(関連出願の相互参照) この出願は、2013年4月8日に「熱保護回路」という題で中国専利局に出願された中国特許出願第201310119670.0号の優先権を主張し、この全内容を援用する。

本発明は、電子技術の分野に関し、特に熱保護回路に関する。

多数の端末では、システムに電力を供給するために、一般的にリチウム電池が使用されている。リチウムは化学的に活性であり、高温、衝撃等の場合に出火又は爆発をもたらす可能性がある。従って、端末のリチウム電池のために複数の保護が存在する。

従来技術では、ADC(Analog To Digital Converter、アナログ−デジタル変換器)検出回路がシステムの温度を検出するために使用されることがある。システム内で、ADCはCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)により制御される。システムの温度が基準を超えたことをCPUが検出した後に、CPUは、シャットダウン又は電源オフのような保護手段を取るようにシステムを制御する。しかし、システムがクラッシュした場合等では、効果的な保護は実現できず、これにより、低い信頼性を生じる。或いは、ラッチ故障のように、システムのチップが故障に直面すると、温度が基準を超えたことをCPUが検出したとしても、システムへの電力供給は遮断され得ない。或いは、CPU自体が故障した場合、システムへの電力供給は遮断され得ない。このことは、保護の障害をもたらす。

本発明の実施例は、同時に複数の位置の温度を検出し、予め設定された温度閾値を柔軟に調整することができることにより、システムの信頼性を改善することができる熱保護回路を提供する。

前述の目的を実現するために、本発明の実施例は、以下の技術的対策を使用する。

第1の態様によれば、熱保護回路が提供され、この回路は、温度信号を電気信号に変換し、電気信号を検出回路に送信するように構成された少なくとも1つの温度センサと、温度センサから受信した電気信号に従って、温度が予め設定された閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された閾値に達した場合、オフ信号を実行回路に送信するように構成された検出回路と、検出回路からオフ信号を受信した後にシステムへの電力供給を遮断するように構成された実行回路と、システムへの電力供給が遮断された後に、電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持するように構成されたセルフロック及びトリガ回路とを含む。

第1の態様を参照して、第1の可能な実現方式では、温度センサは、保護対象の構成要素の外側に配置され、保護対象の構成要素が温度センサの監視範囲内にあるように、温度センサと保護対象の構成要素との間の距離は、指定された範囲内にある。

第1の態様又は第1の態様の第1の可能な実現方式を参照して、第2の可能な実現方式では、セルフロック及びトリガ回路は、第1のダイオードと、第2のダイオードと、電界効果トランジスタと、第1の抵抗と、電源スイッチとを含み、電界効果トランジスタの第1の一端は温度センサに接続され、電界効果トランジスタの第2の一端は電源回路に接続され、電界効果トランジスタの第3の一端及び第4の一端は接地され、第1の抵抗は電界効果トランジスタと電源回路との間の接続点に接続され、第1のダイオードの陰極は第2のダイオードの陰極に向かい合って接続され、第1のダイオードの陽極は温度センサと電界効果トランジスタとの間の接続点に接続され、第2のダイオードの陽極は電源回路に接続され、電源スイッチは第1のダイオードの陰極と第2のダイオードの陰極との間の接続点に接続される。

第1の態様、第1の態様の第1の可能な実現方式又は第2の可能な実現方式を参照して、第3の可能な実現方式では、検出回路は、比較構成要素を含み、比較構成要素は、演算増幅器、比較器又はマイクロコントローラであり、比較構成要素の第1の入力端は保護温度調節回路に接続され、比較構成要素の第2の入力端は温度センサに接続され、比較構成要素の出力端は実行回路に接続される。

第1の態様、第1の態様の第1〜第3の可能な実現方式を参照して、第4の可能な実現方式では、実行回路は、電界効果トランジスタ又はロードスイッチを含み、実行回路の一端は比較構成要素に接続され、実行回路の第2の一端はシステムの保護対象の構成要素が位置する電源回路に接続され、実行回路の第3の一端は電源に接続される。

第1の態様、第1の態様の第1〜第4の可能な実現方式を参照して、第5の可能な実現方式では、熱保護回路は、予め設定された閾値が調整可能となるように、保護温度調節回路を更に含む。

