用于使用單線路耦接的雙熱敏電阻器操作的復用器電路的制作方法

文檔序號：6302858閱讀：186來源：國知局

用于使用單線路耦接的雙熱敏電阻器操作的復用器電路的制作方法
【專利摘要】提供一種時間復用熱感測電路，用于在單個線路電耦接上的兩個熱敏電阻器的控制和感測。所述電路可以包括：第一二極管，其基于對于感測節點所應用的電壓的極性而有選擇地將第一熱敏電阻器與感測節點耦接或隔離。所述電路可以還包括：第二二極管，基于對于感測節點的所應用的電壓的極性而有選擇地將第二熱敏電阻器與感測節點耦接或隔離，從而僅所述熱敏電阻器在任何時間被耦接到所述感測節點。
【專利說明】用于使用單線路耦接的雙熱敏電阻器操作的復用器電路
[0001] 相關申請的交叉引用本申請要求題為 "MULTIPLEXER CIRCUIT FOR DUAL THERMISTOR OPERATION USING A SINGLE LINE COUPLING"的于2012年2月16日提交的美國專利申請No. 13/398, 256的優先權，其完整內容被通過引用合并到此。

【技術領域】
[0002] 本申請涉及雙熱敏電阻器的時間復用操作，并且特別是涉及使用用于熱敏電阻器的控制和感測的單線路電耦接的雙熱敏電阻器的時間復用操作。

【背景技術】
[0003] 高亮度LED的開發已經導致在各種應用和照明器具中使用這樣的設備。通常，基于LED的燈以與白熾燈或氣體放電燈根本上不同的方式操作，并且因此可能使用定制為根據LED的要求而將電力傳遞到LED的驅動器電路。用于基于LED的燈的驅動器電路通常將交流（AC)輸入(諸如120V/60HZ線路輸入）轉換為用于驅動基于LED的燈的穩定直流（DC) 電壓。在一些應用（例如汽車應用）中，驅動器電路將DC輸入(諸如來自12V電池）轉換為在不同電平的穩定DC電壓，以驅動基于LED的燈。
[0004] LED-般安裝在熱襯底上，熱襯底進而電耦接到可以位于分離的模塊上的驅動器電路。除了安裝電路之外，熱襯底可以還包括一個或更多個熱敏電阻器，所述一個或更多個熱敏電阻器用于監控溫度并且將反饋提供給驅動器，這是為了將電力并且因此將溫度限制或調節到想要的操作范圍。在很多應用中，驅動器模塊與熱襯底之間的連接器是預定義的類型或規范，并且連接器管腳的數目可能被限制。在這些情況下，可能難以容納將被典型地需要用來監控第二熱敏電阻器的額外的電連接。
[0005] 對于該問題的一種解決方案是在熱襯底上采用附加的或中間的電路板組件以激勵并且監控多個熱敏電阻器，并且然后在到驅動器模塊的單個可用的電線路上將合成信號傳送回驅動器模塊。然而，該方法遭受附加的成本、復雜性或大小的缺點的困擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 應參照應當結合下面各圖閱讀的下面的詳細描述，在各圖中，同樣的標號表示同樣的部分：圖1是符合本公開的系統的一個示例性實施例的框圖；圖2是符合本公開的系統的另一示例性實施例的框圖；圖3是符合本公開的雙復用熱敏電阻器電路的一個示例性實施例的框圖；圖4是符合本公開的雙復用熱敏電阻器電路的一個示例性實施例的示意圖；以及圖5是符合本公開的一個示例性方法的框流程圖。

