专利名称：一种温度检测电路及移动通信设备的制作方法
技术领域：
本发明属于移动通信设备技术领域，具体地说，是涉及一种对移动通信设备中的
系统电路温度进行检测的电路设计方案以及采用所述温度检测电路设计的移动通信设备。
背景技术：
随着市场上智能手机运行主频的不断提高以及多线程同时工作的特点，"发热"成为智能手机领域面临的一个重要问题。而近年来，不断听到市场上传来手机电池爆炸或者着火的消息，因此，智能手机在极限温度下的温度检测与自我保护机制显得尤为重要。
目前，市面上多数具有MCU(Micro Controller Unit)功能的芯片都将温度保护列为其功能之一。通常这些芯片具有一个高温保护点，大多在12(TC或者更高。当芯片的温度超过设置的高温保护点时，MCU会逐步地关闭一些功能直到芯片内部所有电路自动断电，以此来遏制芯片不断升高的温度给整机带来的潜在危险。然而，这些温度设置点往往是针对芯片内部短路或者负载短路时，产生的瞬间芯片自身大量发热情况而设置的，它们仅仅针对芯片自身设置保护方案，而不是针对整机进行温度保护。在手机电路中，很多外围设备，例如电池、LCD显示屏等器件，其安全工作温度通常在60°C以下， 一旦超过这个温度，部分外设可能会出现损坏甚至爆炸的隐患。此时，具有MCU功能的芯片其自身的高温保护点根本无法发挥作用，因此，还需要设计专门的温度检测电路来检测整机的温度，从而让手机的使用过程更加安全。 手机领域进行温度检测常见的方法为在手机电池内部具有一个NTC热敏电阻，该NTC热敏电阻与手机电路中的上拉电阻形成一个分压电路，当电池的温度升高时，NTC热敏电阻的阻值随之减小；反之，当电池的温度降低时，NTC热敏电阻的阻值则会随之升高。利用NTC热敏电阻的这种机制，通过采用一个固定阻值的电阻与NTC热敏电阻进行分压，不同温度下，NTC的阻值不断变化，因此分压值也随之不断变化。利用这种分压值与温度一一对应的关系，即可以判断出整机当前的温度值，原理框图参见图l所示。
对于上述分压值的采样检测，在目前的手机电路设计中，一般都是采用应用处理器的模数转换器ADC接口连接上述分压电路的分压节点，读取分压值进行温度检测。但是，这种设计方式需要应用处理器经常启动模数转换器ADC去读取NTC热敏电阻两端的分压，从而造成整机功耗的大大增加。 基于以上情况，在手机电路中如何实现整机温度的检测成为一个值得研究的课题，需要对整机成本、开发难度、稳定度、手机功耗和检测时间等诸多因素进行全面的考虑。

发明内容
本发明为了解决现有手机温度检测电路采用应用处理器来采集并判断系统温度，由此所带来的整机功耗大的问题，提供了一种功耗小、结构简单的温度检测电路，实现了整机温度的及时、可靠检测。 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现
—种温度检测电路，包括由热敏电阻和固定电阻连接形成的分压电路；所述分压 电路的分压节点连接一电压检测单元，所述电压检测单元在检测到分压节点处的电压值达 到设定的温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器，通过应用处理器关闭系统中的 部分或者全部电路，以降低整机温度。 优选的，所述热敏电阻可以是系统电池内部的热敏电阻或者外置于系统电池的独 立热敏电阻。 作为其中一种设计方式，当所述温度检测电路应用于移动通信设备中时，所述电 压检测单元可以采用移动通信设备中的通信模块实现；所述通信模块利用其ADC接口连接 所述分压电路的分压节点，读取分压节点处的电压值并进行模数转换处理后，与保存的温 度报警电压值进行比较，当到达温度报警电压值时，输出报警信号至移动通信设备中的应 用处理器。 进一步的，为了降低功耗，所述通信模块依据其ADC接口读取到的电压值与温度 报警电压值的接近程度，动态地调整其ADC接口的读取频率，遵循读取到的电压值与温度 报警电压值之差的绝对值越小，ADC接口的读取频率越快的规律。即在读取到的电压值远 离温度报警电压值时，减小ADC接口的读取频率，以降低能量消耗；而在读取到的电压值接 近温度报警电压值时，增大ADC接口的读取频率，以便在整机温度到达设定的极限值时，通 信模块能够及时地输出报警信号，以切断部分电路迅速降温。 作为另外一种设计方式，所述电压检测单元可以采用一个比较器进行设计，所述 比较器的其中一路输入端连接所述分压电路的分压节点，另外一路输入端接收温度报警电 压，比较器的输出端连接应用处理器，通过对输入端的两路模拟电压信号进行比较，以产生 并输出报警信号。 作为第三种设计方式，所述电压检测单元还可以采用一个模数转换器设计实现，