本発明の実施例は、温度信号を電気信号に変換し、電気信号を検出回路に送信するように構成された少なくとも1つの温度センサと、温度センサから受信した電気信号に従って、温度が予め設定された閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された閾値に達した場合、オフ信号を実行回路に送信するように構成された検出回路と、検出回路からオフ信号を受信した後にシステムへの電力供給を遮断するように構成された実行回路と、システムへの電力供給が遮断された後に、電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持するように構成されたセルフロック及びトリガ回路と、予め設定された閾値が調整可能となるような保護温度調節回路とを含む熱保護回路を提供する。このように、複数の位置の温度が同時に検出可能になり、予め設定された温度閾値が柔軟に調整可能になることにより、システムの信頼性を改善することができる。

本発明の実施例又は従来技術の技術的対策を明瞭に説明するために、以下に、実施例又は従来技術を説明するために必要な添付図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明の添付図面は本発明の単なるいくつかの実施例を示しているに過ぎず、当業者は、創造的取り組みを行うことなく、依然としてこれらの添付図面から他の図面を導くことができる。

本発明の実施例による熱保護回路の概略構成図

本発明の他の実施例による熱保護回路の概略構成図

本発明の更に他の実施例による他のセンサの概略系統図

以下に、本発明の実施例の添付図面を参照して、本発明の実施例の技術的対策を明確且つ完全に説明する。明らかに、記載の実施例は、本発明の実施例の全てではなく、単なる一部に過ぎない。創造的取り組みを行うことなく本発明の実施例に基づいて当業者により得られる全ての他の実施例は、本発明の保護範囲内に入るものとする。

本発明の実施例は、熱保護回路01を提供し、図1に示すように、熱保護回路01は、少なくとも1つの温度センサ011と、検出回路012と、実行回路013と、セルフロック及びトリガ回路014と、電源回路015とを含む。

温度信号を電気信号に変換し、電気信号を検出回路012に送信するように構成された少なくとも1つの温度センサ011が存在してもよい。

検出回路012は、温度センサ011から受信した電気信号に従って、温度が予め設定された閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された閾値に達した場合、オフ信号を実行回路に送信するように構成される。

実行回路013は、検出回路012からオフ信号を受信した後にシステムへの電力供給を遮断するように構成される。

セルフロック及びトリガ回路014は、システムへの電力供給が遮断された後に、電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持するように構成される。

電源回路015は、熱保護回路01に搭載された負荷回路である。

更に、熱保護回路は、予め設定された温度閾値を調整するように構成された保護温度調節回路016を更に含んでもよい。温度調節回路016は、可変抵抗のような構成要素でもよく、予め設定された温度閾値は、可変抵抗の抵抗を変化させることにより柔軟に調整されてもよい。

本発明のこの実施例は、システムの温度が高すぎるときに自動的にシステムへの電力供給を遮断する熱保護回路01を提供する。熱保護回路01の方法は、少なくとも1つの温度センサ011が温度信号を電気信号に変換し、電気信号を検出回路012に送信し、検出回路012が電気信号に従って、温度が予め設定された温度閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された温度閾値に達した場合、オフ信号を実行回路013に送信し、実行回路013がシステムへの電力供給を遮断し、セルフロック及びトリガ回路014がシステムへの電力供給が遮断された後に、電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持することである。熱保護回路01は、予め設定された温度閾値を柔軟に調整する保護温度調節回路016を更に含んでもよい。複数の位置の温度が同時に検出可能になり、予め設定された温度閾値が柔軟に調整可能になることにより、システムの信頼性を改善することができる。

本発明の他の実施例は、熱保護回路02を提供し、図2に示すように、熱保護回路02は、少なくとも1つの温度センサ021と、検出回路022と、実行回路023と、セルフロック及びトリガ回路024と、電源回路025とを含み、保護温度調節回路026を更に含んでもよい。

温度センサ021は、保護対象の構成要素の外側に配置され、保護対象の構成要素が温度センサ021の検出範囲内にあるように、温度センサ021と保護対象の構成要素との間の距離は、指定された範囲内にある。

セルフロック及びトリガ回路024は、第1のダイオードD1と、第2のダイオードD2と、電界効果トランジスタQと、第1の抵抗R1と、電源スイッチKとを含んでもよい。

電界効果トランジスタQの第1の一端はセンサ021に接続され、電界効果トランジスタQの第2の一端は電源回路に接続され、電界効果トランジスタQの第3の一端及び第4の一端は接地され、第1の抵抗R1は電界効果トランジスタと電源回路025との間の接続点に接続される。

第1のダイオードD1の陰極は第2のダイオードD2の陰極に向かい合って接続され、第1のダイオードD1の陽極はセンサ021と電界効果トランジスタQとの間の接続点に接続され、第2のダイオードD2の陽極は電源回路025に接続され、電源スイッチKは第1のダイオードD1の陰極と第2のダイオードD2の陰極との間の接続点に接続される。

