本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)溫度采樣電路。

背景技術(shù)：

目前，為了實現(xiàn)寬溫度范圍的高精度溫度采樣，需在不同溫度段通過開關(guān)切換。這種方案存在以下問題：

(1)通常開關(guān)存在一定的導(dǎo)通壓降，這一部分壓降如果忽略，則會對溫度采樣精度產(chǎn)生影響；如果進(jìn)行補(bǔ)償，由于壓降會根據(jù)溫度、電流等情況進(jìn)行變化，很難實現(xiàn)精確補(bǔ)償；所以該開關(guān)通常使用低導(dǎo)通阻抗的MOS，但是此類MOS成本又較高；

(2)現(xiàn)有的溫度檢測電路，在任何故障情況下，都只會報溫度檢測故障，不利于快速定位和解決問題，因此在汽車電子等領(lǐng)域并不是很適合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電機(jī)溫度采樣電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種電機(jī)溫度采樣電路，包括：

連接在內(nèi)部電源和內(nèi)部地之間的溫度采樣支路，該溫度采樣支路包括溫度采樣電阻、連接在溫度采樣電阻的第一端和內(nèi)部電源之間第一分壓電阻、連接在溫度采樣電阻的第二端和內(nèi)部地之間第二分壓電阻；

兩個采樣預(yù)處理電路，該兩個采樣預(yù)處理電路的輸入端分別連接溫度采樣電阻的第一端和第二端，分別用于實時采樣溫度采樣電阻的第一端電壓和第二端電壓并進(jìn)行預(yù)處理后輸出；

控制模塊，用于根據(jù)經(jīng)兩個采樣預(yù)處理電路預(yù)處理的第一端電壓和第二端電壓實時計算電機(jī)溫度，以及在出現(xiàn)故障時根據(jù)所述第一端電壓和第二端電壓判斷故障原因。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述溫度采樣支路還包括至少一個分壓開關(guān)電路，所述分壓開關(guān)電路與控制模塊連接，所述分壓開關(guān)電路在閉合狀態(tài)時呈開關(guān)特性，在打開狀態(tài)時呈電阻特性；

所述控制模塊用于將寬溫度范圍劃分為至少兩個溫度區(qū)段，在電機(jī)溫度升高的過程中，按照電機(jī)溫度從一個溫度區(qū)段進(jìn)入下一個溫度區(qū)段的時序，控制所述至少一個分壓開關(guān)電路逐步從閉合狀態(tài)切換至打開狀態(tài)。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述分壓開關(guān)電路包括相互并聯(lián)的分壓電阻和電子開關(guān)，所述開關(guān)的控制端連接至控制模塊。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述電子開關(guān)為三極管，三極管的集電極和發(fā)射極之間連接分壓電阻，三極管的基極連接至控制模塊。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述內(nèi)部電源為VCC；

控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓等于VCC，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓為零時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端或者第二端開路；

控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓等于VCC，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓介于0與VCC之間時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端與內(nèi)部電源短接；

控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓和第二端電壓均為0時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端與內(nèi)部地短接；

控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓和第二端電壓均為VCC時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第二端與內(nèi)部電源短接；

控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓介于0與VCC之間，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓為0時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第二端與內(nèi)部地短接。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述控制模塊包括：

電壓差計算子模塊，用于實時計算第一端電壓和第二端電壓之間的電壓差；

溫度采樣電阻阻值計算子模塊，用于根據(jù)所述電壓差和第二分壓電阻的阻值，或者根據(jù)所述電壓差、第一分壓電阻的阻值、內(nèi)部電源的電壓值，計算溫度采樣電阻的實時阻值；

電機(jī)溫度計算子模塊，用于根據(jù)所述實時阻值查詢溫度采樣電阻的R-T曲線獲取實時的電機(jī)溫度。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述采樣預(yù)處理電路包括與溫度采樣電阻的第一端或第二端連接的濾波電路，連接所述濾波電路和控制模塊的阻抗隔離電路。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，濾波電路包括濾波電容和濾波電阻，阻抗隔離電路包括運算放大器，溫度采樣電阻的第一端或第二端經(jīng)由所述濾波電阻連接運算放大器的同相輸入端以及經(jīng)由所述濾波電容接地，運算放大器的異相輸入端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸出端連接控制模塊。

