一种具有温度保护的电路结构

技术领域

本发明涉及电池供电技术领域，具体涉及一种具有温度保护的电路结构。

背景技术

相关技术中，通常采用供电电路对电池负载进行充电，但是，当电池供电电路的工作温度过高时，不仅电池供电电路的性能和参数会受到很大影响，寿命也会缩短，同时，后端的电池负载还可能会被供电电路损坏，因此，为了避免供电电路在高温环境下工作，供电电路中通常需要设置过温保护电路，当供电电路的温度过高时，断开供电电路，实现温度保护。

但是，相关技术中，供电电路中的温度保护电路通常需要输入基准电压，因此，该温度保护电路中通常会设置基准电压发生电路，而基准电压产生电路的设置显然会增大电路体积，提高电路复杂度。同时，常见的基准电压发生电路的输出受温度影响较大，因此，在高温环境下，基准电压发生电路的输出误差较大，从而使得温度保护电路的可靠性降低，大大提高了供电电路在高温环境下的故障率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种具有温度保护的电路结构，以解决现有的温度保护电路中的基准电压发生电路会增大电路体积、提高电路复杂度且因受温度影响较大导致可靠性低的问题。

本发明实施例提供一种具有温度保护的电路结构，包括：测温电路、第一电路和比较电路；

所述测温电路的电流与温度正相关；

所述第一电路上的电流与所述测温电路的电流相等，所述第一电路包括第一开关管；

所述比较电路包括第一电阻、M个所述第一开关管和比较单元，M个所述第一开关管并联之后与所述第一电阻串联形成第二电路，所述第一电路的输入端与所述第二电路的输入端接预设电压，所述第一电路的输出端与所述第二电路的输出端均接地或通过预设电路单元接地，所述比较电路和所述第一电路中的每一所述第一开关管的受控端均相连、且所述第一开关管的受控端的电压随着所述测温电路的电流增大而减小，所述比较单元用于比较所述第一电路上的电流与所述第二电路上的电流的大小，并输出比较结果信号，所述比较结果信号用于指示温度是否大于预设阈值。

可选的，所述第一开关管为三极管或场效应管。

可选的，所述预设电路单元包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻与所述第一电路的输出端串联连接后接地，所述第三电阻与所述第二电路的输出端串联连接后接地；

所述第二电阻和所述第三电阻阻值相同；

所述比较单元的两个输入端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接，所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端均为除接地端以外的另一端。

可选的，所述测温电路包括第一元器件，所述第一元器件为二极管、集电极与基极连接的三极管或栅极与漏极连接的场效应管，在输入电压恒定的情况下，所述第一元器件两端的电压降与温度正相关。

可选的，所述测温电路还包括隔离模块、第四电阻、第二开关管和第三开关管；

所述第二开关管和所述第三开关管的输入端接所述预设电压；所述第二开关管、所述第三开关管的受控端均与所述第一开关管的受控端连接，且与所述第二开关管、所述第三开关管中的一个的输出端连接，所述第三开关管和所述第二开关管上的电流相同；

所述第一元器件为N+1个，且参数相同；其中一个所述第一元器件的输入端通过所述隔离模块与所述第二开关管的输出端连接、所述一个所述第一元器件的输出端接地；剩余的N个所述第一元器件并联，且所述N个所述第一元器件的输入端均依次通过所述第四电阻、所述隔离模块与所述第三开关管的输出端连接、所述N个所述第一元器件的输出端均接地。

可选的，所述隔离模块包括第四开关管和第五开关管，所述第四开关管和所述第五开关管的受控端连接，且与所述第四开关管和所述第五开关管中的一个的输入端连接，所述第四开关管和所述第五开关管的参数相同；所述第五开关管的输入端与所述第二开关管的输出端连接，所述第五开关管的输出端与所述一个所述第一元器件的输入端连接，所述第四开关管的输入端与所述第三开关管的输出端连接，所述第四开关管的输出端通过所述第四电阻与所述N个所述第一元器件的输入端连接。

