【技术实现步骤摘要】
本申请涉及控温结构领域，尤其涉及一种温度控制装置及相关设备。
技术介绍
1、微机电系统(micro-electro-mechanical systems,mems)器件是基于半导体微加工工艺制造出来的具有可动机械结构、能实现机械运动和电信号相互转换的一类微型器件，具有体积小、易集成、功耗低，灵敏度高和价格低等优点。mems器件被广泛运用于传感器、无线通信和智能系统等领域，比如mems陀螺仪、mems加速度计、mems微镜以及mems振荡器。其中，mems振荡器作为一种新型时钟器件，正在手机、汽车以及无线通信等各领域逐步地替代传统的石英振荡器。
2、温控mems振荡器(oven-controlled mems oscillator，ocmo)是用于对输出频率精度要求很高的场景的一类mems振荡器。ocmo由mems谐振器、温度传感器、加热器以及反馈电路组成。mems谐振器通过机械振荡产生周期性时钟信号，温度传感器实时捕捉mems谐振器的温度，后通过反馈电路控制加热器的功率来将谐振器的温度稳定在恒定值上，从而抑制谐振器的频率温漂。
3、当前，ocmo的主流测温方案是使用谐振器模态频率测温或者电阻值作为测温指标测温，但在现有的方案中这些测温指标易受环境温度波动的干扰，难以真实反映mems谐振器的温度，导致测温精度低。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种温度控制装置及相关设备，能够有效抑制环境温度波动对内部器件的影响，可以提高测温精度。
2、第一方
3、在该实施方式中，提供了一种双层结构设计用于隔离目标器件与外界环境，起到了更好地热隔离作用。其中，位于外层的固定框架直接与外界环境接触，外界环境引入的温度梯度分布主要存在于固定框架上。位于内层的固定结构通过两个支撑梁与固定框架连接，固定框架上分别连接两个支撑梁的两个位置之间温差小于第一预设值，在最优选的实施方式中两个位置的温度完全相等。也就是说，固定结构与固定框架上的两个等温位置连接，因此固定结构的受热更为均匀，可以使得固定结构以及与其连接的目标元件保持相对均衡的温度，减小目标器件受外界环境温度波动的影响，可以提高测温精度。
4、在一些可能的实施方式中，固定框架上的第三连接位置和第四连接位置分别连接两个第二支撑梁。固定框架包括第一子区域、第二子区域、第三子区域和第四子区域。第一子区域位于第一连接位置与第三连接位置之间，第二子区域位于第二连接位置与第三连接位置之间，第三子区域位于第一连接位置与第四连接位置之间，第四子区域位于第二连接位置与第四连接位置之间。第一子区域的热阻与第三子区域的热阻的比值为第一比值，第二子区域的热阻与第四子区域的热阻的比值为第二比值，第一比值与第二比值的差值小于第二预设值，满足该条件即可保证第一连接位置与第二连接位置的温度差值小于第一预设值。在最优选的实施方式中，要求第一比值等于第二比值，以保证第一连接位置和第二连接位置的温度完全相等。在该实施方式中，提供了一种确定固定框架上等温位置的具体实现方式，进一步保证了目标器件不受外界环境温度波动的影响。
5、在一些可能的实施方式中，温度控制装置还包括温度调节元件。温度调节元件用于调节固定框架、第一固定结构和目标元件的温度。在该实施方式中，通过温度调节元件主动调节温度，以使得目标器件可以工作在指定的温度环境中，从而便于实现特定的功能。例如，目标器件具体是谐振器，通过控温可以让谐振器输出频率稳定的时钟信号。
6、在一些可能的实施方式中，温度调节元件位于第二支撑梁上，且温度调节元件与第二支撑梁之间设置有导热绝缘层。和/或，温度调节元件位于第一支撑梁上，且温度调节元件与第一支撑梁之间设置有导热绝缘层。在该实施方式中，提供了多种温度调节元件的设计位置，提高了本方案的灵活性。并且，增加了导热绝缘层，提供了向下的散热渠道，也即增加了有效导热系数，从而提升了加热温度分辨率。同时，以温度调节元件是加热电阻为例，多层结构的设计允许在保证结构刚度不变的情况下将加热电阻做的很薄，阻值做得很大，该方案在同等温升下能减小功耗。
7、在一些可能的实施方式中，温度调节元件上通过加载第一电压进行加热，第一支撑梁和/或第二支撑梁上加载的第二电压传导至目标器件，第一电压与第二电压电隔离。在该实施方式中，导热绝缘层可以实现热传导但却是电隔离的，因此，在保证了温度调节功能正常的基础上，对温度调节元件上加载的加热电压和目标器件上加载的电压进行了分离，可以提升加热电压分辨率从而实现更高的加热温度分辨率，且不影响目标器件的功能。