在本發(fā)明所述的電機(jī)溫度采樣電路中，所述電路還包括一個與溫度采樣電阻并聯(lián)的濾波電容。

實施本發(fā)明的電機(jī)溫度采樣電路，具有以下有益效果：本發(fā)明直接采樣溫度采樣電阻兩端的電壓，因此無需補(bǔ)償開關(guān)導(dǎo)通壓降，電機(jī)采樣溫度精度高；而且可以根據(jù)兩端電壓判斷故障原因，有利于快速定位和解決問題；進(jìn)一步的，設(shè)置至少一個分壓開關(guān)電路，將寬溫度范圍劃分為至少兩個溫度區(qū)段，在電機(jī)溫度升高的過程中，按照電機(jī)溫度從一個溫度區(qū)段進(jìn)入下一個溫度區(qū)段的時序，控制所述至少一個分壓開關(guān)電路逐步從閉合狀態(tài)切換至打開狀態(tài)，從而可以實現(xiàn)分段式高精度溫度采樣，且分壓開關(guān)電路中的開關(guān)可以使用成本更低的三極管。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖：

圖1是本發(fā)明電機(jī)溫度采樣電路的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明電機(jī)溫度采樣電路的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是溫度采樣電阻RTemp與電壓差V1-V2的關(guān)系曲線；

圖4是本發(fā)明電機(jī)溫度采樣電路的實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的典型實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，詞語“相連”或“連接”，不僅僅包括將兩個實體直接相連，也包括通過具有有益改善效果的其他實體間接相連。詞語“相等”、“相同”、“同時”或者其他類似的用語，不限于數(shù)學(xué)術(shù)語中的絕對相等或相同，在實施本專利所述權(quán)利時，可以是工程意義上的相近或者在可接受的誤差范圍內(nèi)。例如電壓為0指的是工程意義上的在可接受的誤差范圍內(nèi)的接近零的電壓值。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

本發(fā)明總的思路是：溫度采樣電阻的兩端分別經(jīng)由分壓電阻連接內(nèi)部電源、內(nèi)部地，且兩端分別連接一個采樣預(yù)處理電路，因此，這樣既可以直接采樣溫度采樣電阻兩端的電壓以計算溫度，無需補(bǔ)償開關(guān)導(dǎo)通壓降，電機(jī)采樣溫度精度高，又可以根據(jù)兩端電壓判斷故障原因，有利于快速定位和解決問題。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

實施例一

參考圖1，實施例一中，電機(jī)溫度采樣電路包括：

連接在內(nèi)部電源VCC和內(nèi)部地之間的溫度采樣支路，包括溫度采樣電阻Rtemp、連接在溫度采樣電阻Rtemp的第一端和內(nèi)部電源VCC之間第一分壓電阻R1、連接在溫度采樣電阻Rtemp的第二端和內(nèi)部地之間第二分壓電阻R2；

兩個采樣預(yù)處理電路，該兩個采樣預(yù)處理電路的輸入端分別連接溫度采樣電阻的第一端和第二端，分別用于實時采樣溫度采樣電阻的第一端電壓和第二端電壓并進(jìn)行預(yù)處理后輸出；

控制模塊，連接兩個采樣預(yù)處理電路的輸出端，用于根據(jù)輸出的第一端電壓和第二端電壓實時計算電機(jī)溫度，以及在出現(xiàn)故障時根據(jù)所述第一端電壓和第二端電壓判斷故障原因。

優(yōu)選的，溫度采樣電阻Rtemp并聯(lián)了一個濾波電容C1。

其中，所述采樣預(yù)處理電路包括與溫度采樣電阻Rtemp的第一端或第二端連接的濾波電路，連接所述濾波電路和控制模塊的阻抗隔離電路。具體的，濾波電路包括濾波電容C2/C3和濾波電阻R4/R5，阻抗隔離電路包括運算放大器U1/U2，溫度采樣電阻Rtemp的第一端或第二端經(jīng)由所述濾波電阻R4/R5連接運算放大器U1/U2的同相輸入端以及經(jīng)由所述濾波電容C2/C3接地，運算放大器U1/U2的異相輸入端連接運算放大器U1/U2的輸出端，運算放大器U1/U2的輸出端連接控制模塊。運算放大器U1、U2的輸出端輸出的電壓V1、V2即為經(jīng)過濾波隔離處理后的所述第一端電壓和第二端電壓。