例示的に、電界効果トランジスタQがNチャネルの電界効果トランジスタである場合、Nチャネルの電界効果トランジスタのゲート(G電極)は電源回路025のプロセッサ又は電源に接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのドレイン(D電極)は複数のセンサ021に接続され、Nチャネルの電界効果トランジスタのソース(S電極)及びシールド電極は接地される。

検出回路022は、比較構成要素を含んでもよく、比較構成要素は、演算増幅器、比較器又はマイクロコントローラ等でもよい。

比較構成要素の第1の入力端は保護温度調節回路026に接続され、比較構成要素の第2の入力端は温度センサ021に接続され、比較構成要素の出力端は実行回路023に接続される。

実行回路023は、電界効果トランジスタ又はロードスイッチを含む。

実行回路023の第1の一端は検出回路022に接続され、実行回路023の第2の一端はシステムの保護対象の構成要素が位置する電源回路025に接続され、実行回路023の第3の一端は電源に接続される。

実行回路023は、ループを形成するように検出回路022に接続され、実行回路023が検出回路022により検出された信号を処理した後に、実行回路023は、電源回路025への電源を開始又は遮断するように制御されてもよい。

保護温度調節回路026は、可変抵抗のような構成要素でもよく、これにより、予め設定された温度閾値は、可変抵抗の抵抗値を変化させることにより柔軟に調整されてもよい。

熱保護回路02の動作原理は、少なくとも1つの温度センサが温度信号を電気信号に変換し、電気信号は、電圧を示すために使用される信号であり、電気信号を検出回路022に送信し、検出回路が温度センサにより送信された電気信号に従って、温度が予め設定された閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された閾値の範囲内である場合、検出回路022は何も行わずシステムが通常通り動作し、温度が予め設定された閾値に達した場合、検出回路022がオフ信号を実行回路023に送信し、実行回路023が検出回路022からオフ信号を受信した後にシステムへの電力供給を遮断し、セルフロック及びトリガ回路024がシステムへの電力供給が遮断された後に、システムへの電力供給を開始するために電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持するように構成されることである。このように、ハードウェアに基づく熱保護回路02は、同時に複数の位置の温度を検出し、温度が高すぎる場合に自動的に電力供給を遮断することができることにより、システムの信頼性を改善することができる。

例示的に、温度センサ021は、複数のセンサにより形成されてもよく、図3に示すように、複数のセンサは、PCB(Printed Circuit Board、印刷回路基板)の主要な位置(主要なチップ)に分配されてもよい。複数のセンサは、並列に接続され、1つのセンサの温度が予め設定された温度閾値を超えた場合、又はN個のセンサの温度が同時に予め設定された温度閾値に達した場合、システムは保護動作を開始してもよい。これは、全体システムの保護を提供するのに有利である。例えば、予め設定された温度閾値は、95度に設定されてもよく、電源回路のチップの温度が95度を超えたことを1つのセンサが検出した場合、熱保護回路は、保護動作を開始する。或いは、チップの温度が95度に達したことを3つのセンサが同時に検出した場合、熱保護回路は保護動作を開始する。一般的に、Nは3でもよく、他の値でもよく、ここに限定は課されない。温度センサは、NTC(Negative Temperature Coefficient、負の温度係数)サーミスタ、PTC(Positive Temperature Coefficient、正の温度係数)サーミスタ、半導体センサ等でもよい。センサの数は1つ以上でもよく、このように、PCB(Printed Circuit Board、印刷回路基板)の複数の位置の温度が同時に検出され得る。更に多くの数のセンサは、更に大きい保護範囲及び詳細な温度検出を示す。

ソフトウェアのクラッシュにより生じる保護の障害が回避されるように、検出回路022は、ハードウェアを使用することにより実現されてもよく、例えば、適用される比較構成要素は、差動増幅器、マイクロコントローラ等でもよい。

実行回路023は、一般的に、MOS-FET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect transistor、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)又はLoad-Switch(ロードスイッチ)により形成される。システムが通常通り動作する場合、MOS-FET又はLoad-Switchは、通常通りシステムに電力供給を提供するようにオンになる。システムの温度が予め設定された閾値に達した場合、MOS-FET又はLoad-Switchは、システムのチップへの電力供給を遮断するために、検出回路の制御により自動的にシャットダウンする。

