栅极电连接驱动信号处理模块，比较器u101产生的逻辑信号通过输出端(即第三输出端32)输入至驱动信号处理模块，该外部主功率开关管的源极电连接电流采样电阻，该外部主功率开关管的漏极与电感器的一端电连接，电感器的另一端电连接led负载电路的电路。该led负载电路可以为led光源产品，如球泡灯，筒射灯，面板灯，投光灯，生鲜灯，路灯等。

如图3所示，当电感续流周期结束时，即电感放电至零时，mos晶体管q101的栅极接的外部驱动信号由高电平转变成低电平，第二电流源d2以恒定电流对第一电容c101进行充电，在此阶段外部主功率开关管维持处于断开状态；当第一电容c101的充电电压达到比较器u101的参考电压时，比较器u101输出逻辑信号由低电平转为高电平，此时，外部主功率开关管导通，电感进入充电周期，第一电容c101持续处于充电状态，比较器u101输出的逻辑信号持续高电平不变；当电感充电结束进入续流周期时，外部驱动信号由低电平转变成高电平，mos晶体管q101立即导通，第一电容c101快速放电至清零，此时，比较器u101输出逻辑信号由高电平转变为低电平，在此期间外部主功率开关管处于关断状态，以此重复。

而本实用新型实施例提供的过温保护电路的参数如下：

反馈电压为vbe，触发点电压的数量为两个，分别为vt1和vt2，且vt2<vt1，如图1所示。电压产生模块10包括两组电压产生单元10a，两组电压产生单元10a分别产生电压vt1和vt2，其中，vt1和vt2可以分别通过电阻r101和电阻r101灵活调整和设置，其调整和设置的实现方式可以通过对与过温保护电路对应的交互界面或调节界面上显示的档位按钮或调节旋钮调节来实现。若vt1和vt2的值越小，则表征系统过温保护(otp)触发的阈值点越高，如图2所示。另外，

第一运算放大器26的运算式为：v1＝k1×(vt1-vbe)，第二运算放大器26的运算式为：v2＝k2×(vt2-vbe)，加法器27的运算式为：v3＝v1+v2。其中，通过调整k1以及k2系数的值可以调整产品的输出电流iout在不同区间段的下降速率，而k1以及k2系数的调整方式可以是通过调整电流速率调节模块(如可调电阻器、可调节面板、可调节界面、app应用程序、可选档位或其他虚拟按键)来实现。

具体的，

当vt2<vbe<vt1时，v3＝k1×(vt1-vbe)，此时，产品的温度超过vt1所对应的温度，加入延长delay时间，即从开关管续流结束至下个开关周期再次开启时刻之间的时间。也就是说，产品的温度越高，反馈电压vbe越小，delay时间越长；

当vbe<vt2时，v3＝k1×(vt1-vbe)+k2×(vt2-vbe)；此时，产品的温度超过vt2所对应的温度时，v3随反馈电压vbe变化变快了，在相同的温升情况下，v3增加的增量增加，表明delay时间更长，限流速率更快，输出电流iout的电流曲线斜率更陡，如图4所示。

本实用新型实施例提供的过温保护电路，其包括电压产生模块、运算模块和逻辑信号产生模块，电压产生模块设置至少一级过温保护触发点电压，运算模块根据接收的至少一级触发点电压和反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的反馈电压得到参考电压，逻辑信号产生模块根据接收的参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，以使本实用新型实施例提供的过温保护电路，具有至少一个过温保护触发点且在触发过温保护过程中电流曲线可以动态调控，从而可以灵活进行适应于不同的应用环境，满足具有过温保护需求的产品在不同应用环境下的应用需求。

在一实施例中，本实用新型实施例提供的过温保护电路可以包括：电压反馈模块。其中，该电压反馈模块检测过温保护电路的温度，并根据温度得到反馈电压，该电压反馈模块具有输出反馈电压的第四输出端，第四输出端与第二输入端电连接。具体实施时，该电压反馈模块可以采用包含温度传感器的转换电路。

本实用新型实施例提供的过温保护系统可以包括：过温保护电路，该过温保护电路包括:电压产生模块10、运算模块20和逻辑信号产生模块30，以下分别对电压产生模块10、运算模块20和逻辑信号产生模块30之间的连接和工作关系进行阐述，具体如下：

