一种基于DSP的温度实时监测电路的制作方法

本发明属于监测技术领域，具体涉及一种基于DSP的温度实时监测电路。

背景技术

随着科学技术发展的日新月异，电源系统在各个领域应用越来越广泛。特别是5G通信在我国的大面积商用展开，它对数据运行的长时间的平稳快速提出了更高的要求。在大量实践工作中的统计结果显示，造成数据丢失的停机故障主要原因是电源系统的失效。

电源的主要部件是高频开关整流器，它是伴随功率电子学理论和技术及功率电子器件的发展而逐渐发展成熟的。采用软开关技术的整流器，功耗变得更小，温度更低，体积和重量都有大幅度下降，整体质量和可靠性不断提高。但每当环境温度升高10℃，主要功率元件的寿命减少50％。进而引起电源系统的失效。出现这样寿命迅速下降的原因都是由于温度的变化。所以电源的工作环境温度的变化对电源的工作稳定性能和使用寿命极其相关。因此电源对环境温度的监测和控制是保证电源的可靠使用中的极其重要的一环。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于DSP的温度实时监测电路，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于DSP的温度实时监测电路，包括温度检测电路、DSP和外扩DA模块、报警显示电路、风机电流采样电路、风机功率上下限控制电路、风机保护和上电延时电路；

温度检测电路，被配置为用于将温度变化转换为电压变化，温度检测电路中的三极管PN结的正向压降线性变化从而实现温度与电压的转换；

DSP及外扩DA模块，被配置为用于通过DSP实时检测温度检测电路输出的电压大小来输出相应值，通过外扩DA模块转化为电压值且同时控制输出三色发光管的不同状态来报警显示；

报警显示电路，被配置为用于对外界实时报警显示；

风机电流采样电路，被配置为用于对风机的电流进行检测，将电流信号转换为电压信号；

风机功率上下限控制电路，被配置为用于对风机正常工作的状态进行控制；

风机保护和上电延时电路，被配置为用于产生保护风机的控制信号和上电瞬间排除风机电流极小超出风机功率下限范围的干扰，最终使风机输出功率控制在功率下限至功率上限的范围内；

随系统的工作环境温度变化，温度检测电路中的三极管PN结的正向压降线性变化进而引起输出电压大小的变化，DSP实时监测此电压信号的大小对外界实时报警显示，并通过外扩DA模块输出电压值来控制供给风机的电流大小，达到快速响应冷却环境温度到合理范围目的。

优选地，温度检测电路，包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1、第二电容器C2和三极管V1；其中，第一电阻器R1一端、三极管V1的集电极、第一电容器C1的一端组成公共端和VCC连接，第一电阻器R1的另一端、三极管V1的发射极、第二电阻器R2的一端、第二电容器C2的一端组成公共端连接至DSP和外扩DA模块的输入端，并输出温度检测电压，三极管V1的基极、电容器C1的另一端、电阻器R2的另一端、电容器C2的另一端组成公共端与地连接。

优选地，风机电流采样电路，包括风机M1、MOSFET管V4、第四电阻器R4、第五电阻器R5、集成电路N3和第三电容器C3；风机M1的电源端接风机电源正端Vfan，风机M1的地端接MOSFET管V4的D端，集成电路N3的输入正端连接至DSP和外扩DA模块的输出端，集成电路N3的输入负端与MOSFET管V4的S端、集成电路N3的输出端、第四电阻器R4的一端连接，第五电阻器R5的一端连接集成电路N3的输出，第五电阻器R5的的另一端与电容器C3的一端组成公共端作为此电路的输出端连接至风机功率上下限控制电路，第四电阻器R4的另一端和第三电容器C3的另一端接地。

优选地，风机功率上下限控制电路，包括第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、集成电路N4的2个放大器单元N4A和N4B、PNP三极管V2；放大器单元N4A的输入负端和放大器单元N4B的输入正端组成公共端连接至风机电流采样电路的输出端，第六电阻器R6的一端与电源输出端VOUT1连接，第六电阻器R6的另一端、第七电阻器R7的一端组成公共端连接至放大器单元N4A的输入正端，第七电阻器R7的另一端、第八电阻器R8的一端组成公共端连接至放大器单元N4B的输入负端，第八电阻器R8的另一端接地；放大器单元N4A和N4B的输出端、第九电阻器R9的一端组成公共端连接至PNP三极管V2的基级，第九电阻器R9的另一端和第十电阻器R10的一端分别连接至辅助电源VCC1，PNP三极管V2的发射级与电阻器R10的另一端连接，PNP三极管V2的集电级输出给后面的保护电路使用。