【具體實施方式】
[0007] 通常，本公開提供用于在單個電線路或耦接上實現雙熱敏電阻器的時間復用操作的電路和方法。熱敏電阻器連同相關聯的選擇電路一起可以位于用于基于LED的燈的熱襯底上。復用器和感測電路可以連同LED驅動器電路一起位于分離的模塊上。驅動器模塊與熱襯底之間的電耦接可以為了控制并且感測兩個熱敏電阻器的目的而提供單個線路。熱襯底上的選擇電路可以包括兩個二極管，每個二極管與熱敏電阻器中的一個關聯。二極管可以被配置為：基于應用到感測節點的控制電壓的極性而有選擇地將關聯的熱敏電阻器與共享的感測節點隔離或耦接。驅動器模塊上的復用器電路可以生成控制電壓，并且驅動器模塊上的感測電路可以監控感測節點。
[0008] 現在轉到圖1，圖1中提供符合本公開的系統100的一個示例性實施例的簡化框圖。通常，系統包括符合本公開的控制/感測電路102,用于選擇、激勵并且感測熱敏電阻器。控制/感測電路102可以耦接到兩個熱敏電阻器：熱敏電阻器1 106和熱敏電阻器2 108。可以通過復用器電路104來實現耦接，復用器電路104使得控制/感測電路102能夠通過單個共享的電線路電耦接到熱敏電阻器106、108。
[0009] 熱敏電阻器是取決于溫度而展現可變化的電阻的電部件。通過利用已知的電壓來激勵熱敏電阻器并且然后測量或感測電流，可以確定熱敏電阻器的電阻，并且因此測量溫度。替換地，可以應用已知的電流，并且可以測量電壓，以確定熱敏電阻器的電阻。一些熱敏電阻器可以具有正溫度系數，其中，電阻隨著溫度增加而增加，而其它熱敏電阻器可以具有負溫度系數，其中，電阻隨著溫度下降而增加。一些熱敏電阻器操作在線性模式下，其中，電阻與溫度之間的關系可以是線性或近似線性的。一些熱敏電阻器展現出更復雜的電阻與溫度之間的關系，在此情況下，可以采用預定校準曲線來基于電阻測量而確定溫度。
[0010] 圖2是符合本公開的系統的另一示例性實施例的框圖。如所示那樣，基于LED的燈組件202可以包括LED驅動器模塊204和熱襯底206,在熱襯底206上布置很多個的（多個)LED 208。通常，雖然其它配置也是可能的，但LED驅動器模塊204可以包括用以將交流 (AC)輸入(諸如120V/60HZ線路輸入）轉換為用于驅動（多個）LED 208的穩定直流（DC)電壓的電路。LED驅動器模塊204可以還包括控制/感測電路102和復用器電路104。熱襯底206為（多個)LED 208提供熱量耗散平臺，并且可以還包括如下電路，該電路包括熱敏電阻器106和108以及要在以下更詳細討論的其它部件。熱敏電阻器106U08可以被監控，以確定熱襯底206和/或(多個）LED 208的溫度。在一些實施例中，可以基于所監控的溫度來調整由LED驅動器模塊204傳遞到（多個）LED 208的電力的電平，以將系統維持在想要的操作溫度范圍內。
[0011] LED驅動器模塊204與熱襯底206之間的電連接可以包括電線路或管腳，其數目可能被限制。復用器電路104允許在單個線路或管腳210上控制并且感測兩個熱敏電阻器 106、108,如以下將更詳細地描述的那樣，造成被限制的可用連接的更高效利用。
[0012] 圖3是概念性圖解符合本公開的雙復用熱敏電阻器電路的一個示例性實施例的電路框圖300。雖然不要求控制電路302和感測電路304是分離的，但為了描述的清楚，控制/感測電路102被示出為包括分離的控制電路302和感測電路304。在一些實施例中，控制電路302和感測電路304可以被實現為微處理器，微處理器可以還包括模數轉換器。
[0013] 還示出復用器電路104,其包括正電壓源306、負電壓源308還有可控制開關310 和316以及電阻器312和314。在一些實施例中，可控制開關310和316可以是晶體管(諸如例如雙極結型晶體管（BJT)或場效應晶體管（FET))。熱襯底206還被示出為包括熱敏電阻器106和108、二極管318和320以及感測節點322。復用器電路104通過單個電耦接線路210耦接到熱襯底206的感測節點322。