可选的，所述具有温度保护的电路结构还包括控制模块；

所述控制模块用于根据所述比较结果信号输出对应的控制信号，所述控制信号用于控制功能电路工作或停止工作。

本发明实施例还提供一种具有温度保护的供电电路，包括电池充电电路、以及上述的任一种具有温度保护的电路结构，所述具有温度保护的电路结构输出的比较结果信号用于控制所述电池充电电路工作或停止工作。

可选的，所述电池充电电路包括升压斩波电路。

可选的，所述升压斩波电路包括电感、第六开关管和二极管，所述电感的一端接供电电源、另一端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极为所述升压斩波电路的输出端，所述电感的另一端还通过所述第六开关管接地，所述第六开关管的通断由控制模块控制。

可选的，所述具有温度保护的供电电路，还包括工频变压器和整流滤波电路，所述工频变压器、所述整流滤波电路和所述电池充电电路依次串联。

本发明实施例提供的具有温度保护的电路结构及供电电路，无需设置基准电压发生电路，从而使得电路结构简单，元器件较少，进而降低了电路的复杂度，减小了电路的体积，且本发明实施例中的比较电路不受温度影响，从而使得温度保护的可靠性得到提高，进而大大降低了应用该温度保护电路的功能电路（例如电池供电电路）因受温度影响导致的故障率。另外，本发明实施例中的温度保护调节方便。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种具有温度保护的电路结构的示意图；

图2为本发明实施例中的电流ic和电流i4随温度的变化关系示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种具有温度保护的电路结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种具有温度保护的电路结构的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电池充电电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种控制芯片的内部电路框图；

图7为本发明实施例提供的一种具有温度保护的供电电路的电路框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本发明实施例提供一种具有温度保护的电路结构，包括：测温电路101、第一电路102和比较电路103；

所述测温电路101的电流与温度正相关；

所述第一电路102上的电流与所述测温电路101的电流相等，所述第一电路102包括第一开关管Q7；

所述比较电路103包括第一电阻r2、M个所述第一开关管Q7和比较单元，M个所述第一开关管Q7并联之后与所述第一电阻r2串联形成第二电路1031，所述第一电路102的输入端与所述第二电路1031的输入端接预设电压V

具体的，所述预设电压恒定。所述第一电阻r2的一端与M个并联的第一开关管Q7的输入端连接、另一端接所述预设电压，也就是说，第一电阻r2设置在电源与M个并联的第一开关管Q7之间。所述电路结构还可以包括控制模块，所述控制模块用于根据所述比较结果信号输出对应的控制信号，所述控制信号可以用于控制相关电路工作（闭合）或停止工作（断开）。

本发明实施例提供的具有温度保护的电路结构，无需设置基准电压发生电路，从而使得电路结构简单，元器件较少，进而降低了电路的复杂度，减小了电路的体积，且本发明实施例中的比较电路103不受温度影响，从而使得温度保护的可靠性得到提高，进而大大降低了应用该温度保护电路的功能电路（例如电池供电电路）因受温度影响导致的故障率。另外，本发明实施例中的温度保护调节方便。

本发明实施例提供的具有温度保护的电路结构可以应用于供电电路，例如用于给电池充电的供电电路。

一些具体的实施方式中，所述第一开关管Q7为三极管或场效应（MOS）管。具体的，所述第一开关管Q7为PNP型三极管（请参阅图1和图3）或P沟道MOS管（请参阅图4，虽然在图3中第一开关管Q7为三极管、图4中第一开关管Q7为场效应管，但是它们都是第一开关管，因此使用相同的附图标记表示，下文中涉及的第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第一元器件均是如此）。当第一开关管Q7为PNP型三极管时，第一开关管Q7的发射极为输入端，第一电路102中的第一开关管Q7的发射极也为所述第一电路102的输入端，所述第一开关管Q7的集电极为输出端，第一电路102中的第一开关管Q7的集电极也为所述第一电路102的输出端，所述第一开关管Q7的基极为受控端。当第一开关管Q7为P沟道MOS管时，第一开关管Q7的源极为输入端，第一电路102中的第一开关管Q7的源极也为所述第一电路102的输入端，所述第一开关管Q7的漏极为输出端，第一电路102中的第一开关管Q7的漏极也为所述第一电路102的输出端，所述第一开关管Q7的栅极为受控端。