优选地，风机保护和上电延时电路，包括第三电阻器R3、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十三电阻器R13、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、MOSFET管V5-V6、NPN三极管V3和稳压管V7；电阻器R12的一端、电阻器R13的一端、电容器C5的一端接电源输出VOUT1，第十二电阻器R12的另一端、第六电容器C6的正极性端组成公共端连接至稳压管V7的负端，NPN三极管V3的基极与稳压管V7的正端连接，第十三电阻器R13的另一端、第五电容器C5的另一端和MOSFET管V6的G端组成公共端连接至NPN三极管V3的集电极，第六电容器C6的负极性端，NPN三极管V3的发射极、MOSFET管V6的S端都接地，MOSFET管V6的D端、MOSFET管V5的G端、电阻器R11的一端、电容器C4的一端组成公共端连接至风机功率上下限控制电路的输出端；MOSFET管V5的S端、第十一电阻器R11的另一端、第四电容器C4的另一端都接地，第十三电阻器R13的一端与助电源VCC1连接，第十三电阻器R13的另一端、MOSFET管V5的D端组成公共端连接至风机电流采样电路。

优选地，DSP和外扩DA模块，包括DSP模块N1和DA模块N2，DSP模块N1的一端作为输入端和温度检测电路连接，DSP模块N1的另一端和DA模块N2的一端和风机电流采样电路中集成电路N3的输入正端连接，DSP模块N1的另一端和报警显示电路连接。

优选地，报警显示电路，包括第十四电阻器R14、第十五电阻器R15以及三色发光管E1，第十四电阻器R14的一端与DSP和外扩DA模块中的DSP模块N1连接，第十五电阻器R15的一端与DSP和外扩DA模块中的DSP模块N1连接，第十四电阻器R14的另一端与三色发光管E1连接，第十五电阻器R15的另一端与三色发光管E1连接。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明采用DSP实时监测温度变化，对外界实时报警显示，并通过外扩DA模块来快速响应输出和控制风机的输出功率大小；且通过风机功率上下限控制电路来保护风机的长时间正常工作。该方法能有效的实时监测温度变化并快速调整风机的输出功率大小来达到控制电源产品的工作环境温度在合理范围内的目的；本发明具实时监测温度并快速响应调整的能力，具有突破性的提高，可有效控制电源风机的输出功率的大小，保障电源系统的长时间正常工作，风机功率上下限控制电路使输出功率始终控制在功率上下限范围内，从而保证风机的长时间正常工作。

附图说明

图1是本发明方法的电路框图。

图2是本发明方法的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1，本发明的电路框图，随温度变化，温度检测电路中的三极管PN结的正向压降线性变化从而实现温度与电压的转换；通过DSP实时检测温度检测电路输出的电压大小来输出相应值，通过外扩DA模块转化为电压值且同时控制输出三色发光管的不同状态来报警显示；通过风机电流采样电路来对风机的电流进行检测，将电流信号转换为电压信号；通过风机功率上下限控制电路，对风机正常工作的状态进行控制；通过风机保护和上电延时电路，用于产生保护风机的控制信号和上电瞬间排除风机电流极小超出风机功率下限范围的干扰，最终使风机输出功率控制在功率下限至功率上限的范围内。保障风机长时间正常执行冷却功能能力。

结合图2，本发明方法的电路结构图，一种基于DSP的温度实时监测电路，主要包含温度检测电路、DSP及外扩DA模块、报警显示电路、风机电流采样电路、风机功率上下限控制电路、风机保护和上电延时电路等部分。

温度检测电路，包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1、第二电容器C2和三极管V1；其中，第一电阻器R1一端、三极管V1的集电极、第一电容器C1的一端组成公共端和VCC连接，第一电阻器R1的另一端、三极管V1的发射极、第二电阻器R2的一端、第二电容器C2的一端组成公共端连接至DSP和外扩DA模块的输入端，并输出温度检测电压，三极管V1的基极、电容器C1的另一端、电阻器R2的另一端、电容器C2的另一端组成公共端与地连接。

随着温度变化，三极管V1的pn结的压降接近线性变化，将温度信号转换为电压信号，第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1、第二电容器C2进行温度系数补偿。

DSP和外扩DA模块，包括DSP模块N1和DA模块N2，DSP模块N1的一端作为输入端和温度检测电路连接，DSP模块N1的另一端和DA模块N2的一端和风机电流采样电路中集成电路N3的输入正端连接，DSP模块N1的另一端和报警显示电路连接。

对于DSP及外扩DA模块，可选取具有AD模块且能外扩DA模块的高速DSP芯片的。通常DSP内置的AD模块采样速率极高达到ns级完全可以满足要求。

报警显示电路，包括第十四电阻器R14、第十五电阻器R15以及三色发光管E1，第十四电阻器R14的一端与DSP和外扩DA模块中的DSP模块N1连接，第十五电阻器R15的一端与DSP和外扩DA模块中的DSP模块N1连接，第十四电阻器R14的另一端与三色发光管E1连接，第十五电阻器R15的另一端与三色发光管E1连接。