システムへの電力供給が遮断された後、セルフロック及びトリガ回路024は、温度の低下のためシステムへの電力供給が再開し、温度が再び上昇することが引き起こされ、これにより周期が生じることを回避するため、電源オフ状態を維持してもよい。特に、温度センサのうち少なくとも1つのセンサにより検出された温度が予め設定された温度閾値に達し、そのため、システムへの電力供給が遮断された後に、セルフロック及びトリガ回路024は、システムを電源オフ状態に維持するために、電源回路025からセルフロック信号を引き出す。ユーザが電源スイッチをトリガしない限り、温度の低下のためシステムが再開して周期状態に入ることが回避される。

第2に、セルフロック及びトリガ回路024は、システムが通常通り動作するように電源オンになることを更に確保してもよい。電界効果トランジスタQは、熱保護回路がオン状態になるように、セルフロック回路のセルフロック機能を実現してもよい。第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2は、接続の役目を果たし、セルフロック回路と電源回路025との間の回路の不適切な流れを更に回避してもよい。特に、電源回路025が動作するように電源オンになった後に、電界効果トランジスタQがセルフロック回路のセルフロック機能を実現し得るように、ホールド信号が電界効果トランジスタQに出力される。ここでのホールド信号は、電源回路025のプロセッサ又は他の同様の要素のIO(入出力)により電界効果トランジスタに送信されてもよい。

システムが再び電源オンになる必要がある場合、セルフロック及びトリガ回路024の電界効果トランジスタQは、電源スイッチKが押下されたときにオンになり、セルフロック機能を実現し、基準レベルを検出回路022に出力する。システムへの電力供給が遮断され、ユーザがシステムをシャットダウンしようとしていることを電源回路025が検出した場合、電源回路のプロセッサのIO状態は、電界効果トランジスタQをオン状態からオフ状態に変化させる。すなわち、電源回路は、セルフロック信号を引き出し、電界効果トランジスタQは解放され、電源回路はスタンバイ状態に入るために電源オフされ、再びトリガ及び電源オンされるのを待機する。第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2は、電流が逆流するのを回避する役目を更に果たす。

トリガ回路は、システムのシャットダウンからシステムの開始への処理をトリガするように構成され、セルフロック回路は、システムの実行を維持管理し、システムの開始からシステムのシャットダウンへの処理を実現する役目を行う。

前述の説明によれば、本発明の熱保護回路は、3つの動作状態(シャットダウン状態、動作中状態及び保護状態)を含んでもよい。シャットダウン状態は、システムがシャットダウンされた後、検出回路022が実行回路023のMOS-FET又はLoad-Switchをオフするように、セルフロック及びトリガ回路024が検出回路の状態を自動的に調整するように検出回路022を制御することでもよい。この場合、電源回路025は電源オフされる。シャットダウン状態では、ハードウェアに基づく熱保護回路02のみが動作し、電源回路025が電源オフされる。このように、漏れ電流が低減されてもよく、このことは、電池式デバイスにとって特に重要であり、シャットダウン中の蓄電時間を効果的に増加させることができる。電源回路(すなわち、保護対象の回路)が電源オフされた場合、可能性のある短絡のリスクが回避可能になり、これにより、システムが更に安全になり得る。

例示的に、電源スイッチのオフをトリガするときに、ユーザは電源スイッチKを押下する。ユーザがシャットダウンを実行しようとしていることを検出すると、電源回路025はまず、データ記憶のような設定を保存し、セルフロック及びトリガ回路024の制御信号の強度を高から低に変化させる。電源回路は、電界効果トランジスタQがオン状態からオフ状態に変化するように、プロセッサのIOを使用することによりセルフロック信号を制御してもよい。セルフロック及びトリガ回路024は、オフ信号を検出回路022に出力し、これにより、検出回路022の状態が相応に変化する。検出回路022は、オフ信号を実行回路023に出力し、実行回路023は、電源回路への電力供給を遮断する。この場合、全体の保護回路は、システムが開始される前の状態に戻る。システムがシャットダウン状態になった場合、熱保護回路のみが動作し、電源回路は電源オフになる。或いは熱保護回路も電源回路も動作しない。

動作中状態は、セルフロック及びトリガ回路025の電源スイッチKが閉じられるようにトリガされた後に、電源回路025は、電源オンになり動作し得ることである。システムが電源オンになるようにトリガするスイッチKが解放され、セルフロック及びトリガ回路にある第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2がオンになり、トリガ信号が電源回路に送信される前に、電源回路のプロセッサ又は他のプロセッサのような要素のIOポートは、システムのオン状態を維持するために、セルフロック及びトリガ回路の電界効果トランジスタQにホールド信号を出力する。システムのオン状態は、電界効果トランジスタQのオン又はオフを用いて検出回路022の比較構成要素に特別な基準レベルを提供することにより維持されてもよく、他の方法で維持されてもよく、ここでは限定は課されない。電源回路025がホールド信号を出力した後に、電源オンになるようにシステムをトリガしたスイッチKは解放されてもよく、システムは電源オン処理を完了して通常通り動作する。