8、在一些可能的实施方式中，温度控制装置还包括测温元件，测温元件位于固定框架内侧且与第一固定结构固定连接，测温元件用于检测目标器件的温度。在该实施方式中，可以通过测温元件来检测目标器件的温度，以便于实时监控目标器件的温度变化。
9、在一些可能的实施方式中，目标器件为第一谐振器，第一谐振器包括时钟工作模态和测温工作模态。当第一谐振器处于时钟工作模态且第一谐振器的温度处于目标范围时，第一谐振器输出频率稳定的时钟信号。当第一谐振器处于测温工作模态时，第一谐振器输出的测温信号用于表示第一谐振器的温度。在该实施方式中，第一谐振器可以同时工作在时钟工作模态和测温工作模态，通过测温工作模态输出的信号来反馈温度，进而通过控温使得第一谐振器的温度处于目标范围，以通过时钟工作模态输出频率稳定的时钟信号。利用了谐振器自身的特性实现了温度反馈和时钟信号的输出，并且无需设置测温元件，实用效果更好。
10、在一些可能的实施方式中，温度控制装置还包括第二谐振器，第二谐振器位于固定框架内侧且与第一固定结构固定连接。第一谐振器处于时钟工作模态，第二谐振器处于测温工作模态，或者，第一谐振器处于测温工作模态，第二谐振器处于时钟工作模态。在该实施方式中，也可以设置两个谐振器，并让两个谐振器分别处于不同的工作模态，通过配合实现温度反馈和时钟信号的输出，增强了本方案的扩展性。
11、在一些可能的实施方式中，第一谐振器的类型包括微机电系统(micro-electro-mechanical systems,mems)谐振器、石英谐振器和石英mems谐振器，扩展了本方案的应用场景。
12、在一些可能的实施方式中，第二支撑梁包括连接梁和连接框架，固定框架位于连接框架内侧且与连接框架连接，连接梁的一端与第二固定结构连接，连接梁的另一端与连接框架连接，连接框架上与固定框架连接的两个连接位置的温度差本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种温度控制装置，其特征在于，包括：第一固定结构、第二固定结构、两个第一支撑梁、两个第二支撑梁、固定框架和目标器件；
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述固定框架上的第三连接位置和第四连接位置分别连接两个所述第二支撑梁，所述固定框架包括第一子区域、第二子区域、第三子区域和第四子区域，所述第一子区域位于所述第一连接位置与所述第三连接位置之间，所述第二子区域位于所述第二连接位置与所述第三连接位置之间，所述第三子区域位于所述第一连接位置与所述第四连接位置之间，所述第四子区域位于所述第二连接位置与所述第四连接位置之间，所述第一子区域的热阻与所述第三子区域的热阻的比值为第一比值，所述第二子区域的热阻与所述第四子区域的热阻的比值为第二比值，所述第一比值与所述第二比值的差值小于第二预设值。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括温度调节元件，所述温度调节元件用于调节所述固定框架、所述第一固定结构和所述目标元件的温度。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度调节元件位于所述第二支撑
5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度调节元件上通过加载第一电压进行加热，所述第一支撑梁和/或第二支撑梁上加载的第二电压传导至所述目标器件，所述第一电压与所述第二电压电隔离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括测温元件，所述测温元件位于所述固定框架内侧且与所述第一固定结构固定连接，所述测温元件用于检测所述目标器件的温度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述目标器件为第一谐振器，所述第一谐振器包括时钟工作模态和测温工作模态；
8.根据权利要求7所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括第二谐振器，所述第二谐振器位于所述固定框架内侧且与所述第一固定结构固定连接；