DSP实时检测到温度大小的变化后，通过IO选择使能输出其中1路和同时2路共三种状态，发光管E1状态对应红色、绿色、黄色(红色和绿色混合)。

风机电流采样电路，包括风机M1、MOSFET管V4、第四电阻器R4、第五电阻器R5、集成电路N3和第三电容器C3；风机M1的电源端接风机电源正端Vfan，风机M1的地端接MOSFET管V4的D端，集成电路N3的输入正端连接至DSP和外扩DA模块的输出端，集成电路N3的输入负端与MOSFET管V4的S端、集成电路N3的输出端、第四电阻器R4的一端连接，第五电阻器R5的一端连接集成电路N3的输出，第五电阻器R5的的另一端与电容器C3的一端组成公共端作为此电路的输出端连接至风机功率上下限控制电路，第四电阻器R4的另一端和第三电容器C3的另一端接地。

DSP及外扩DA根据检测到的温度信号相应输出电压大小，通过集成电路N3构成的电压跟随器控制第四电阻器R4的上端电压，此电压的大小在MOSFET管V4导通的情况下转化为风机电流的大小。集成电路N3的输出再通过第五电阻器R5和第三电容器C3组成的滤波器输出电压信号给风机功率上下限控制电路使用。

风机功率上下限控制电路，包括第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、集成电路N4的2个放大器单元N4A和N4B、PNP三极管V2；放大器单元N4A的输入负端和放大器单元N4B的输入正端组成公共端连接至风机电流采样电路的输出端，第六电阻器R6的一端与电源输出端VOUT1连接，第六电阻器R6的另一端、第七电阻器R7的一端组成公共端连接至放大器单元N4A的输入正端，第七电阻器R7的另一端、第八电阻器R8的一端组成公共端连接至放大器单元N4B的输入负端，第八电阻器R8的另一端接地；放大器单元N4A和N4B的输出端、第九电阻器R9的一端组成公共端连接至PNP三极管V2的基级，第九电阻器R9的另一端和第十电阻器R10的一端分别连接至辅助电源VCC1，PNP三极管V2的发射级与电阻器R10的另一端连接，PNP三极管V2的集电级输出给后面的保护电路使用。

电阻器R6-R8和集成电路N4的2个放大器单元N4A和N4B构成了电压范围，高低电压分别是第七电阻器R7的两端对地电压。在风机工作电压不变的情况下，这个电压范围也就是风机输出功率的上下限。这个电压范围对风机电流采样电路输出的电压大小进行判断，当风机电流采样电路输出的电压大小在电压范围内则N4A和N4B的输出为高电平，三极管V2不导通，反之则三极管V2导通。

风机保护和上电延时电路，包括第三电阻器R3、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十三电阻器R13、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、MOSFET管V5-V6、NPN三极管V3和稳压管V7；电阻器R12的一端、电阻器R13的一端、电容器C5的一端接电源输出VOUT1，第十二电阻器R12的另一端、第六电容器C6的正极性端组成公共端连接至稳压管V7的负端，NPN三极管V3的基极与稳压管V7的正端连接，第十三电阻器R13的另一端、第五电容器C5的另一端和MOSFET管V6的G端组成公共端连接至NPN三极管V3的集电极，第六电容器C6的负极性端，NPN三极管V3的发射极、MOSFET管V6的S端都接地，MOSFET管V6的D端、MOSFET管V5的G端、电阻器R11的一端、电容器C4的一端组成公共端连接至风机功率上下限控制电路的输出端；MOSFET管V5的S端、第十一电阻器R11的另一端、第四电容器C4的另一端都接地，第十三电阻器R13的一端与助电源VCC1连接，第十三电阻器R13的另一端、MOSFET管V5的D端组成公共端连接至风机电流采样电路。

当风机失常工作时,由风机功率上下限控制电路的V2导通，MOSFET管V5的G端则为高电平，V5的D端被拉低，MOSFET管V4则关断，风机M1被保护。其中电阻器R12-R13、电容器C5-C6、MOSFET管V6、稳压管V7、NPN三极管V3构成上电延时电路，第六电容器C6为较大容值极性电容，当电源一启动上电，第六电容器C6的正端需要一定时间充电达到稳压管V7的击穿电压，这里的VOUT1电压必须大于稳压管V7的击穿电压。在稳压管V7未击穿时，MOSFET管V6的G端为高电平，V6的D端就接地，这样V5不会被导通，V4则不会被关断引起风机M1被保护。这是解决上电初期风机电流极小不在风机功率上下限范围引起误判的冲突。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。