CN109405993A - 温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种温度检测电路，其包括：检测启动开关；串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的热敏电路；数模转换器，其通过其输出端提供比较参考电压；采样电容、第一开关、第二开关和第三开关；比较器；逻辑控制模块，在控制检测启动开关的导通期间同时控制第一开关、第二开关和第三开关的导通或截止使得比较器完成n次采样和比较，每次采样和比较后逻辑控制模块根据此次比较结果控制数模转换器调整其输出的比较参考电压以使得比较参考电压逐渐逼近温度输入电压，逻辑控制模块记录比较器输出的n次比较结果，n大于等于1。与现有技术相比，本发明可以实现轨到轨的输入范围，能够支持垫片的时分复用。

Description

温度检测电路

【技术领域】

本发明属于温度检测领域，具体涉及温度检测电路。

【背景技术】

随着手持电子设备的发展，功能越来越强大，集成度越来越高，加速了设备温度的提高。手持电子设备处于不同温度，工作模式不同，需要温度检测电路检测出设备的温度。为了降低成本，也要求芯片封装尺寸越来越小，可用PIN(针)脚越来越少，就需要一些功能分时复用IO pad(输入输出垫片)。手持电子设备还往往采用多个供电电源进行供电，如设备内部锂电池，外接充电器、适配器或USB接口等外部电源。当设备外接电源时，就需要温度检测电路对电源进行选择，支持任意一种电源供电。

图1为温度检测电路的现有典型结构，片外热敏电阻R1和电阻R2分压，产生带有温度变化信息的温度输入电压VIN。模数转换器的参考电压为带隙基准电压产生电路产生的，受带隙基准电压的限制。因此不能实现轨到轨的输入范围，不能实现多电源输入，并且没有pad分时复用技术。

因此，有必要提供一种可以改进的温度检测电路。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种改进的温度检测电路，其可以实现轨到轨的输入范围。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种温度检测电路，其包括：检测启动开关，其具有第一连接端、第二连接端和控制端，其中第一连接端与电源端相连；串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的热敏电路，该热敏电路具有热敏输出端，该热敏输出端能够输出温度输入电压；具有输出端的数模转换器，其通过其输出端提供比较参考电压；采样电容、第一开关、第二开关和第三开关；比较器，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端通过第一开关连接至所述热敏输出端，同时第一输入端亦通过第三开关与所述数模转换器的输出端相连，第二输入端通过所述采样电容与接地端相连，第二输入端亦通过第二开关与比较器的输出端相连；逻辑控制模块，其输入端与所述比较器的输出端相连，用于通过控制所述检测启动开关的控制端来控制所述检测启动开关的导通或截止，在控制所述检测启动开关的导通期间同时控制第一开关、第二开关和第三开关的导通或截止使得所述比较器完成n次采样和比较，每次采样和比较后所述逻辑控制模块根据此次比较结果控制所述数模转换器调整其输出的比较参考电压以使得所述比较参考电压逐渐逼近所述温度输入电压，所述逻辑控制模块记录所述比较器输出的n次比较结果，该n次比较结果将作为一次温度检测结果，n大于等于1。

进一步的，在每次采样和比较时，先控制第一开关导通、第二开关导通和第三开关截止，此时所述比较器作为电压跟随器将所述温度输入电压采样至所述采样电容进行保持得到温度采样电压；之后控制第一开关截止、第二开关截止和第三开关导通，此时所述比较器对比第一输入端接收到的比较参考电压和第二输入端接收到的所述采样电容采样到的温度采样电压并输出此次比较结果；每次采样和比较后，如果所述比较参考电压大于所述温度采样电压，则控制所述数模转换器调低其输出的比较参考电压，如果所述比较参考电压小于所述温度采样电压，则控制所述数模转换器调高其输出的比较参考电压，直到n次采样和比较结束。

进一步的，所述检测启动开关、所述数模转换器、所述比较器、所述逻辑控制模块、所述采样电容、第一开关、第二开关、第三开关位于一块芯片上，而第一热敏电阻和第二电阻位于所述芯片外，所述检测启动开关的第二连接端通过所述芯片上的一个垫片与第二电阻的一端相连，在所述在控制所述检测启动开关的截止期间，所述垫片能够作为非温度检测用途。

