[發明專利]一種多通道帶脈寬調制輸出的單片數字溫度傳感器

有效

• 申請號: 202011501978.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112665743B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 尹自強;吳會利;范軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十七研究所
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;G01K1/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及一種多通道帶脈寬調制輸出的溫度傳感器。包括數據選擇器、模數轉換器(ADC)、帶隙基準、控制邏輯、數字總線、脈寬調制器和數字總線邏輯。一共四路通道，可以測量四路單端電壓，可以兩個通道配合使用測量差分電壓及溫度和電流。電路具有PWM輸出，根據測量溫度實際值和設定的溫度值的差值調整輸出脈沖高低電平的脈寬。本發明具有PWM輸出，PWM輸出是一個和V3端口溫度有關的9位、1KHz輸出信號，該輸出可以控制風扇和加熱器，給芯片降溫，實現閉環的自主健康管理。

技術領域

本發明涉及單片溫度傳感器電路，具體說是一種多通道帶脈寬調制(PWM)輸出的溫度傳感器。

背景技術

隨著物聯網概念的普及，溫度傳感器市場迎來了發展機遇，無論工業控制、農業生產、汽車電子、消費電子、醫療電子，還是軍工、航天和特種設備方面都有溫度傳感器的應用。單片數字溫度以其體積小，功耗低，集成度高，不需外加信號處理電路等優點，成為最有前景的溫度傳感器。

目前的單片數字溫度傳感器功能相對單一，或者只具有多通道測量功能，或者只具有過溫報警功能。即使同時具有多通道測量功能和過溫報警功能，也不能形成閉環系統，實現電子系統的自我健康管理。

發明內容

本發明目的是提供一種多通道帶脈寬調制輸出的單片數字溫度傳感器，以克服目前單片數字溫度傳感器不能自己實現閉環的缺點。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：四路通道的輸入信號通過輸入選擇器進行選擇,由控制邏輯模塊進行控制。控制邏輯模塊使用控制寄存器中的模式位管理獲取數據的順序和獲取數據的類型。獲取數據固定的順序為:V1,V2,V3,V4。ADC轉換完成后,通過邏輯控制將數據提供給相對應的數據寄存器。數字總線接口用于和主器件進行控制信號、狀態信號和數據信號的傳輸。

一種多通道具有脈寬調制輸出的溫度傳感器，包括數據選擇器、ADC、帶隙基準電路、脈寬調制器和控制邏輯單元；

所述數據選擇器，用于接入電壓V1、V2、V3、V4中至少兩個電壓信號，并根據控制邏輯單元觸發對電壓信號進行通斷控制；

所述帶隙基準電路，用于根據晶體管的E-B結電壓差的正溫度特性補償E-B結電壓的負溫度特性，從而輸出一個不隨溫度變化的零溫度特性的電壓，輸出至ADC；

所述ADC，用于根據電壓對數據選擇器輸出的電壓信號進行校準，輸出校準后的電壓數字信號至控制邏輯單元；

所述脈寬調制器，用于根據控制邏輯單元的指令以及V3通道測量的溫度值輸出不同脈寬比例的調制信號至外部的散熱器或加熱器；

所述控制邏輯單元，用于存儲指令數據并將ADC輸出的電壓數字信號與上位機指令給定的溫度閾值進行比較，輸出指令至脈寬調制器以控制脈寬調制器的輸出占空比。

所述數據選擇器包括多個傳輸門；

第一傳輸門、第二傳輸門、第三傳輸門、第四傳輸門并聯，四個傳輸門的輸入端分別用于接入電壓V1、V2、V3、V4，四個傳輸門的輸出端均與第五傳輸門的輸入端連接，第五傳輸門的輸出端作為數據選擇器的第一輸出端；

第六傳輸門、第七傳輸門并聯，輸入端分別用于接入電壓V2、V4，兩個傳輸門的輸出端均與第八傳輸門的輸入端連接，第八傳輸門的輸出端作為數據選擇器的第二輸出端；

所述數據選擇器的第一輸出端與第二輸出端與ADC連接。

所述帶隙基準電路包括運算放大器、三極管Q1、三極管Q2、晶體管P1、晶體管P2；

所述運算放大器的正向輸入端、反向輸入端分別通過電阻R3、R4與電源連接，還分別與三極管Q1集電極、Q2集電極連接；運算放大器的輸出端與三極管Q1基極、Q2基極連接，三極管Q1發射極、Q2發射極連接，并通過串聯的修調電阻Rtrim、電阻R1接地；