即将模数转换器的输入端连接所述分压电路的分压节点，读取电压值并转换为数字信号与
保存的温度报警电压值进行比较，当到达温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器。 再进一步的，为了实现应用处理器无论在运行状态还是休眠状态都能及时响应高
温报警，所述应用处理器优选通过其用于接收唤醒信号的通信管脚连接所述电压检测单元
的输出端，接收报警信号。 基于上述温度检测电路结构，本发明又提供了一种采用所述温度检测电路设计的 移动通信设备，包括电池、应用处理器和通信模块，借助电池中的热敏电阻或者独立于电池 的外置热敏电阻与移动通信设备中的固定电阻构成分压电路，利用热敏电阻随整机温度的 变化而不断改变其阻值的特性，产生反映温度变化的电压值，进而通过所述分压电路的分 压节点输出；然后利用低功耗的电压检测单元，比如借助移动通信设备中现有的通信模块、 或者额外配置的比较器或者模数转换器等器件来采集所述分压节点处的电压值，进而与设 定的温度报警电压相比较；当读取到的电压值到达所述的温度报警电压时，产生报警信号 输出至移动通信设备的应用处理器，以通知应用处理器及时切断系统中的部分或者全部电 路，以尽快减小系统功耗，降低整机温度。 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明的温度检测电路结构简单， 在不增加或者增加极少系统功耗的前提下，实现了系统整机温度的及时检测，确保了设备 使用过程的安全，尤其适合应用于系统工作时耗电量大、发热集中的移动通信设备中，比如
4手机、掌上电脑PDA等。 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更 加清楚。


图1是现有手机温度检测方法的原理框图； 图2是本发明所提出的温度检测电路的原理框图； 图3是本发明所提出的温度检测电路的第一种实施例的电路原理图； 图4是本发明所提出的温度检测电路的第二种实施例的电路原理图； 图5是本发明所提出的温度检测电路的第三种实施例的电路原理图； 图6是本发明所提出的温度检测电路的第四种实施例的电路原理图； 图7是本发明所提出的温度检测电路的第五种实施例的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细地描述。 本发明针对移动通信设备工作时耗电量大、发热集中的特点，力求在尽量不增加 系统功耗的前提下，通过简单的电路搭建形式，实现系统的整机温度检测机制。
图2是本发明所提出的温度检测电路的构建原理图，其设计思想是利用一个热 敏电阻与系统中的一个固定阻值的电阻Rl构成分压电路，比如采用系统电池中内置的NTC 热敏电阻NTC1或者独立于电池单独设置的NTC热敏电阻NTC2来构建所述的分压电路，如 图2所示。NTC热敏电阻的一端接地，另一端通过固定电阻Rl连接系统中的其中一路直流 电源Vio，其分压节点输出的用于反映系统整机温度变化的电压值可以采用一低功耗的电 压检测单元进行实时采集或者读取，进而与预先设定的温度报警电压值进行比较，当随着 整机温度的升高，NTC热敏电阻NTC1或者NTC2的阻值逐渐减小，从而使得分压节点处的电 压值逐渐下降到设定的温度报警电压值时，电压检测单元输出报警信号至应用处理器，以 控制系统中的部分电路或者全部电路断电，进而降低系统功耗，由此使得整机温度迅速下 降，以避免对系统电路造成损坏，让设备的使用过程更加安全。 当然，所述热敏电阻也可以采用随温度升高阻值逐渐升高的PTC热敏电阻来设计 所述的分压电路，此时分压节点处的电压值呈现随整机温度升高逐渐增大的趋势，所设计 的电压检测单元在读取到的电压值逐渐升高到所设定的温度报警电压值时，向应用处理器 输出报警信号。但是，采用这种分压电路设计方式会导致系统功耗的进一步增大，温度的进 一步升高，因此不建议使用。 下面以手机为例，热敏电阻采用NTC热敏电阻的形式，通过多个具体的实施例来 详细阐述所述温度检测电路的具体组建结构及其工作过程。 实施例一，参见图3所示，在本实施例的手机电路，为了在不增加手机硬件成本的 前提下，实现对手机温度的有效检测，借助手机内部的通信模块作为电压检测单元，来实现 对分压电路的分压节点处电压值的定时检测。 如图3所示，采用手机电池中内置的NTC热敏电阻NTC1来构建温度检测电路所需 的分压电路。