一种商业级CPU温控电路及商业级CPU

摘要

本实用新型公开一种商业级CPU温控电路及商业级CPU，属于CPU应用技术领域，温控电路与中央处理器连接，包括：温度测量模块，用于测量中央处理器所处环境的温度，输出检测信号；微控制模块，与温度测量模块连接，用于对检测信号进行温度阈值判断，根据判断结果生成第一控制信号和第二控制信号；加热模块，与微控制模块连接，用于根据第一控制信号进行工作；中央处理器，与微控制模块连接，用于根据第二控制信号工作或停止工作。本实用新型解决了商业级CPU存在工作温度范围较窄，使用限制较大的问题，实现了商业级CPU可以在零度以下的低温环境工作的效果。

说明书

技术领域

本实用新型涉及CPU应用技术领域，特别涉及一种商业级CPU温控电路及商业级CPU。

背景技术

目前的CPU(中央处理器，Central Processing Unit)一般分为商业级、工业级、军品级和宇航级，市面上用于设计产品的大多是商业级CPU或工业级CPU，二者的主要区别在于工作温度和价格的不同。商业级CPU的工作温度为0℃～70℃，工业级CPU的工作温度为-40℃～80℃，工业级CPU的价格比商业级CPU的价格高出许多，结合CPU的功能不同，价格差别可能更大。

因此，考虑到设计成本，目前市面上的产品，尤其是消费类产品，大多是采用的商业级CPU来设计。但目前，采用商业级CPU设计产品存在工作温度范围较窄，使用限制较大的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种商业级CPU温控电路及商业级CPU，旨在解决现有技术中商业级CPU存在工作温度范围较窄，使用限制较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提出一种商业级CPU温控电路，所述温控电路与中央处理器连接，所述温控电路包括：

温度测量模块，用于测量所述中央处理器所处环境的温度，输出检测信号；

微控制模块，与所述温度测量模块连接，用于对所述检测信号进行温度阈值判断，根据判断结果生成第一控制信号和第二控制信号；

加热模块，与所述微控制模块连接，用于根据所述第一控制信号进行工作；

所述中央处理器，与所述微控制模块连接，用于根据所述第二控制信号工作或停止工作。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述加热模块包括：

开关单元，与所述微控制模块连接，用于根据所述第一控制信号导通或关断；

加热单元，与所述开关单元连接，用于当所述开关单元导通时，进行工作。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述温控电路还包括：

电源模块，与所述加热单元连接，用于给所述加热单元供电。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述微控制模块采用微控制芯片MCU；

所述微控制芯片MCU的输入端与所述温度测量模块连接，输出端分别与所述开关单元和所述中央处理器连接。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述温度测量模块采用热敏电阻NTC1；

所述热敏电阻NTC1的一端与所述微控制模块连接，另一端接地。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述开关单元采用三极管Q1；

所述三极管Q1的基极与所述微控制模块连接，集电极与所述加热单元连接，发射极接地。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述加热单元采用加热电阻丝R1。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述第二控制信号包括电源使能信号；

所述中央处理器，还用于根据所述电源使能信号接通电源或断开电源。

可选地，上述商业级CPU温控电路中，所述第二控制信号还包括复位控制信号；

所述中央处理器，还用于根据所述复位控制信号进行复位或初始化操作。

第二方面，本实用新型还提出一种商业级CPU，包括：

中央处理器；

如上述的商业级CPU温控电路。

本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：

本实用新型提出的一种商业级CPU温控电路及商业级CPU，在商业级CPU上设置温控电路，通过温度测量模块测量中央处理器所处环境的温度，输出检测信号，由微控制模块对检测信号进行温度阈值判断，根据判断结果对应生成第一控制信号和第二控制信号，当温度不在阈值内时，控制加热模块工作并控制中央处理器不工作，直到温度在阈值内时，停止加热，并控制中央处理器工作，实现了商业级CPU可以在零度以下的低温环境工作的效果；本实用新型可以使商业级CPU基本上达到与工业级CPU同等的性能，以工作在工业级环境，本实用新型不仅可以应用于安防等使用商业级CPU的一系列产品设计场景，还可以应用于一些必须使用工业级CPU的场景，降低了使用限制；使用该商业级CPU，在实现产品功能的同时，还可节省CPU成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型商业级CPU温控电路的连接示意图；