进一步的，所述数模转换器与所述检测启动开关的第二连接端相连，所述数模转换器基于所述检测启动开关的第二连接端的电压产生所述比较参考电压。

进一步的，所述温度检测电路还包括有：电源选择模块，其包括多个输入端和一个输出端，其输出端与所述电源端相连，其多个输入端分别连接多个输入电源，所述电源选择模块将其中的一个输入电源作为输出。

进一步的，所述逻辑控制模块在经过n次采样和比较后，输出结束信号term，标志一次温度检测的完成，读取n次比较结果。

进一步的，在所述逻辑控制模块收到有效的使能信号后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关的导通，在所述逻辑控制模块收到无效的使能信号后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关的截止。

进一步的，所述热敏电路包括依次串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的第二电阻和第一热敏电阻，第二电阻和第一热敏电阻的中间节点为所述热敏输出端。

与现有技术相比，本发明的温度检测电路，可以实现轨到轨的输入范围，能够支持垫片的时分复用。

本发明还有一些特点和优点将在下面的附图以及实例的实施方式中阐述。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为温度检测电路的现有典型结构；

图2为本发明中的温度检测电路的电路原理图；

图3为图2中的温度检测电路中的部分信号在一个实施例中的时序图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明提供一种改进的温度检测电路，其可以实现轨到轨的输入范围。

图2为本发明中的温度检测电路的电路原理图。如图2所示的，所述温度检测电路包括：检测启动开关PM1、热敏电路、采样电容Cs、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、数模转换器、比较器和逻辑控制模块。

所述检测启动开关PM1具有第一连接端s、第二连接端d和控制端g，第一连接端s与电源端VDD相连。在图2给出的实施例中，所述检测启动开关PM1为PMOS场效应晶体管，该PMOS场效应晶体管PM1的源极为第一连接端，漏极为第二连接端，栅极为控制端。

所述热敏电路串联于所述检测启动开关PM1的第二连接端和接地端之间，其具有热敏输出端，该热敏输出端能够输出随着温度的变化而变化的温度输入电压VIN。在一个实施例中，所述热敏电路包括依次串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的第二电阻R2和第一热敏电阻R1，第二电阻R2和第一热敏电阻R1的中间节点为所述热敏输出端。第一热敏电阻R1的电阻值能够随着温度的变化而变化，从而导致温度输入电压VIN能够反映温度的高低，即不同温度对应不同的温度输入电压VIN。

所述数模转换器通过其输出端提供比较参考电压Vref。所述比较器具有第一输入端IP、第二输入端IN和输出端。第一输入端IP通过第一开关S1连接至所述热敏输出端，同时第一输入端IP亦通过第三开关S3与所述数模转换器的输出端相连。第二输入端IN通过所述采样电容Cs与接地端GND相连，第二输入端IN亦通过第二开关S2与比较器的输出端相连。

所述逻辑控制模块的输入端与所述比较器的输出端相连，其用于通过控制所述检测启动开关PM1的控制端来控制所述检测启动开关PM1的导通或截止。在控制所述检测启动开关PM1的导通期间同时控制第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的导通或截止使得所述比较器完成n次采样和比较，每次采样和比较后，所述逻辑控制模块根据此次比较结果控制所述数模转换器调整其输出的比较参考电压Vref以使得所述比较参考电压Vref逐渐逼近所述热敏输出端的温度输入电压VIN，所述逻辑控制模块记录所述比较器输出的n次比较结果bn-1,bn-2,…,b0，该n次比较结果bn-1,bn-2,…,b0将作为一次温度检测结果，n大于等于1。所述逻辑控制模块在经过n次采样和比较后，输出结束信号term，标志一次温度检测的完成，系统可以读取n次比较结果bn-1,bn-2,…,b0。优选的，n为数模转换器的精度。

