[发明专利]一种多通道带脉宽调制输出的单片数字温度传感器

说明书

本发明涉及一种多通道带脉宽调制输出的温度传感器。包括数据选择器、模数转换器(ADC)、带隙基准、控制逻辑、数字总线、脉宽调制器和数字总线逻辑。一共四路通道，可以测量四路单端电压，可以两个通道配合使用测量差分电压及温度和电流。电路具有PWM输出，根据测量温度实际值和设定的温度值的差值调整输出脉冲高低电平的脉宽。本发明具有PWM输出，PWM输出是一个和V3端口温度有关的9位、1KHz输出信号，该输出可以控制风扇和加热器，给芯片降温，实现闭环的自主健康管理。

技术领域

本发明涉及单片温度传感器电路，具体说是一种多通道带脉宽调制(PWM)输出的温度传感器。

背景技术

随着物联网概念的普及，温度传感器市场迎来了发展机遇，无论工业控制、农业生产、汽车电子、消费电子、医疗电子，还是军工、航天和特种设备方面都有温度传感器的应用。单片数字温度以其体积小，功耗低，集成度高，不需外加信号处理电路等优点，成为最有前景的温度传感器。

目前的单片数字温度传感器功能相对单一，或者只具有多通道测量功能，或者只具有过温报警功能。即使同时具有多通道测量功能和过温报警功能，也不能形成闭环系统，实现电子系统的自我健康管理。

发明内容

本发明目的是提供一种多通道带脉宽调制输出的单片数字温度传感器，以克服目前单片数字温度传感器不能自己实现闭环的缺点。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：四路通道的输入信号通过输入选择器进行选择,由控制逻辑模块进行控制。控制逻辑模块使用控制寄存器中的模式位管理获取数据的顺序和获取数据的类型。获取数据固定的顺序为:V1,V2,V3,V4。ADC转换完成后,通过逻辑控制将数据提供给相对应的数据寄存器。数字总线接口用于和主器件进行控制信号、状态信号和数据信号的传输。

一种多通道具有脉宽调制输出的温度传感器，包括数据选择器、ADC、带隙基准电路、脉宽调制器和控制逻辑单元；

所述数据选择器，用于接入电压V1、V2、V3、V4中至少两个电压信号，并根据控制逻辑单元触发对电压信号进行通断控制；

所述带隙基准电路，用于根据晶体管的E-B结电压差的正温度特性补偿E-B结电压的负温度特性，从而输出一个不随温度变化的零温度特性的电压，输出至ADC；

所述ADC，用于根据电压对数据选择器输出的电压信号进行校准，输出校准后的电压数字信号至控制逻辑单元；

所述脉宽调制器，用于根据控制逻辑单元的指令以及V3通道测量的温度值输出不同脉宽比例的调制信号至外部的散热器或加热器；

所述控制逻辑单元，用于存储指令数据并将ADC输出的电压数字信号与上位机指令给定的温度阈值进行比较，输出指令至脉宽调制器以控制脉宽调制器的输出占空比。

所述数据选择器包括多个传输门；

第一传输门、第二传输门、第三传输门、第四传输门并联，四个传输门的输入端分别用于接入电压V1、V2、V3、V4，四个传输门的输出端均与第五传输门的输入端连接，第五传输门的输出端作为数据选择器的第一输出端；

第六传输门、第七传输门并联，输入端分别用于接入电压V2、V4，两个传输门的输出端均与第八传输门的输入端连接，第八传输门的输出端作为数据选择器的第二输出端；

所述数据选择器的第一输出端与第二输出端与ADC连接。

所述带隙基准电路包括运算放大器、三极管Q1、三极管Q2、晶体管P1、晶体管P2；

所述运算放大器的正向输入端、反向输入端分别通过电阻R3、R4与电源连接，还分别与三极管Q1集电极、Q2集电极连接；运算放大器的输出端与三极管Q1基极、Q2基极连接，三极管Q1发射极、Q2发射极连接，并通过串联的修调电阻Rtrim、电阻R1接地；