下面以第一开关管Q7为PNP型三极管为例，说明本发明实施例的工作原理为：

当温度低到一定程度时（例如0开尔文时），所述测温电路101上的电流ic为0，由于第一电路102上的电流i3与测温电路101的电流ic相等，因此i3为0，此时第一电路102中的第一开关管Q7和比较电路103中M个并联的第一开关管Q7均处于截止状态，所以每一第一开关管Q7的基极和发射极之间的电压差均为0V，因此，每一第一开关管Q7的基极电压均等于预设电压V

随着温度的上升，ic从0开始慢慢增加，此时，第一电路102中的第一开关管Q7和比较电路103中的第一开关管Q7的基极和发射极之间的电压差会慢慢增加，由于第一电路102中的第一开关管Q7的发射极电压始终为预设电压V

如果没有第一电阻r2，则第一电路102中的第一开关管Q7的基极和发射极之间的电压差V

但是，由于本发明实施例中设置了第一电阻r2，因此，比较电路103中M个并联的第一开关管Q7的基极和发射极之间的电压差V

由上述分析可得电流ic和电流i4随温度的变化关系图，如图2所示。由图2可知，当温度低于Tx时，ici4。由上述分析可知，增大M的值或者减小第一电阻r2的阻值，能增加电流i4的值，可以使图2中的温度临界点Tx向右移动，即增大温度临界点Tx的温度值；相反，减少M的值或者增大第一电阻r2的阻值，则能减小温度临界点Tx的温度值。

当所述第一开关管Q7为P沟道MOS管时，其工作原理与上述第一开关管Q7为PNP型三极管时的工作原理相同，这里不再赘述。

其中一些具体的实施方式中，所述第一电路可以只包括第一开关管Q7，这时第一开关管Q7的输入端即所述第一电路的输入端、第一开关管Q7的输出端即所述第一电路的输出端。

一些具体的实施方式中，请参阅图3和图4，所述预设电路单元包括第二电阻rs1和第三电阻rs2，所述第二电阻rs1与所述第一电路102的输出端（在所述第一电路只包括第一开关管Q7时，第一电路102的输出端即所述第一开关管Q7的输出端）串联连接后接地，所述第三电阻rs2与所述第二电路1031的输出端串联连接后接地；

所述第二电阻rs1和所述第三电阻rs2阻值相同；

所述比较单元（具体可以是图3和图4中的比较器A1）的两个输入端分别与所述第二电阻rs1的第一端和所述第三电阻rs2的第一端连接，所述第二电阻rs1的第一端和所述第三电阻rs2的第一端均为除接地端以外的另一端。

本发明实施例中，由于所述第二电阻rs1和所述第三电阻rs2阻值相同，因此所述第二电阻rs1的第一端和所述第三电阻rs2的第一端上的电压大小关系即代表了所述第二电阻rs1和第三电阻rs2上的电流大小关系。具体的，比较单元可以是比较器A1，第二电阻rs1和第三电阻rs2作为检流电阻。参阅图3和图4可知，电流ic和电流i4分别流入第二电阻rs1和第三电阻rs2中，且第二电阻rs1和第三电阻rs2的阻值均为rs，故此时，在比较器A1的正输入端和负输入端分别产生比较电压V

其他可选的具体实施方式中，还可以采用其他的电流采样方式分别采集第一电路和第二电路上的电流，然后输入至比较单元进行电流大小的比较。

一些具体的实施方式中，所述测温电路101包括第一元器件，所述第一元器件为二极管、集电极与基极连接的三极管或栅极与漏极连接的场效应管，在输入电压恒定的情况下，所述第一元器件两端的电压降与温度正相关。