该电压产生模块10配置为设置至少一级过温保护触发点电压，该电压产生模块10具有至少一个第一输出端11，并通过第一输出端11输出触发点电压，其中，至少一个第一输出端11输出的触发点电压值不同。该电压产生模块10可以为具有配置至少一级过温保护触发点电压功能的芯片，该芯片可以设置至少一级温保护触发点电压；或者，该电压产生模块10可以包括至少一组电压产生单元10a，通过至少一组组电压产生单元调节产生至少一级过温保护触发点电压。

具体实施时，如图2所示，该电压产生模块10可以包括至少一组电压产生单元10a，每组电压产生单元10a可以包括：第一电流源d1和电阻r101，电阻r101的一端与第一电流源d1电连接第一连接点1，第一连接点1为第一输出端11，电阻r101的另一端接地，其中，每组电压产生单元配置为设置一级过温保护触发点电压，即至少一组电压产生单元10a可输出至少一个温保护触发点电压；于本实用新型的优选实施例中，若电压产生单元的数量为至少两组，则至少两组电压产生单元中选择的电阻的阻值不同。如，电压产生模块10可以包括两组电压产生单元10a，每组电压产生单元10a中选择的电阻r101的阻值不同，则通过第一输出端11输出的温保护触发点电压不同，该第一电流源d1可以为恒流源，也可以为可调电流源。

为了使每组电压产生单元10a通过第一输出端11输出的温保护触发点电压可调节，优选的，上述实施例中所述的电阻r101为可调电阻r101，至少两组电压产生单元10a中选择的可调电阻r101的阻值调节范围不同，则每组电压产生单元10a通过第一输出端11输出的温保护触发点电压不同，且每一组电压产生单元10a可输出至少一个温保护触发点电压。其中，可调电阻阻值的调节可以通过对与过温保护电路对应的交互界面或调节界面上显示的档位按钮或调节旋钮调节，来调节可调电阻的阻值。

该运算模块20配置为根据接收的至少一级触发点电压和反馈电压得到参考电压，其具有第一输入端21、第二输入端22和第二输出端23，第一输入端21与第一输出端11电连接，并通过第一输入端21输入至少一级触发点电压，第二输入端22输入反馈电压，第二输出端23输出参考电压，其中，反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的，该反馈电压的电压值与温度成反比。

具体实施时，该运算模块20可以包括至少一个运算放大器26和加法器27，运算放大器26配置为根据触发点电压和反馈电压得到运算电压，其具有第一输入端21、第二输入端22和第五输出端25，并通过第五输出端25输出运算电压，加法器27配置为根据接收的至少一个运算电压得到参考电压，其具有至少一个第四输入端24和第二输出端23，第四输入端24与第五输出端25电连接，并通过第四输入端24输入运算电压，通过运算放大器26根据触发点电压和反馈电压得到运算电压，再加法器27根据接收的至少一个运算电压得到参考电压。当然，该运算模块20还可以采用其他器件或电路根据至少一级触发点电压和反馈电压得到参考电压，如至少一个运算放大器26和加法器27集成于第一芯片，等等。

优选的，运算放大器26的数量与第一输出端11的数量一致。第四输入端24的数量与运算放大器26的数量一致。

该逻辑信号产生模块30配置为根据接收的参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，其具有第三输入端31和第三输出端32，第三输入端31与第二输出端23电连接，并通过第三输入端31输入参考电压，通过第三输出端32输出逻辑信号。

具体实施时，该逻辑信号产生模块30可以包括：第二电流源d2、第一电容c101、mos晶体管q101和比较器u101。其中，第二电流源d2的流出端、第一电容c101的一端、mos晶体管q101的漏极和比较器u101的正输入端电连接第二连接点2，第一电容c101的另一端接地，mos晶体管q101的栅极悬置以接外部驱动信号，mos晶体管q101的源极接地，比较器u101的负输入端为第三输入端31，比较器u101的输出端为第三输出端32。当然，该逻辑信号产生模块30还可以采用其他器件或电路根据参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，如第二电流源d2、第一电容c101、mos晶体管q101和比较器u101集成于第二芯片，等等。

进一步的，如图1所示，上述实施例中所述的过温保护电路可以包括至少一个电流速率调节模块40，其配置为调节运算电压的系数，其具有控制端41，控制端41与运算放大器26的被控制端28电连接，并通过控制端41控制运算放大器26产生的运算电压的系数。该电流速率调节模块可以是可调电阻器、可调节面板、可调节界面、app应用程序、可选档位或其他虚拟按键，等等。本实用新型实施例提供设置电流速率调节模块，可以通过电流速率调节模块调节运算电压的系数，以调整输出电流在不同区间段的下降速率，从而调整输出电流曲线斜率。