在每次采样和比较时，先控制第一开关S1导通、第二开关S2导通和第三开关S3截止，此时所述比较器作为电压跟随器将所述热敏电路的热敏输出端的温度输入电压VIN采样至所述采样电容Cs进行保持，得到温度采样电压VINs。之后，控制第一开关S1截止、第二开关S2截止和第三开关S3导通，此时所述比较器对比第一输入端IP接收到的比较参考电压Vref和第二输入端IN接收到的所述采样电容Cs得到的温度采样电压VINs并输出此次比较结果bm，其中m大于等于0，小于等于n-1。每次采样和比较后，如果所述比较参考电压Vref大于所述温度采样电压VINs，则控制所述数模转换器调低其输出的比较参考电压Vref，如果所述比较参考电压Vref小于所述温度采样电压VINs，则控制所述数模转换器调高其输出的比较参考电压Vref，直到n次采样和比较结束。

在所述逻辑控制模块收到有效的使能信号EN后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关PM1的导通，开始温度检测，在所述逻辑控制模块收到无效的使能信号EN后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关PM1的截止，结束温度检测。

图3为图2中的温度检测电路中的部分信号在一个实施例中的时序图。

当所述逻辑控制模块收到的使能信号EN有效时，在第一个时钟周期，开关S1和开关S2导通，开关S3断开，比较器进行采样，温度输入电压VIN的电压值保存到采样电容Cs上极板上，VINs＝VIN。第二个时钟周期，开关S1和开关S2断开，开关S3导通，比较器将数模转换器输出的比较参考电压Vref和采样电容Cs上保存的温度采样电压VINs进行比较，当VIN大于Vref时，比较器输出比较结果b_n-1＝1，当VIN小于Vref时，比较器输出比较结果b_n-1＝0。在第二个时钟周期的低电平时，逻辑控制模块保存比较器的输出比较结果b_n-1，并根据b_n-1结果调整数模转换器输出的比较参考电压Vref，使比较参考电压Vref逐渐逼近温度输入电压VIN。第三个时钟周期与第一个时钟周期工作状态相同，第四个时钟周期与第二个时钟周期工作状态相同，比较器输出结果b_n-2。以此类推，直到完成n次采样和比较之后，温度检测电路输出结束信号term，标志一次温度检测的完成。此时系统可以读取n位数据b_n-1，b_n-2…b0，进行处理。当使能信号EN信号无效时，垫片Vdd_ref_PAD可以作为其它功能使用。

在一个实施例中，所述检测启动开关PM1、所述数模转换器、所述比较器、所述逻辑控制模块、所述采样电容Cs、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3位于一块芯片上，而所述热敏电路位于所述芯片外。所述检测启动开关PM1的第二连接端d通过所述芯片上的一个垫片Vdd_ref_PAD与片外的热敏电路的一端相连。PMOS场效应晶体管PM1由所述逻辑控制模块产生的控制信号ON控制导通或者关断。当使能信号EN有效时，使得控制信号ON为低电平，PM1导通，温度检测电路正常运行，垫片Vdd_ref_PAD作为温度检测电路的垫片使用；当使能信号EN为无效时，使得控制信号ON为高电平，PM1关断，垫片Vdd_ref_PAD可以作为其它任意功能使用，实现垫片Vdd_ref_PAD的分时复用。

在所述检测启动开关PM1导通时，该PMOS场效应晶体管PM1的漏极电压为Vdd_ref，该电压Vdd_ref提供给电阻R1和R2分压得到带有温度变化信息的温度输入电压VIN，

所述数模转换器与该PMOS场效应晶体管PM1的第二连接端相连，所述数模转换器基于PMOS场效应晶体管PM1的第二连接端的电压Vdd_ref产生所述比较参考电压Vref:

其中N和M为所述数转换器产生的分压比例，Vdd_ref的电位近似等于电源VDD的电位，所述数模转换器的输出的比较参考电压Vref可以实现轨到轨变化，即Vref的范围可以从0到Vdd_ref，因此所述温度输入电压VIN也可以实现轨到轨的输入范围，即VIN在从0到Vdd_ref之间都可以被检测出来，而现有技术中Vref是固定的带隙电压，如果温度输入电压VIN超过Vref的值，则不能实现检测了。通过调整N和M的值可以调整所述比较参考电压Vref的值。片外热敏电阻R1和电阻R2分压和片内数模转换器采用相同的参考电压Vdd_ref进行分压，使得因电源端VDD的电压发生变化导致Vdd_ref电压变化时，所述比较器依然能比较出正确的结果。

