主控晶片的加熱裝置及方法與流程
2023-07-05 06:36:21 2
本發明涉及電子電路技術領域，特別是涉及一種主控晶片的加熱裝置及方法。
背景技術：
目前大部分的攝像機產品都會要求能夠工作在-20度或者更低的溫度條件下，但是一般的主控類晶片無法滿足更低的工作溫度要求，如果選用軍工級的產品，那麼成本將會很高。
基於目前低溫工作環境的選擇主要受限於晶片的最低工作溫度。在應用情況下往往需要更換更低工作溫度的晶片，對產品成本控制帶來了很大的挑戰。其次，傳統的產品加熱設計採用腔體加熱的方式，來達到晶片工作溫度的要求，但是腔體加熱使用的是大功率加熱絲，長時間的加熱會導致功耗的浪費，同時加熱腔體溫度會引起系統啟動比較緩慢。
因此，如何在對主控晶片的加熱過程中降低成本，並使系統在低溫條件下能夠快速啟動成為亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
基於此，有必要針對傳統主控晶片加熱方式成本過高，以及導致系統啟動較緩慢的問題，提供一種能夠有效降低成本，並使主控晶片滿足低溫快速啟動要求的主控晶片的加熱裝置及方法。
一種主控晶片的加熱裝置，包括：
主控控制模塊，通過接收主控晶片發出的第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式或關閉加熱模式；
溫度檢測模塊，與所述主控控制模塊連接，用於檢測所述主控晶片的溫度，並根據檢測的所述溫度反饋電壓值至所述主控控制模塊；
比較模塊，與所述主控控制模塊連接，將所述溫度檢測模塊反饋的電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱；
加熱模塊，與所述比較模塊連接，用於給主控晶片加熱。
在其中一個實施例中，所述主控控制模塊包括信號輸入端、第一電阻和通斷單元，所述信號輸入端、第一電阻、通斷單元依次連接，所述信號輸入端用於輸入所述第一控制信號，所述第一電阻用於給電路提供阻抗，所述通斷單元根據所述第一控制信號進行導通或斷開。
在其中一個實施例中，所述通斷單元包括第一三極體和第二三極體，所述第一三極體和第二三極體連接，通過第一控制信號控制第一三極體的通斷，所述第一三極體的通斷決定第二三極體的通斷。
在其中一個實施例中，所述溫度檢測模塊包括熱敏電阻和分壓電阻，所述熱敏電阻和分壓電阻連接，所述分壓電阻與主控控制模塊連接，所述熱敏電阻隨溫度變化產生阻值變化，通過所述阻值變化使分壓電阻的電壓發生變化，將所述分壓電阻的電壓值反饋至所述主控控制模塊。
在其中一個實施例中，所述比較模塊包括比較器和mos管，所述比較器與mos管連接，所述比較器將溫度檢測模塊反饋的電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較結果輸出第二控制信號至所述mos管，所述mos管根據第二控制信號進行導通或斷開。
在其中一個實施例中，所述加熱模塊包括至少兩個加熱電阻，所述至少兩個加熱電阻並聯，用於給主控晶片加熱。
在其中一個實施例中，所述第一控制信號為高低電平信號，當所述第一控制信號為低電平時，開啟加熱模式，當所述第一控制信號為高電平時，關閉加熱模式。
在其中一個實施例中，所述第二控制信號為高低電平信號，當所述第二控制信號為高電平時，關閉加熱，當所述第二控制信號為低電平時，開啟加熱。
一種主控晶片的加熱方法，包括：
發出第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式；
檢測主控晶片的溫度，根據檢測的所述溫度反饋電壓值；
將反饋的所述電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱。
在其中一個實施例中，所述第二控制信號為高低電平信號，當所述第二控制信號為高電平時，關閉加熱，當所述第二控制信號為低電平時，開啟加熱。
上述主控晶片的加熱裝置及加熱方法，通過主控控制模塊發出第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式或關閉加熱模式，溫度檢測模塊檢測主控晶片的溫度，並根據檢測的所述溫度反饋電壓值至主控控制模塊，比較模塊將溫度檢測模塊反饋的電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱，加熱模塊給主控晶片加熱，使主控晶片在低溫條件下能夠快速達到工作所需的溫度，且主控晶片加熱的溫度可控，並能有效降低主控晶片加熱過程中的成本。
附圖說明
圖1為一個實施例中主控晶片的加熱裝置的結構示意圖；