其中，当所述第一元器件为三极管时，具体可以是NPN型三极管；当所述第一元器件为场效应管时，具体可以是N沟道场效应管。

其他可替换的实施方式中，所述第一元器件还可以除上述以外的其他元器件，只要该元器件两端的电压降与温度正相关即可，例如热敏电阻等。

其中一些具体的实施方式中，请参阅图3，所述测温电路101还包括隔离模块、第四电阻r1、第二开关管Q5和第三开关管Q6；

所述第二开关管Q5和所述第三开关管Q6的输入端接所述预设电压，具体的，所述第二开关管Q5和所述第三开关管Q6的输入端可以与第一电路102和所述第二电路1031的输入端接相同的电源；所述第二开关管Q5、所述第三开关管Q6的受控端均与所述第一开关管Q7的受控端连接，且与所述第二开关管Q5、所述第三开关管Q6中的一个的输出端连接，所述第二开关管Q5、所述第三开关管Q6的受控端具体可以与第三开关管Q6的输出端连接，所述第三开关管Q6和所述第二开关管Q5上的电流相同；

所述第一元器件为N+1个，且参数相同；其中一个所述第一元器件的输入端通过所述隔离模块与所述第二开关管Q5的输出端连接、所述一个所述第一元器件的输出端接地；剩余的N个所述第一元器件并联，且所述N个所述第一元器件的输入端均依次通过所述第四电阻r1、所述隔离模块与所述第三开关管Q6的输出端连接、所述N个所述第一元器件的输出端均接地。

其中，第二开关管Q5和第三开关管Q6可以是三极管，也可以是场效应管。请参阅图3，当第二开关管Q5和第三开关管Q6是三极管时，具体可以是PNP型三极管，基极为受控端、发射极为输入端、集电极为输出端。此时第一开关管Q7也应为三极管，具体也为PNP型三极管，基极为受控端、发射极为输入端、集电极为输出端。请参阅图4，当第二开关管Q5和第三开关管Q6是场效应管时，具体可以是P沟道场效应管，栅极为受控端、源极为输入端、漏极为输出端。此时第一开关管Q7也应为场效应管，具体也为P沟道场效应管，栅极为受控端、源极为输入端、漏极为输出端。

第二开关管Q5和第三开关管Q6以及第一电路102中的第一开关管Q7组成电流镜电路，三者的参数完全相同，三者的电流也相同。

其中一些具体的实施方式中，所述隔离模块包括第四开关管Q3和第五开关管Q4，所述第四开关管Q3和所述第五开关管Q4的受控端连接，且与所述第四开关管Q3和所述第五开关管Q4中的一个的输入端连接，所述第四开关管Q3和所述第五开关管Q4的受控端具体可以与第五开关管Q4的输入端连接，所述第四开关管Q3和所述第五开关管Q4的参数相同；所述第五开关管Q4的输入端与所述第二开关管Q5的输出端连接，所述第五开关管Q4的输出端与所述一个所述第一元器件的输入端连接，所述第四开关管Q3的输入端与所述第三开关管Q6的输出端连接，所述第四开关管Q3的输出端通过所述第四电阻r1与所述N个所述第一元器件的输入端连接。

其中，第四开关管Q3和第五开关管Q4可以是三极管，也可以是场效应管。当第四开关管Q3和第五开关管Q4是三极管时，具体可以为NPN型三极管，基极为受控端、集电极为输入端、发射极为输出端。当第四开关管Q3和第五开关管Q4是场效应管时，具体可以为N型场效应管，栅极为受控端、漏极为输入端、源极为输出端。

当然，所述隔离模块不限于上述由第四开关管Q3和第五开关管Q4组成的形式，还可以是相关技术中其他形式的隔离模块。

下面以第一元器件（即图示中的Q1）、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7均为三极管为例说明测温电路及后续相关电路的工作原理。