在一个实施例中，所述温度检测电路还包括电源选择模块。所述电源选择模块包括多个输入端和一个输出端，其输出端与所述电源端VDD相连，其多个输入端分别连接多个输入电源，所述电源选择模块将其中的一个输入电源作为输出，作为整个温度检测电路的电源。这样，本发明中的温度检测电路就可以支持多种不同的输入电源。

本发明中的“连接”、“相连”或“相接”等表示电性连接的词语都表示电性的间接或直接连接。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种温度检测电路，其特征在于，其包括：

检测启动开关，其具有第一连接端、第二连接端和控制端，其中第一连接端与电源端相连；

串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的热敏电路，该热敏电路具有热敏输出端，该热敏输出端能够输出温度输入电压；

具有输出端的数模转换器，其通过其输出端提供比较参考电压；

采样电容、第一开关、第二开关和第三开关；

比较器，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端通过第一开关连接至所述热敏输出端，同时第一输入端亦通过第三开关与所述数模转换器的输出端相连，第二输入端通过所述采样电容与接地端相连，第二输入端亦通过第二开关与比较器的输出端相连；

逻辑控制模块，其输入端与所述比较器的输出端相连，用于通过控制所述检测启动开关的控制端来控制所述检测启动开关的导通或截止，在控制所述检测启动开关的导通期间同时控制第一开关、第二开关和第三开关的导通或截止使得所述比较器完成n次采样和比较，每次采样和比较后所述逻辑控制模块根据此次比较结果控制所述数模转换器调整其输出的比较参考电压以使得所述比较参考电压逐渐逼近所述温度输入电压，所述逻辑控制模块记录所述比较器输出的n次比较结果，该n次比较结果将作为一次温度检测结果，n大于等于1。

2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

在每次采样和比较时，先控制第一开关导通、第二开关导通和第三开关截止，此时所述比较器作为电压跟随器将所述温度输入电压采样至所述采样电容进行保持得到温度采样电压；

之后控制第一开关截止、第二开关截止和第三开关导通，此时所述比较器对比第一输入端接收到的比较参考电压和第二输入端接收到的所述采样电容采样到的温度采样电压并输出此次比较结果；

每次采样和比较后，如果所述比较参考电压大于所述温度采样电压，则控制所述数模转换器调低其输出的比较参考电压，如果所述比较参考电压小于所述温度采样电压，则控制所述数模转换器调高其输出的比较参考电压，直到n次采样和比较结束。

3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

所述检测启动开关、所述数模转换器、所述比较器、所述逻辑控制模块、所述采样电容、第一开关、第二开关、第三开关位于一块芯片上，而第一热敏电阻和第二电阻位于所述芯片外，所述检测启动开关的第二连接端通过所述芯片上的一个垫片与第二电阻的一端相连，

在所述在控制所述检测启动开关的截止期间，所述垫片能够作为非温度检测用途。

4.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

所述数模转换器与所述检测启动开关的第二连接端相连，所述数模转换器基于所述检测启动开关的第二连接端的电压产生所述比较参考电压。

5.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，其还包括有：

电源选择模块，其包括多个输入端和一个输出端，其输出端与所述电源端相连，其多个输入端分别连接多个输入电源，所述电源选择模块将其中的一个输入电源作为输出。

6.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

所述逻辑控制模块在经过n次采样和比较后，输出结束信号term，标志一次温度检测的完成，读取n次比较结果。

7.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，

在所述逻辑控制模块收到有效的使能信号后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关的导通，

在所述逻辑控制模块收到无效的使能信号后，所述逻辑控制模块控制所述检测启动开关的截止。

8.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述

所述热敏电路包括依次串联于所述检测启动开关的第二连接端和接地端之间的第二电阻和第一热敏电阻，第二电阻和第一热敏电阻的中间节点为所述热敏输出端。