[0014] 控制電路302可以被配置為：通過分別通過可控制開關310或316的任一個的操作而有選擇地將正電壓源306或負電壓源308的任一個耦接到感測節點322來選擇熱敏電阻器106、108的任一個用于激勵和測量。例如，當開關310閉合(在導通狀態下）并且開關 316打開(在非導通狀態下)時，正電壓可以被應用到感測節點322。在該條件下，二極管318 可以把熱敏電阻器106與感測節點322隔離，而二極管320可以將熱敏電阻器108耦接到感測節點322,有效地選擇熱敏電阻器108用于激勵和測量。在該情況下，電阻器312和熱敏電阻器108可以操作為正電壓源306與大地之間的電壓分壓器。由感測電路304在感測節點322處對電壓V SENSE的測量允許確定熱敏電阻器108的電阻，并且因此確定與熱敏電阻器108關聯的溫度。
[0015] 替換地，當開關310打開(在非導通狀態下)并且開關316閉合(在導通狀態下)時，負電壓可以被應用到感測節點322。在該條件下，二極管318可以將熱敏電阻器106耦接到感測節點322,而二極管320可以把熱敏電阻器108與感測節點322隔離，有效地選擇熱敏電阻器106用于激勵和測量。在該情況下，電阻器314和熱敏電阻器106可以操作為負電壓源306與大地之間的電壓分壓器。由感測電路304在感測節點322處對電壓V SENSE的測量允許確定熱敏電阻器106的電阻，并且因此確定與熱敏電阻器106關聯的溫度。
[0016] 因此，可以使用單個電連接一線路210-來完成在給定時間段期間選擇用于激勵的熱敏電阻器以及測量所選擇的熱敏電阻器。在一些實施例中，附加的成對熱敏電阻器可以被部署在熱襯底206上，并且每一附加的成對熱敏電阻器可以通過分離的附加電連接線路耦接到復用器電路104。
[0017] 圖4是符合本公開的雙復用熱敏電阻器電路400的一個示例性實施例的示意圖。所圖解的示例性實施例包括復用器電路104、熱襯底206、電容器C1、二極管D1-D3、晶體管Q1-Q5、電阻器R1-R9、開關S1以及熱敏電阻器Z1和Z2。在操作中，控制電路(其在一些實施例中可以是微處理器(未示出））撥轉開關S1，以或者將+5伏特電力導軌(用于正模式操作）或者將大地(用于負模式操作）耦接到復用器電路104,以通過將晶體管Ql、Q2和 Q4的柵極(或基極）驅動為高或低來控制復用器電路104的操作。控制電路也可以測量在 VUPR()CESS()R節點處的電壓。在一些實施例中，這可以利用模數轉換器來完成。
[0018] 當在正模式下操作時，晶體管Q1的基極被驅動為高，這將Q1切換到非導通狀態，這進而將晶體管Q5的柵極驅動為低，將Q5切換到非導通狀態，將電阻器R7與電路去耦。晶體管Q2的柵極在正模式下也被驅動為高，將其切換到非導通狀態，這有效地將電阻器R5與電路去耦。晶體管Q4的基極也被驅動為高，這將Q4切換到導通狀態，這進而將晶體管Q3 的柵極驅動為低，并且因此將Q3切換到導通狀態。非導通狀態下的晶體管Q2和Q5與導通狀態下的晶體管Q3的這種組合創建從+5伏特電力導軌通過電阻器R4到感測節點322的路徑，這在節點處應用正電壓。在允許二極管D3耦接感測節點322與大地之間的熱敏電阻器Z2的同時，在感測節點322處的正電壓引起二極管D2將熱敏電阻器Z1與感測節點322 隔離。這有效地在+5伏特電力導軌與大地之間創建電壓分壓器R4/Z2。由于在溫度范圍上的R4電阻器的值和D3二極管的前向電壓降的值是已知的，因此測量在感測節點322處的電壓使得能夠確定熱敏電阻器Z2的電阻，并且因此確定關聯的溫度。等同地，控制電路可以測量在VUP_ESS()K節點處的電壓，VUP_ESS()K節點通過已知的值的電阻器R6耦接到感測節點 322。在正模式下操作的熱敏電阻器Ζ2的值可以被估計為：