热敏电阻NTC1的一端接地，另一端连接电池的ID端子。电池的ID端子通过固定电阻Rl连接手机系统中其中一路稳定的直流电源，比如用于对应用处理器的GPIO 口 进行供电的直流电源Vio，电池的ID端子同时作为分压电路的分压节点连接通信模块中专 门用于读取模拟电压信号的ADC接口 。所述通信模块通过其ADC接口读取分压节点处的电 压值，用VI表示，即热敏电阻NTC1两端的分压值，以间接地获取当前电池的温度。通信模 块通过将读取到的电压值V1与事先保存的温度报警电压值Vref (即温度报警电压所对应 的数值，也就是极限温度所对应的电压值)进行比较，以对整机温度是否到达极限温度进 行判断。 为了省电，通信模块不会把温度状态实时的告知应用处理器，而是仅仅当读取到 的电压值VI到达温度报警电压值Vref时，输出报警信号至手机的应用处理器，通知应用处 理器手机当前温度过高。此时，应用处理器会根据事先设定的电路切断顺序，发出控制指 令切断手机系统中的部分电路或者全部电路，以减少功耗，降低温度，保证手机使用的安全 性。 为了达到进一步降低系统功耗的设计目的，本实施例优选对通信模块读取分压节 点处的电压值V1的频率进行特殊设计，即通信模块可以依据其ADC接口读取到的电压值Vl 与温度报警电压值Vref的接近程度，来动态地调整其ADC接口的读取频率。 一般来讲，应该 遵循读取到的电压值VI与温度报警电压值Vref之差的绝对值越小，通信模块ADC接口的 读取频率越快的规律。即在读取到的电压值VI远离温度报警电压值Vref时，减小ADC接口 的读取频率，以降低能量消耗；而在读取到的电压值V1接近温度报警电压值Vref时，增大 ADC接口的读取频率，以便在整机温度到达设定的极限温度时，通信模块能够及时地输出报 警信号，以通知应用处理器切断部分或全部电路，迅速降温。
引入绝对值的概念是出于以下考虑 对于如图3所示采用NTC热敏电阻设计的分压电路来说，由于系统在正常工作时， 绝大部分时间里VI > Vref ，因此在VI远大于Vref时，可以设定一个较慢的读取频率，比 如每10秒钟读取一次电压值VI，来达到减小功耗的设计目的。而当VI逐渐减小并接近于 Vref时，比如Vl-Vref = 1时，为了实现及时报警，应该设定一个较快的读取频率，比如每1 秒钟读取一次电压值VI，以确保应用处理器能够在整机温度到达极限温度时，及时地做出 反应。 而对于采用PTC热敏电阻设计的分压电路来说，由于在系统正常运行的绝大部分 时间里VI < Vref，因此在VI远小于Vref时，可以设定一个较慢的读取频率来达到减小功 耗的设计目的。而当Vl逐渐增大并接近于Vref时，比如Vl-Vref = -1时，应该设定一个 较快的读取频率，来确保应用处理器执行断电保护的反映速度。 在本实施例中，所述通信模块可以通过UART接口或者GPIO接口与应用处理器的 相应接口对应连接，以用于传输报警信号。当然，本实施例对报警信号的传输形式并不仅限 于以上举例。 采用实施例一所述的设计方案，可以让应用处理器摆脱读取电压值Vl所导致的 待机电流增加的问题，并且不会对整机的工作时间产生影响。缺点是调试过程相对复杂，需 要通信模块先获得温度信息，再生成与之对应的命令数据或者脉冲信号通知应用处理器； 其次，目前不少手机仅仅通过充电器就可以实现手机的开机操作，而本电路结构在没有电 池的情况下，无法对整机的温度进行读取。
为了解决在没有电池的情况下整机温度的有效检测，可以采用图4所示的设计方 案，即将NTC热敏电阻NTC1从电池中摆脱出来，通过一个独立的NTC热敏电阻NTC2与固定 电阻Rl组成分压电路，其分压节点直接连接到通信模块的ADC接口上，利用通信模块的专 门读取电压的ADC接口进行电压值VI的检测，从而间接获得当前电池的温度。
同理，出于省电考虑，此电路中的通信模块优选仅在当前温度达到设置的极限状 态时，才通过其UART接口或者GPIO接口输出报警信号，来通知应用处理器当前的温度状 态。此外，通信模块读取分压节点处的电压值V1的频率也最好遵循上述规律，即依据其ADC 接口读取到的电压值V1与温度报警电压值Vref的接近程度，动态地调整其ADC接口的读 取频率的方式进行设计。 采用图4所示的设计方案，不管是否存在电池，都可以对整机的温度进行检测；缺 点是调试过程相对复杂，并且需要增加一个额外的NTC热敏电阻NTC2，从而使得整机的硬 件成本随之升高。 