由于Q5和Q6的基极均与所述第一开关管Q7的基极连接，因此Q5、Q6和第一电路102中的Q7的基极电压均为V

V

其中，V

此时，所有Q1的发射极均接地，因此，与Q4连接的Q1的发射极电压V

V

V

根据上述分析可知：V

V

解上式（1.4）可得：

ic= V

在温度为0开尔文时，V

随着温度的上升，V

一些具体的实施方式中，所述具有温度保护的电路结构，还包括控制模块；

所述控制模块用于根据所述比较结果信号输出对应的控制信号，所述控制信号用于控制功能电路工作或停止工作。

其中一些可选的具体实施方式中，所述功能电路为电池充电电路。

在其他的具体实施方式中，所述功能电路还可以是其他的电路。

本发明实施例还提供一种具有温度保护的供电电路，包括电池充电电路、以及上述实施例所述的任一种具有温度保护的电路结构，所述具有温度保护的电路结构输出的比较结果信号用于控制所述电池充电电路工作或停止工作。

本发明实施例提供的具有温度保护的供电电路，无需设置基准电压发生电路，从而使得电池供电电路结构简单，元器件较少，进而降低了电池供电电路的复杂度，减小了电路的体积，且本发明实施例中的比较电路103不受温度影响，从而使得温度保护的可靠性得到提高，进而大大降低了应用该温度保护电路的电池供电电路因受温度影响导致的故障率。另外，本发明实施例中的温度保护调节方便。

本发明实施例提供的具有温度保护的供电电路还包括控制模块，该控制模块用于根据所述具有温度保护的电路结构输出的比较结果信号输出对应的控制信号，该控制信号用于控制所述电池充电电路工作（闭合）或停止工作（断开）。具体来说，当所述比较结果信号指示温度大于预设阈值时，控制模块输出的控制信号控制所述电池充电电路停止工作（断开），当所述比较结果信号指示温度小于或等于预设阈值时，控制模块输出的控制信号控制所述电池充电电路工作（闭合）。

一些具体的实施方式中，所述电池充电电路包括升压斩波电路（BOOST升压电路）。

其中一些具体的实施方式中，请参阅图5，所述BOOST升压电路包括电感L1、第六开关管M1和二极管D1，所述电感L1的一端接供电电源、另一端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极为所述BOOST升压电路的输出端，所述电感L1的另一端还通过所述第六开关管M1接地，所述第六开关管M1的通断由控制模块控制，其中，该控制模块与上述的控制模块（用于根据比较结果信号输出对应的控制信号）可以是同一个。

上述的测温电路101、第一电路102和比较电路103可以与所述控制模块集成于图5所示的控制芯片U1内。控制芯片U1的内部电路框图可以如图6所示，其中温度保护模块即由上述的测温电路101、第一电路102和比较电路103组成的电路模块。控制芯片U1内还可以包括带隙基准（BG）模块、振荡器模块以及限流控制模块等。当比较电路103输出的比较结果信号指示温度大于预设阈值时，控制模块根据该比较结果信号断开控制芯片U1的输出，从而关断电池充电电路。需要说明的是，在将上述的测温电路101、第一电路102和比较电路103集成于控制芯片内时，所述第一电路102的输出端以及所述比较电路中的第二电路均需通过预设电路单元接地，以利用所述预设电路单元进行电流采样。

一些具体的实施方式中，请参阅图7，所述具有温度保护的供电电路，还包括工频变压器和整流滤波电路，所述工频变压器、所述整流滤波电路和所述电池充电电路依次串联。供电电源与工频变压器的输入端连接。

上述包括所述工频变压器、所述整流滤波电路和所述电池充电电路的具有温度保护的供电电路，或称为电池供电电路，供电电源依次经过工频变压器、整流滤波电路和电池充电电路对电池负载进行充电。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。