图2为本实用新型商业级CPU温控电路的电路原理图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。

在本实用新型中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

鉴于现有技术中商业级CPU存在工作温度范围较窄，使用限制较大的技术问题，本实用新型提供了一种商业级CPU温控电路及商业级CPU，具体实施例及实施方式如下：

实施例一

参照图1至图2，图1为本实用新型商业级CPU温控电路的结构示意图，图2为本实用新型商业级CPU温控电路的电路原理图；本实施例提出一种商业级CPU温控电路。该温控电路与中央处理器(CPU)连接，包括：

温度测量模块，用于测量所述中央处理器所处环境的温度，输出检测信号；

微控制模块，与所述温度测量模块连接，用于对所述检测信号进行温度阈值判断，根据判断结果生成第一控制信号和第二控制信号；

加热模块，与所述微控制模块连接，用于根据所述第一控制信号进行工作；

所述中央处理器，与所述微控制模块连接，用于根据所述第二控制信号工作或停止工作。

具体的，温度测量模块可以设置在CPU附近，检测CPU所处环境的温度，输出检测信号给微控制模块，微控制模块对检测信号进行温度阈值判断，判断检测信号对应的温度值是否在设定的阈值范围内，若在该阈值范围内，则得到是的判断结果，若不在该阈值范围内，则得到否的判断结果；当判断结果为是时，微控制模块根据该判断结果生成高电平的第二控制信号，控制中央处理器根据该第二控制信号工作；当判断结果为否时，微控制模块根据该判断结果生成高电平的第一控制信号和低电平的第二控制信号，控制加热模块工作，同时，控制中央处理器停止工作。需要说明，微控制模块根据预设程序或可编程逻辑器件实现判断，对应生成控制信号的电平高低还可以根据实际情况设定，此处仅为一种实施方式举例，实际应用中，可以根据微控制模块的预设程序对应生成不同的第一控制信号和第二控制信号，此处不再赘述。

中央处理器根据第二控制信号工作是指基于该第二控制信号决定是否接通电源或CPU所应用的场景系统。加热模块根据第一控制信号工作是指基于该第一控制信号进行自发热，将CPU周围环境的温度提高，使CPU所处环境的温度可以在阈值范围内，从而对应生成高电平的第二控制信号，控制CPU正常工作。

具体实施过程中，阈值范围可以直接设定为商业级CPU的工作温度范围，比如0℃～70℃。在启动CPU的过程中，当检测到CPU的环境温度低于该最低值0℃时，此时温度不在阈值内，微控制模块可以生成高电平的第一控制信号和低电平的第二控制信号，控制加热模块加热，并控制CPU本身暂时不接通电源，直到检测到CPU的环境温度达到该最低值0℃或以上时，此时温度在阈值内，微控制模块可以生成低电平的第一控制信号和/或高电平的第二控制信号，控制加热模块停止加热，并控制CPU本身接通电源，开始正常工作，完成CPU启动。

对应的，按上述过程完成CPU启动后的CPU正常工作过程中，当检测到CPU的环境温度高于最高值70℃时，此时温度也不在阈值内，微控制模块可以只生成低电平的第二控制信号，此时第一控制信号保持低电平，CPU根据第二控制信号控制CPU本身断开电源，防止温度过热损坏CPU，提供过热保护。

在启动CPU的过程中，当检测到CPU的环境温度高于最高值70℃时，此时温度也不在阈值内，微控制模块可以生成低电平的第一控制信号和低电平的第二控制信号，加热模块和CPU均不工作，防止温度过热损坏CPU。此时还可以通过外接报警器或提醒装置提示用户CPU启动失败，及时采取措施，保证CPU成功启动。