電界効果トランジスタQがNMOS(高度のNチャネル電界効果トランジスタ)である場合、電界効果トランジスタQのG電極(ゲート)が高レベルであるときに電界効果トランジスタQはオンであり、このため、ここでのホールド信号は高レベルになってもよい。電界効果トランジスタQがPMOS(高度のPチャネル電界効果トランジスタ)である場合、ホールド信号は低レベルになってもよく、ここでは限定は課されない。電源回路022に4つの接続点の端部が存在する。第1の一端は接地される。第2の一端はセルフロック及びトリガ回路のダイオードに接続され、セルフロック及びトリガ回路にホールド信号を出力するように構成される。第3の一端は、トリガされるシステムの開始端であり、セルフロック及びトリガ回路の電界効果トランジスタに接続され、電界効果トランジスタにより電源オンされるようにトリガされるように構成される。第4の一端は、電源端であり、実行回路023に接続される。実行回路023は、電源回路022の電源オン及び電源オフを制御する。

保護状態は、温度センサ021が温度信号を電圧信号に変換し、電圧信号を検出回路022に送信するものでもよい。検出回路022が温度センサから受信した電圧信号に従って温度が予め設定された閾値に達したことを検出した場合、検出回路022はトリガされ、オフ信号を実行回路のMOS-FET又はLoad-Switchに送信する。これにより、MOS-FET又はLoad-Switchはオフになり、システムはシャットダウン状態に入る。従って、システムのオフ状態が維持される。システムの電源オンをトリガするためにユーザがスイッチKを再び閉じない限り、システムの温度が予め設定された閾値より下に低下したとしても、システムは自動的に電源オンされない。このように、過熱−オフ−冷却−開始−過熱−オフ・・・の周期が回避され得る。

本発明のこの実施例は、熱保護回路を提供し、熱保護回路は、同時に複数の位置の温度を検出し、温度信号を電気信号に変換し、電気信号を検出回路に送信するように構成された少なくとも1つの温度センサを含み、検出回路は、電気信号に従って、温度が予め設定された閾値に達したか否かを検出し、温度が予め設定された閾値に達した場合、オフ信号を実行回路に送信し、実行回路は、システムへの電力供給を遮断する。セルフロック及びトリガ回路は、システムの通常の電源オン及び電源オフを確保し、システムが過熱のため電源オフされた後に、電源スイッチがトリガされるまでシステムの電源オフ状態を維持し得る。熱保護回路は、可変抵抗を変化させることにより、予め設定された温度閾値が柔軟に調整され得るような、保護温度調整回路を更に含んでもよい。このように、熱保護回路は、ハードウェアに基づく保護方式でソフトウェアに基づく保護の低信頼度を回避することができ、予め設定された温度閾値を柔軟に調整することができることにより、システムの信頼性を改善することができる。

本発明で提供される複数の実施例において、開示の回路は他の方法で実現されてもよいことが分かる。例えば、記載のデバイスの実施例は単なる例に過ぎない。例えば、ユニット分割は単なる論理的な機能分割であり、実際の実現では他の分割でもよい。例えば、複数のユニット又は構成要素は他のシステムに結合又は統合されてもよく、いくつかの機能は無視されてもよく実行されなくてもよい。更に、表示又は説明した相互結合若しくは直接結合又は通信接続は、いくつかのインタフェースを通じて実現されてもよい。装置又はユニットの間の間接結合又は通信接続は、電気的、機械的又は他の形式で実現されてもよい。

更に、本発明の実施例の機能ユニットは、1つの処理ユニットに統合されてもよく、ユニットのそれぞれが物理的に単独で存在してもよく、2つ以上のユニットが1つのユニットに統合されてもよい。前述のユニットは、ハードウェアの形式で実装されてもよく、ソフトウェア機能ユニットに加えてハードウェアの形式で実現されてもよい。

前述の説明は、本発明の単に特定の実現方式に過ぎず、本発明の保護範囲を限定することを意図するものではない。本発明に開示された技術範囲内で当業者により容易に理解される如何なる変更又は置換も、本発明の保護範囲内に入るものとする。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。