示例性的，假设应用场景为：本实用新型实施例提供的过温保护电路被应用于buck恒流电路拓扑结构中，该buck恒流电路为其他器件，该buck恒流电路包括外部主功率开关管、驱动信号处理模块、电感器和led负载电路，该外部主功率开关管的栅极电连接驱动信号处理模块，比较器u101产生的逻辑信号通过输出端(即第三输出端32)输入至驱动信号处理模块，该外部主功率开关管的源极电连接电流采样电阻，该外部主功率开关管的漏极与电感器的一端电连接，电感器的另一端电连接led负载电路的电路。该led负载电路可以为led光源产品，如球泡灯，筒射灯，面板灯，投光灯，生鲜灯，路灯等。

如图3所示，当电感续流周期结束时，即电感放电至零时，mos晶体管q101的栅极接的外部驱动信号由高电平转变成低电平，第二电流源d2以恒定电流对第一电容c101进行充电，在此阶段外部主功率开关管维持处于断开状态；当第一电容c101的充电电压达到比较器u101的参考电压时，比较器u101输出逻辑信号由低电平转为高电平，此时，外部主功率开关管导通，电感进入充电周期，第一电容c101持续处于充电状态，比较器u101输出的逻辑信号持续高电平不变；当电感充电结束进入续流周期时，外部驱动信号由低电平转变成高电平，mos晶体管q101立即导通，第一电容c101快速放电至清零，此时，比较器u101输出逻辑信号由高电平转变为低电平，在此期间外部主功率开关管处于关断状态，以此重复。

而本实用新型实施例提供的过温保护电路的参数如下：

反馈电压为vbe，触发点电压的数量为两个，分别为vt1和vt2，且vt2<vt1，如图1所示。电压产生模块10包括两组电压产生单元10a，两组电压产生单元10a分别产生电压vt1和vt2，其中，vt1和vt2可以分别通过电阻r101和电阻r102灵活调整和设置，其调整和设置的实现方式可以通过对与过温保护电路对应的交互界面或调节界面上显示的档位按钮或调节旋钮调节来实现。若vt1和vt2的值越小，则表征系统过温保护(otp)触发的阈值点越高，如图2所示。另外，

第一运算放大器26的运算式为：v1＝k1×(vt1-vbe)，第二运算放大器26的运算式为：v2＝k2×(vt2-vbe)，加法器27的运算式为：v3＝v1+v2。其中，通过调整k1以及k2系数的值可以调整产品的输出电流iout在不同区间段的下降速率，而k1以及k2系数的调整方式可以是通过调整电流速率调节模块(如可调电阻器、可调节面板、可调节界面、app应用程序、可选档位或其他虚拟按键)来实现。

具体的，

当vt2<vbe<vt1时，v3＝k1×(vt1-vbe)，此时，产品的温度超过vt1所对应的温度，加入延长delay时间，即从开关管续流结束至下个开关周期再次开启时刻之间的时间。也就是说，产品的温度越高，反馈电压vbe越小，delay时间越长；

当vbe<vt2时，v3＝k1×(vt1-vbe)+k2×(vt2-vbe)；此时，产品的温度超过vt2所对应的温度时，v3随反馈电压vbe变化变快了，在相同的温升情况下，v3增加的增量增加，表明delay时间更长，限流速率更快，产品的输出电流iout的电流曲线斜率更陡，如图4所示。

当然，该过温保护电路还可以包括其他电器件，具体详见上述实用新型实施例中的相关内容，本实用新型实施例不再赘述。

本实用新型实施例提供的过温保护电路，其包括电压产生模块、运算模块和逻辑信号产生模块，电压产生模块设置至少一级过温保护触发点电压，运算模块根据接收的至少一级触发点电压和反馈电压基于检测到的过温保护电路的温度得到的反馈电压得到参考电压，逻辑信号产生模块根据接收的参考电压产生逻辑信号以控制其他器件工作，以使本实用新型实施例提供的过温保护电路，具有至少一个过温保护触发点且在触发过温保护过程中电流曲线可以动态调控，从而可以灵活进行适应于不同的应用环境，满足具有过温保护需求的产品在不同应用环境下的应用需求。

本领域的技术人员应明白，尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。