【權利要求】
1. 一種熱感測電路，所述電路包括：第一熱敏電阻器；第一二極管，耦接在所述第一熱敏電阻器與感測節點之間，所述第一二極管被配置為：響應于應用到所述感測節點的正電壓而把所述第一熱敏電阻器與所述感測節點隔離；第二熱敏電阻器；以及第二二極管，耦接在所述第二熱敏電阻器與所述感測節點之間，所述第二二極管被配置為：響應于應用到所述感測節點的負電壓而把所述第二熱敏電阻器與所述感測節點隔離。
2. 如權利要求1所述的電路，其中，所述第一二極管的陽極耦接到所述第一熱敏電阻器的第一端口，所述第一二極管的陰極耦接到所述感測節點，并且所述第一熱敏電阻器的第二端口耦接到大地。
3. 如權利要求2所述的電路，其中，所述第二二極管的陽極耦接到所述感測節點，所述第二二極管的陰極耦接到所述第二熱敏電阻器的第一端口，并且所述第二熱敏電阻器的第二端口耦接到所述大地。
4. 如權利要求1所述的電路，其中，所述第一熱敏電阻器和所述第二熱敏電阻器具有負溫度系數。
5. 如權利要求1所述的電路，其中，所述熱感測電路被布置在熱襯底中。
6. -種基于LED的燈組件，包括：熱襯底，包括第一熱敏電阻器、第一二極管、第二熱敏電阻器和第二二極管，所述第一二極管被配置為：響應于應用到感測節點的正電壓而把所述第一熱敏電阻器與所述感測節點隔離，所述第二二極管被配置為：響應于應用到所述感測節點的負電壓而把所述第二熱敏電阻器與所述感測節點隔離；基于LED的光源，布置在所述熱襯底上；以及驅動器電路，被配置為：驅動所述基于LED的光源，所述驅動器電路包括：控制電路，被配置為：選擇所述第一熱敏電阻器和所述第二熱敏電阻器之一；復用器電路，被配置為：將控制電壓應用到所述感測節點，其中，所述控制電壓的極性基于所述控制電路選擇；以及感測電路，被配置為：監控在所述感測節點處的電壓，并且確定與所述選擇的熱敏電阻器關聯的溫度。
7. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述復用器電路和所述感測電路共享到所述感測節點的公共電耦接。
8. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述驅動器電路基于所述確定的溫度來調整至所述基于LED的光源的電力。
9. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，基于預先確定的校準數據來計算所述確定的溫度，所述校準數據與熱敏電阻器電壓和溫度有關。
10. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述感測電路包括：微處理器。
11. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述控制電路包括：微處理器。
12. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述第一二極管的陽極耦接到所述第一熱敏電阻器的第一端口，所述第一二極管的陰極耦接到所述感測節點，并且所述第一熱敏電阻器的第二端口耦接到大地。
13. 如權利要求12所述的基于LED的燈組件，其中，所述第二二極管的陽極耦接到所述感測節點，所述第二二極管的陰極耦接到所述第二熱敏電阻器的第一端口，并且所述第二熱敏電阻器的第二端口耦接到所述大地。
14. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述第一熱敏電阻器和所述第二熱敏電阻器具有負溫度系數。
15. 如權利要求6所述的基于LED的燈組件，其中，所述感測電路監控偏置到正電壓范圍的在所述感測節點處的所述電壓。
16. -種用于控制并且感測熱敏電阻器的方法，所述方法包括：在第一時間段期間將正電壓應用到感測節點，其中，所述正電壓應用有選擇地通過第一二極管將第一熱敏電阻器耦接到所述感測節點，并且有選擇地通過第二二極管來把第二熱敏電阻器與所述感測節點隔離；在第二時間段期間將負電壓應用到所述感測節點，其中，所述負電壓應用有選擇地通過所述第一二極管把所述第一熱敏電阻器與所述感測節點隔離，并且有選擇地通過所述第二二極管將所述第二熱敏電阻器耦接到所述感測節點；監控在所述感測節點處的電壓；基于在所述第一時間段期間所述所監控的電壓來確定與所述第一有選擇地耦接的熱敏電阻器關聯的溫度；基于在所述第二時間段期間所述所監控的電壓來確定與所述第二有選擇地耦接的熱敏電阻器關聯的溫度。
17. 如權利要求16所述的方法，還包括：基于預先確定的校準數據來計算所述確定的溫度，所述校準數據與熱敏電阻器電壓和溫度有關。
18. 如權利要求16所述的方法，還包括：基于所述確定的溫度來調整至基于LED的光源的電力。
【文檔編號】G05D23/24GK104115085SQ201380009580
【公開日】2014年10月22日申請日期:2013年1月9日優先權日:2012年2月16日
【發明者】G.P.布沙爾申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司

完整全部詳細技術資料下載