实施例二，参见图5所示，本实施例借鉴实施例一中提出的动态调整ADC接口读取 分压电路的分压值VI的设计思想，来对应用处理器的软件程序进行适量修改，这样可以采 用现有的温度检测电路结构，即利用手机中应用处理器的ADC接口直接读取分压电路中分 压节点处的电压值V1，进行整机电路当前温度的定时检测。 采用该设计方案原理简单，由于仅仅涉及到应用处理器一个芯片需要对温度状态 进行判断，因此调试简单，状态稳定。缺点是应用处理器的ADC接口需要定时地进行电压值 VI的检测，从而即使在手机处于待机状态下，也需要定时地启动其ADC接口去读取电压值 Vl，从而提高了手机的待机电流，降低了整机的使用时间。 而实施例一采用通信模块进行电压值V1的检测，则可以利用通信模块在手机处 于待机状态下需要定时开启，与基站进行信息交互的特性，来同时进行电压值V1的读取过 程，从而有助于进一步降低整机的待机功耗。 实施例三，参见图6所示，本实施例的手机电路采用比较器来设计电压检测单元。 将电池的ID端子与固定阻值的电阻R1连接形成分压电路后，同时连接到独立的电压比较 器上，比如比较器的同相输入端，比较器的反相输入端连接参考电平，即温度报警电压值所 对应的温度报警电压，同样用Vref进行表示。比较器的输出端连接应用处理器，例如应用 处理器的GPIO 口，传输报警信号。 其工作原理是当电池的温度变化导致热敏电阻NTC1两端的电压值VI降低到温 度报警电压Vref时，比较器的输出电平发生跳变，从而产生低电平的报警信号传输至应用 处理器的GPIO 口，以通知应用处理器当前温度超过了极限温度，应该切断部分电路以降低 整机温度。 当将电压V1、 Vref与比较器输入端的连接方式互换后，则应用处理器应在接收到
比较器输出的由低到高跳变的报警信号后，再进行高温保护的断电动作。 该设计方案的优点包括首先，可以实现实时的温度状态检测，因为比较器的输出
电平转换为硬件机制，可以一直处于工作状态且对整机的待机不产生影响；其次，比较器成
熟方案众多，成本也低；其三，比较器方案仅仅占用了应用处理器的一个GPIO 口，应用处理
器仅仅通过判断GPIO 口的当前电平状态即可获悉当前温度是否超标，调试过程简单可靠。
本方案的缺点是首先，额外增加了器件，导致整机硬件成本的升高；其次，一个比较器仅仅能够实现单向温度检测(即要么高温检测，要么低温检测)；再次，比较器方案 只能判断当前温度是否超标，而不能获悉具体温度达到了什么值；最后，本电路在没有电池 的情况下，无法对整机的温度进行读取，但是可以采用图4设计热敏电阻NTC2的方式来解 决这一问题。 实施例四，参见图7所示，本实施例的手机电路采用一个独立的模数转换器，即 ADC芯片，来设计所述的电压检测单元。 将电池的ID端子与固定阻值的电阻R1连接形成分压电路后，同时连接到ADC芯 片的输入端，ADC芯片的输出端连接应用处理器，传输当前温度值。具体可以通过I2C总线 或者UART串行信号线实现ADC芯片与应用处理器之间的连接。 其工作原理是ADC芯片实时地读取分压电路中分压节点处的电压值V1，与其内 部事先保存的温度报警电压值Vref进行比较，以判断整机温度是否到达极限温度。当ADC 芯片读取到的电压值Vl到达温度报警电压值Vref时，ADC芯片产生一个中断，随之通过I2。 总线或者UART串行信号线将当前温度反馈给应用处理器，告知应用处理器手机当前的温 度状况；或者直接产生一个中断报警信号，通知应用处理器立即执行高温保护的断电动作。
该设计方案的优点是首先，ADC芯片由于其极低的耗电，可以一直处于工作状 态，因此可以实现实时的温度状态检测；其次ADC芯片仅仅在温度状态超出设定值后才产 生中断，并通过接口通知应用处理器，应用处理器根据ADC芯片返回的参数来决定采取何 种保护措施，整个机制耗电少，调试过程简单可靠。 本方案的缺点是首先，增加了整机的硬件成本；其次，本电路在没有电池的情况 下，无法对整机的温度进行读取；当然，同样可以采用图4设计热敏电阻NTC2的方式来解决 这一问题。 为了实现应用处理器无论在运行状态还是待机状态都能及时响应高温报警信号， 所述应用处理器优选采用其在待机状态下用于接收唤醒信号的通信管脚来连接上述各实 施例的电压检测单元的输出端，以接收电压检测单元输出的报警信号。 当然，以上所述仅是本发明的几种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本发明的保护范围。
8
权利要求