圖2為圖1中主控控制模塊和溫度檢測模塊的電路示意圖；
圖3為圖1中對比模塊和加熱模塊的電路示意圖；
圖4為一個實施例中主控晶片的加熱方法的流程圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發明。可以理解，本發明所使用的術語「第一」、「第二」等可在本文中用於描述各種元件，但這些元件不受這些術語限制。這些術語僅用於將第一個元件與另一個元件區分。
以下提供一種主控晶片的加熱裝置，參閱圖1所示，為主控晶片的加熱裝置的結構示意圖，所述主控晶片的加熱裝置包括主控控制模塊100、溫度控制模塊200、對比模塊300和加熱模塊400。
其中，主控控制模塊100通過接收主控晶片發出的第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式或關閉加熱模式；溫度檢測模塊200與主控控制模塊100連接，用於檢測所述主控晶片的溫度，並根據檢測的所述溫度反饋電壓值至主控控制模塊100；比較模塊300與主控控制模塊100連接，獲取溫度檢測模塊200反饋的電壓值，將所述電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱；加熱模塊400與比較模塊300連接，用於給主控晶片加熱。
具體地，所述第一控制信號為高低電平信號，當所述第一控制信號為低電平時，控制後端電路開啟加熱模式，當所述第一控制信號為高電平時，控制後端電路關閉加熱模式。所述第二控制信號為高低電平信號，當所述第二控制信號為高電平時，加熱模塊400關閉加熱，當所述第二控制信號為低電平時，加熱模塊400開啟加熱。
在一個實施例中，如圖2所示，為主控控制模塊100和溫度檢測模塊200的電路示意圖，主控控制模塊100包括信號輸入端host_contrl、第一電阻r632和通斷單元(圖中未標)，信號輸入端host_contrl、第一電阻r632、通斷單元依次連接，信號輸入端host_contrl用於輸入所述第一控制信號，第一電阻r632用於給電路提供阻抗，通斷單元根據所述第一控制信號進行導通或斷開。
進一步地，所述通斷單元包括三極體q22和三極體q23，三極體q22和三極體q23連接，在三極體q22的集電極連接有電阻r633，電阻r633與12v直流電源相連，在三極體q23的集電極連接有電阻r644。通過第一控制信號控制三極體q22的通斷，三極體q22的通斷決定三極體q23的通斷。
具體地，當所述第一控制信號為低電平時，第一電阻r632呈現高阻態，此時三極體q22不導通，電阻r633為三極體q23提供導通電流，因此三極體q23導通，電阻r644和電阻r640並聯，此時熱敏電阻r636與電阻r644和電阻r640並聯值進行分壓，在電阻r644和電阻r640上採集到分壓電壓值v_temp，所以此時後端電路可以根據電壓值v_temp開啟加熱模式。相反地，當所述第一控制信號為高電平時，第一電阻r632呈現低阻態，此時三極體q22導通，電阻r633將所述12v直流電源洩放至地端，因此三極體q23不導通，此時熱敏電阻r636與電阻r644進行分壓，在電阻r644上採集到電壓值v_temp，所以此時後端電路根據電壓值v_temp關閉加熱模式。
在一個實施例中，溫度檢測模塊200包括熱敏電阻r636和分壓電阻r640，熱敏電阻r636和分壓電阻r640連接，分壓電阻r640與主控控制模塊100中的電阻r644和三極體q23並聯。熱敏電阻r636會隨溫度變化產生阻值變化，通過所述阻值變化使分壓電阻r640上的電壓發生變化，分壓電阻r640的電壓值v_temp會反饋至主控控制模塊100中的電阻r644上。
其中，熱敏電阻工作原理為ntc(negativetemperaturecoefficient，負的溫度係數)，泛指負溫度係數很大的半導體材料或元器件。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，採用陶瓷工藝製造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、矽等半導體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子(電子和孔穴)數目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數目增加，所以電阻值降低。ntc熱敏電阻器在室溫下的變化範圍在10o～1000000歐姆，溫度係數-2％～-6.5％。
