[發明專利]具有電阻式傳感器的溫度開關

有效

• 申請號: 201210519717.8
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103186108A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: O·倫菲爾;R·尚卡
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01K7/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及具有電阻式傳感器的溫度開關，并且更具體而言，涉及包括惠斯通電橋(Wheatstone?bridge)的傳感器，該惠斯通電橋具有三個各自具有低電阻溫度系數的電阻器和具有高電阻溫度系數的第四電阻器。

背景技術

許多電子設備具有它們在其中運行的溫度范圍。如果設備處于在該溫度范圍之外的環境中，則設備的可靠性受到影響，使得設備可能停止正確運行或者完全停止。

智能電話，例如iPhone、Blackberry和其他手機或移動設備是具有用于最佳性能的溫度范圍的設備的實例。存在運行溫度和存儲溫度的推薦的范圍。推薦的運行溫度處于0到75攝氏度的范圍內。推薦的存儲溫度處于-20到45攝氏度的范圍內。如果智能電話處于在這些范圍之外的環境中或者電話自身加熱到這些范圍之外的溫度，則電話可能停止充電、顯示器變暗、經歷蜂窩信號降低、禁用位置服務或者禁用照相機閃光燈。在一些電話中，溫度警告屏幕將出現并且指示電話需要冷卻才能再使用。

為了防止電話或其他電子設備被熱量損壞，溫度傳感器被集成到電話和設備中。例如在智能電話中，當達到最佳溫度的任意極端邊界時，溫度開關可以觸發安全模式。該安全模式可以關閉電話或者限制功耗以降低電話的運行溫度。

如果檢測到邊界溫度，則使用各種溫度傳感器來關閉電話或設備或者關閉電話或設備的組件。例如，可以將熱電偶包括在電話或設備的印刷電路板上以檢測溫度改變。該熱電偶被配置為產生與兩個導體之間的溫度差成正比的電壓。熱電偶的一個限制在于周期性和精確性。

圖1和圖2是用于溫度開關的電路的現有技術方案，其中門限溫度值是到與用于檢測溫度的傳感器獨立的電路的輸入。圖1是由德州儀器(Texas?Instruments)制造的并且被稱為TMP300的電阻器可編程溫度開關100。溫度開關100使用外部設置電阻器R_SET來編程用于輸出OUT的跳變溫度(trip?temperature)。在與溫度開關100獨立的傳感器中感測溫度并且將該溫度提供給溫度開關100作為電氣信號V_TEMP。將信號V_TEMP與用于表示門限溫度T_SET的設定的電阻器值進行比較。在該開關中，門限溫度值被輸入到電子裝置中而不是到傳感器中。

圖2是由微芯(Microchip)制造并且被稱為MCP9510的可以用單個外部電阻器R_SET來編程的用戶可編程溫度開關200。開關200能夠針對-40到125攝氏度之間的溫度觸發。用戶選擇R_SET的電阻，以編程用于觸發溫度開關200的門限溫度。將R_SET上的電壓V_SET與被配置為感測溫度的內部熱二極管202上的電壓進行比較。用比較器204將熱二極管202的電壓與R_SET上的電壓V_SET進行比較。如果熱二極管202的電壓超過V_SET則將激活輸出OUT。

如同圖1中的溫度開關100，圖2中的溫度開關200需要將溫度門限值輸入與溫度開關相鄰的電子裝置中并且不是與溫度開關整體提供的。這兩個溫度開關100、200是與電話或其他電子設備的其他組件(如處理器、母板和晶振)獨立的組件。溫度開關100、200和附加外部電阻器必須被依附到處理器和其他組件所依附到的印刷電路板上。

發明內容

本公開內容涉及形成這樣一種溫度傳感器開關，其具有存儲在該傳感器中的門限溫度并且執行該門限溫度與環境溫度的內部比較。該溫度傳感器開關的輸出被用作基于測量的和存儲的溫度的打開/關閉。

在一個實施方式中，將該溫度傳感器與半導體器件的諸如用于微處理器或微控制器等的有源電路一體化。該溫度傳感器開關包括具有四個電阻器的惠斯通電橋，其中三個電阻器具有低電阻溫度系數并且第四個電阻器具有高電阻溫度系數。該第四個電阻器被配置為檢測該器件運行所處于的環境溫度。該四個電阻器的電阻被選擇為響應于該門限溫度。因此，至少將該惠斯通電橋的該第四個電阻器形成在該器件的最后的金屬層上或在其附近。更加靠近環境定位將使得溫度傳感器更加精確。

另外，在該溫度傳感器開關中并且不是在獨立的電子裝置中執行該門限溫度與該環境溫度的比較。并且，每個電阻器被修整為允許在該惠斯通電橋中實現精確電阻。

附圖說明

當結合附圖來考慮下文的詳細描述時，本發明的前述和其他特征和優點將從中變得更好理解，隨之變得更加易于理解。

圖1和2是已知溫度開關的電路圖；