一种温度检测电路，其特征在于包括由热敏电阻和固定电阻连接形成的分压电路；所述分压电路的分压节点连接一电压检测单元，所述电压检测单元在检测到分压节点处的电压值达到设定的温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器，通过应用处理器关闭系统中的部分或者全部电路。
2. 根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于所述热敏电阻为系统电池内部的热敏电阻或者外置于系统电池的独立热敏电阻。
3. 根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于所述温度检测电路应用于移动通信设备中，所述电压检测单元为移动通信设备中的通信模块；所述通信模块利用其ADC接口连接所述分压电路的分压节点，读取分压节点处的电压值并进行模数转换处理后，与保存的温度报警电压值进行比较，当到达温度报警电压值时，输出报警信号至移动通信设备中的应用处理器。
4. 根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于所述通信模块依据其ADC接口读取到的电压值与温度报警电压值的接近程度，动态地调整其ADC接口的读取频率，遵循读取到的电压值与温度报警电压值之差的绝对值越小，ADC接口的读取频率越快的规律。
5. 根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于所述电压检测单元为一比较器，所述比较器的其中一路输入端连接所述分压电路的分压节点，另外一路输入端接收温度报警电压，比较器的输出端连接应用处理器，输出报警信号。
6. 根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于所述电压检测单元为一模数转换器，输入端连接所述分压电路的分压节点，读取电压值并转换为数字信号与保存的温度报警电压值进行比较，当到达温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的温度检测电路，其特征在于所述应用处理器通过其用于接收唤醒信号的通信管脚连接所述电压检测单元的输出端，接收报警信号。
8. —种移动通信设备，包括电池和应用处理器，其特征在于在所述移动通信设备中还设置有由热敏电阻和固定电阻连接形成的分压电路；所述分压电路的分压节点连接一电压检测单元，所述电压检测单元在检测到分压节点处的电压值达到设定的温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器，通过应用处理器关闭系统中的部分或者全部电路。
9. 根据权利要求8所述的移动通信设备，其特征在于所述电压检测单元为移动通信设备中的通信模块；所述通信模块利用其ADC接口连接所述分压电路的分压节点，读取分压节点处的电压值并进行模数转换处理后，与保存的温度报警电压值进行比较；所述通信模块依据其ADC接口读取到的电压值与温度报警电压值的接近程度，动态地调整其ADC接口的读取频率，遵循读取到的电压值与温度报警电压值之差的绝对值越小，ADC接口的读取频率越快的规律；当读取到的电压值到达温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器。
10. 根据权利要求8所述的移动通信设备，其特征在于所述电压检测单元为一比较器或者模数转换器，连接所述分压电路的分压节点，读取电压值与温度报警电压相比较，当到达温度报警电压时，输出报警信号至应用处理器。
全文摘要
本发明公开了一种温度检测电路及移动通信设备，包括由热敏电阻和固定电阻连接形成的分压电路；所述分压电路的分压节点连接一电压检测单元，所述电压检测单元在检测到分压节点处的电压值达到设定的温度报警电压值时，输出报警信号至应用处理器，通过应用处理器关闭系统中的部分或者全部电路，以降低整机温度。本发明的温度检测电路结构简单，在不增加或者增加极少系统功耗的前提下，实现了系统整机温度的及时检测，确保了设备使用过程的安全，尤其适合应用于系统工作时耗电量大、发热集中的移动通信设备中，比如手机、掌上电脑PDA等。
文档编号G01K1/02GK101771428SQ20101010089
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者张伟 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司