在一個實施例中，比較模塊300包括比較器u32和mos管q24，比較器u32與mos管q24連接。比較器u32的正向輸入端與電阻r644的一端連接，用於採集電阻r644上的電壓值v_temp，比較器u32的反向輸入端接在電阻r635和電阻r637之間，電阻r635的一端接有12v直流電源。比較器u32的輸出端與mos管q24的柵極連接，在比較器u32的輸出端與mos管q24的柵極之間連接有電阻r641，在mos管q24的柵極和源極之間連接有電阻r639，在電阻r639的一端連接有12v直流電源。
具體地，比較器u32將主控控制模塊100中的電阻r644上的電壓值v_temp與電阻r635和電阻r637上的分壓進行比較，根據比較結果輸出第二控制信號至mos管q24，mos管q24根據第二控制信號進行導通或斷開。
在一個實施例中，加熱模塊400包括加熱電阻r634和加熱電阻r638，加熱電阻r634與加熱電阻r638並聯，利用電流流過所述加熱電阻的焦耳效應產生的熱能對主控晶片加熱。在其他實施例中，所述加熱電阻的數量還可以設置為兩個以上。本實施例通過兩個電阻並聯的方式加熱，取代了傳統的加熱絲加熱方式，在降低成本的同時，也降低了功耗。
在一個實施例中，在三極體q23導通的前提下，當熱敏電阻r636的溫度上升時，熱敏電阻r636的阻值降低，此時分壓電阻r640上的電壓增大，因此與分壓電阻r640並聯的電阻r644上的電壓值v_temp增大，此時比較器u32的正向輸入端電壓增大，所以輸出端輸出高電平，由於此時mos管q24的柵極和源極之間沒有電壓差或電壓差不足，因此mos管q24不導通，所以加熱模塊400不工作，此時關閉加熱。
相反地，當熱敏電阻r636的溫度下降時，熱敏電阻r636的阻值上高，此時電壓值v_temp減小，比較器u32的輸出端輸出低電平，此時mos管q24的柵極和源極之間產生電壓差，因此mos管q24導通，所以加熱模塊400開啟加熱。
本實施例通過主控控制模塊100接收的低電平控制後端電路開啟加熱模式，當主控晶片的溫度上升到正常工作所需溫度後，主控晶片會輸出高電平關閉加熱電路，避免長時間加熱造成功耗的浪費及燒壞其他電路。更進一步地，當加熱的溫度達到設定的熱敏電阻r636的溫度值時，則會經過比較器u32輸出高電平，控制加熱模塊400不導通，關閉加熱，避免主控晶片控制不及時導致加熱電路處於一直加熱狀態。
基於相同的發明構思，提供一種主控晶片的加熱方法，參閱圖4所示，為主控晶片的加熱方法的流程圖，所述主控晶片的加熱方法包括以下步驟s110～s130。
s110：發出第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式。
具體地，電路中的主控控制模塊通過接收主控晶片發出的第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式或關閉加熱模式。所述第一控制信號為高低電平信號，當所述第一控制信號為低電平時，控制後端電路開啟加熱模式，當所述第一控制信號為高電平時，控制後端電路關閉加熱模式。
s120：檢測主控晶片的溫度，根據檢測的所述溫度反饋電壓值。
具體地，通過溫度檢測模塊檢測所述主控晶片的溫度，度檢測模塊包括熱敏電阻和分壓電阻，所述熱敏電阻會隨溫度變化產生阻值變化，通過所述阻值變化使分壓電阻上的電壓發生變化，所述分壓電阻的電壓值會反饋至主控控制模塊中。
s130：將反饋的所述電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱。
具體地，通過比較模塊將反饋的所述電壓值與預設電壓值進行比較，比較模塊3包括比較器和mos管，比較器將主控控制模塊中的電阻上的電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較結果輸出第二控制信號至所述mos管，所述mos管根據第二控制信號進行導通或斷開。所述第二控制信號為高低電平信號，當所述第二控制信號為高電平時，開啟加熱，當所述第二控制信號為低電平時，關閉加熱。
上述主控晶片的加熱裝置及加熱方法，通過主控控制模塊發出第一控制信號控制後端電路開啟加熱模式或關閉加熱模式，溫度檢測模塊檢測主控晶片的溫度，並根據檢測的所述溫度反饋電壓值至主控控制模塊，比較模塊將溫度檢測模塊反饋的電壓值與預設電壓值進行比較，根據比較的結果輸出第二控制信號控制開啟加熱或關閉加熱，加熱模塊給主控晶片加熱，使主控晶片在低溫條件下能夠快速達到工作所需的溫度，且主控晶片加熱的溫度可控，並能有效降低主控晶片加熱過程中的成本。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。