當(dāng)然可以理解的是，濾波電路、阻抗隔離電路并不限于本實施例所示，可以根據(jù)具體工況選擇設(shè)計。

其中，所述的根據(jù)輸出的第一端電壓和第二端電壓實時計算電機(jī)溫度包括：

電壓差計算子模塊，用于實時計算第一端電壓和第二端電壓之間的電壓差V1-V2；

溫度采樣電阻阻值計算子模塊，用于根據(jù)所述電壓差V1-V2和第二分壓電阻R2的阻值，或者根據(jù)所述電壓差V1-V2、第一分壓電阻R1的阻值、內(nèi)部電源VCC的電壓值，計算溫度采樣電阻的實時阻值；

由于R1、Rtemp、R2串聯(lián)，所以電流相等，流過第一分壓電阻R1的電流為流過第二分壓電阻R2的電流為流過溫度采樣電阻Rtemp的電流為因此：最終可以計算得到溫度采樣電阻Rtemp的實時阻值為：

或者

電機(jī)溫度計算子模塊，用于根據(jù)所述實時阻值查詢溫度采樣電阻的R-T曲線獲取實時的電機(jī)溫度。

其中，所述內(nèi)部電源為VCC；控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓等于VCC，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓為零時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端或者第二端開路；控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓等于VCC，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓介于0與VCC之間時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端與內(nèi)部電源短接；控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓和第二端電壓均為0時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第一端與內(nèi)部地短接；控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓和第二端電壓均為VCC時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第二端與內(nèi)部電源短接；控制模塊在經(jīng)預(yù)處理的第一端電壓介于0與VCC之間，且經(jīng)預(yù)處理的第二端電壓為0時，確認(rèn)溫度采樣電阻的第二端與內(nèi)部地短接。

如圖中，將溫度采樣電阻Rtemp的第一端、第二端分別記為TempSensor_Signal、TempSensor_GND，則上述判斷過程可以匯總?cè)缦卤?，表中X表示介于0與VCC之間的電壓值。

表1

可見，本實施例可以直接采樣溫度采樣電阻兩端的電壓以計算溫度，無需補(bǔ)償開關(guān)導(dǎo)通壓降，電機(jī)采樣溫度精度高。而且可以根據(jù)兩端電壓判斷故障原因，可快速精確排查確認(rèn)溫度采樣電阻所發(fā)生的故障原因，有利于快速定位和解決問題。

實施例二

參考圖2，本實施例對實施例一進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。為了實現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的高精度，本實施例中的溫度采樣支路還包括至少一個分壓開關(guān)電路，所述分壓開關(guān)電路與控制模塊連接。所述分壓開關(guān)電路包括相互并聯(lián)的分壓電阻和電子開關(guān)，所述開關(guān)的控制端連接至控制模塊，所述分壓開關(guān)電路在閉合狀態(tài)時呈開關(guān)特性，在打開狀態(tài)時呈電阻特性。

其中，控制模塊將寬溫度范圍劃分為至少兩個溫度區(qū)段，在電機(jī)溫度升高的過程中，按照電機(jī)溫度從一個溫度區(qū)段進(jìn)入下一個溫度區(qū)段的時序，控制所述至少一個分壓開關(guān)電路逐步從閉合狀態(tài)切換至打開狀態(tài)。例如，如將寬溫度范圍劃分為以下溫度區(qū)段：0-50，50-100，100-120，120-130等等。初始階段將所有的分壓開關(guān)電路關(guān)閉，即都出呈開關(guān)特性，在溫度從0-50進(jìn)入50-100時，打開第一個分壓開關(guān)電路，該打開的分壓開關(guān)電路呈電阻特性可以進(jìn)行分壓，當(dāng)溫度繼續(xù)從50-100進(jìn)入100-120時，打開第二個分壓開關(guān)電路，以此類推。