可选地，所述加热模块可以包括：

开关单元，与所述微控制模块连接，用于根据所述第一控制信号导通或关断；

加热单元，与所述开关单元连接，用于当所述开关单元导通时，进行工作。

具体的，通过开关单元驱动加热单元进行加热，将加热单元与微控制模块隔离开，防止加热单元加热影响到微控制模块的运行或损坏微控制模块。

可选地，所述温控电路还可以包括：

电源模块，与所述加热单元连接，用于给所述加热单元供电。

具体的，电源模块可以是外部的电源装置，比如电池装置，也可以是CPU应用场景内的电源或对该电源进行电压转换输出的电源电路，保证给加热单元提供其工作所需的电压。

可选地，如图2所示，所述微控制模块采用微控制芯片MCU；所述微控制芯片MCU的输入端与所述温度测量模块连接，输出端分别与所述开关单元和所述中央处理器连接。

所述温度测量模块采用热敏电阻NTC1；所述热敏电阻NTC1的一端与所述微控制模块连接，具体与微控制芯片MCU的输入端连接，另一端接地。

热敏电阻NTC1具体可以设置在紧靠CPU的位置，方便更精确地获取到CPU的工作温度。

所述开关单元采用三极管Q1；所述三极管Q1的基极与所述微控制模块连接，具体与微控制芯片MCU的第一输出端连接，接收第一控制信号，第一控制信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号，所述三极管Q1的集电极与所述加热单元连接，发射极接地。

所述加热单元采用加热电阻丝R1。该加热电阻丝R1的一端与三极管Q1的集电极连接，另一端与电源模块的引脚PWR连接。

可选地，所述第二控制信号包括电源使能信号；

所述中央处理器，还用于根据所述电源使能信号接通电源或断开电源。

如图2所示，微控制芯片MCU的第二输出端输出电源使能信号(PWR_EN)给CPU，具体可以输出至CPU的电源控制引脚处。

可选地，所述第二控制信号还包括复位控制信号；

所述中央处理器，还用于根据所述复位控制信号进行复位或初始化操作。

如图2所示，微控制芯片MCU的第三输出端输出复位控制信号(RST)给CPU，具体可以输出至CPU的复位引脚处。

第二控制信号具体可以是时序控制信号，以按时序控制CPU的电源和复位，可以错开上电期间的浪涌电流，非常适用于采用限流电源供电的应用。

在商业级CPU的启动过程中，若热敏电阻NTC1检测到的工作温度低于商业级CPU的工作温度最低值(0℃)，则微控制芯片MCU驱动三极管Q1，使得加热电阻丝R1工作，直到热敏电阻NTC1检测到的工作温度达到商业级CPU的工作温度最低值，微控制芯片MCU按时序控制CPU的电源和复位；在商业级CPU的工作过程中，若热敏电阻NTC1检测到的工作温度过低，比如低于商业级CPU的工作温度最低值(0℃)，则微控制芯片MCU启动加热电阻丝R1；若热敏电阻NTC1检测到的工作温度过高，比如高于商业级CPU的工作温度最高值(70℃)，则关闭CPU电源，进行过热保护。

本实施例的商业级CPU温控电路，在商业级CPU上设置温控电路，通过温度测量模块测量中央处理器所处环境的温度，输出检测信号，由微控制模块对检测信号进行温度阈值判断，根据判断结果对应生成第一控制信号和第二控制信号，当温度不在阈值内时，控制加热模块工作并控制中央处理器不工作，直到温度在阈值内时，停止加热，并控制中央处理器工作，实现了商业级CPU可以在零度以下的低温环境工作的效果；本实用新型可以使商业级CPU基本上达到与工业级CPU同等的性能，以工作在工业级环境，本实用新型不仅可以应用于安防等使用商业级CPU的一系列产品设计场景，还可以应用于一些必须使用工业级CPU的场景，降低了使用限制；使用该商业级CPU，在实现产品功能的同时，还可节省CPU成本。

实施例二

本实施例提出一种商业级CPU，该商业级CPU包括：

中央处理器和商业级CPU温控电路。

其中，商业级CPU温控电路的具体结构参照上述实施例，由于本实施例采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。