本實施例中，分壓開關(guān)電路為一個，所述電子開關(guān)優(yōu)選為NPN型的三極管Q1，當(dāng)然三極管的型號還可以是PNP型。三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間連接分壓電阻R3，三極管Q1的基極連接至控制模塊。

需要注意的是，假如分壓開關(guān)電路多于一個，則考慮到根據(jù)公式(1)或者(2)計算溫度采樣電阻Rtemp的實時阻值時，為了避免分壓開關(guān)電路中的三極管的導(dǎo)通壓降的影響，應(yīng)該將所有的分壓開關(guān)電路全部設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部電源VCC連接的一側(cè)或者全部設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部地連接的一側(cè)。如果全部設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部電源VCC連接的一側(cè)，則可以根據(jù)公式(2)計算Rtemp的阻值。如果全部設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部地連接的一側(cè)，則可以根據(jù)公式(1)計算Rtemp的阻值。本實施例中，分壓開關(guān)電路設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部地連接的一側(cè)，因此只能根據(jù)公式(1)計算Rtemp的阻值。

另外，本實施例中電阻R3和三極管Q1組成的分壓開關(guān)電路與電阻R2的先后位置并無限制，分壓開關(guān)電路也可以連接在R2和Rtemp之間。

本實施例實現(xiàn)寬溫度范圍的高精度檢測的過程為：對于需要在寬范圍獲得更高精度的場合，以PTC(正溫度系數(shù)溫敏電阻)作為溫度采樣電阻Rtemp為例，當(dāng)溫度較低時，RTemp值較小，則TempSenor_uP置高，Q1導(dǎo)通；隨著溫度升高，TempSenor_uP置低，Q1關(guān)斷，電阻R3接入溫度采樣支路進(jìn)行分壓。通過這種方式可以提高溫度檢測在全范圍的精度，其RTemp與兩端電壓(V1-V2)關(guān)系曲線如圖3所示，圖中曲線掉落時刻即為三極管Q1打開、分壓電阻R3接入的時刻，通這種切換，可以降低RTemp上的壓降V1-V2，從而在根據(jù)公式(1)計算時，可以降低誤差的影響，提高精度。而且RTemp阻值計算與三極管Q1的導(dǎo)通壓降VCE無關(guān)，無需進(jìn)行補(bǔ)償。

實施例三

參考圖4，本實施例與實施例二的不同在于分壓開關(guān)電路的位置。實施例二中將分壓開關(guān)電路設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部地連接的一側(cè)，本實施例中將分壓開關(guān)電路設(shè)置在溫度采樣電阻Rtemp的與內(nèi)部電源VCC連接的一側(cè)，因此本實施例中根據(jù)公式(2)計算Rtemp的阻值。

實施例二和實施例三都只給出了一個分壓開關(guān)電路，實際上分壓開關(guān)電路也可以是多個以對溫度采樣進(jìn)行更多的分段處理，實現(xiàn)更高精度的溫度采樣。開關(guān)管Q1也可以使用MOSFET等開關(guān)器件替代。

本實施例的工作原理參考實施例二，此處不再贅述。

實施本發(fā)明的電機(jī)溫度采樣電路，具有以下有益效果：本發(fā)明直接采樣溫度采樣電阻兩端的電壓，因此無需補(bǔ)償開關(guān)導(dǎo)通壓降，電機(jī)采樣溫度精度高；而且可以根據(jù)兩端電壓判斷故障原因，有利于快速定位和解決問題；進(jìn)一步的，設(shè)置至少一個分壓開關(guān)電路，將寬溫度范圍劃分為至少兩個溫度區(qū)段，在電機(jī)溫度升高的過程中，按照電機(jī)溫度從一個溫度區(qū)段進(jìn)入下一個溫度區(qū)段的時序，控制所述至少一個分壓開關(guān)電路逐步從閉合狀態(tài)切換至打開狀態(tài)，從而可以實現(xiàn)分段式高精度溫度采樣，且分壓開關(guān)電路中的開關(guān)可以使用成本更低的三極管。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。