9.根据权利要求7或8所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一谐振器的类型包括微机电系统MEMS谐振器、石英谐振器和石英MEMS谐振器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述第二支撑梁包括连接梁和连接框架，所述固定框架位于所述连接框架内侧且与所述连接框架连接，所述连接梁的一端与所述第二固定结构连接，所述连接梁的另一端与所述连接框架连接，所述连接框架上与所述固定框架连接的两个连接位置的温度差值小于所述第一预设值。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一固定结构为框架结构。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括衬底层，所述第二固定结构固定在所述衬底层上，所述固定框架、所述第一固定结构和所述目标器件悬挂在所述衬底层上。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括衬底层和底座，所述第一固定结构、所述第二固定结构和所述固定框架各自的一部分结构位于所述衬底层，所述第二固定结构固定在所述底座上，所述固定框架、所述第一固定结构和所述目标器件悬挂在所述底座上。
14.一种温补振荡器，其特征在于，包括：温度补偿模块和如权利要求1至13中任一项所述的温度控制装置，其中，所述温度控制装置中的目标器件为谐振器；
15.根据权利要求14所述的温补振荡器，其特征在于，所述谐振器还用于向所述温度补偿模块输出测温信号；
16.根据权利要求14所述的温补振荡器，其特征在于，所述温度控制装置包括测温元件，所述测温元件用于检测所述谐振器的温度；
17.一种温控振荡器，其特征在于，包括：控制器和如权利要求1至13中任一项所述的温度控制装置，其中，所述温度控制装置中的目标器件为谐振器，所述温度控制装置包括温度调节元件；
18.根据权利要求17所述的温控振荡器，其特征在于，所述谐振器用于向所述控制器输出测温信号；
19.根据权利要求17所述的温控振荡器，其特征在于，所述温度控制装置包括测温元件，所述测温元件用于检测所述谐振器的原始温度；
...【技术特征摘要】
1.一种温度控制装置，其特征在于，包括：第一固定结构、第二固定结构、两个第一支撑梁、两个第二支撑梁、固定框架和目标器件；
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述固定框架上的第三连接位置和第四连接位置分别连接两个所述第二支撑梁，所述固定框架包括第一子区域、第二子区域、第三子区域和第四子区域，所述第一子区域位于所述第一连接位置与所述第三连接位置之间，所述第二子区域位于所述第二连接位置与所述第三连接位置之间，所述第三子区域位于所述第一连接位置与所述第四连接位置之间，所述第四子区域位于所述第二连接位置与所述第四连接位置之间，所述第一子区域的热阻与所述第三子区域的热阻的比值为第一比值，所述第二子区域的热阻与所述第四子区域的热阻的比值为第二比值，所述第一比值与所述第二比值的差值小于第二预设值。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括温度调节元件，所述温度调节元件用于调节所述固定框架、所述第一固定结构和所述目标元件的温度。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度调节元件位于所述第二支撑梁上，且所述温度调节元件与所述第二支撑梁之间设置有导热绝缘层；
5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度调节元件上通过加载第一电压进行加热，所述第一支撑梁和/或第二支撑梁上加载的第二电压传导至所述目标器件，所述第一电压与所述第二电压电隔离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括测温元件，所述测温元件位于所述固定框架内侧且与所述第一固定结构固定连接，所述测温元件用于检测所述目标器件的温度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述目标器件为第一谐振器，所述第一谐振器包括时钟工作模态和测温工作模态；
8.根据权利要求7所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括第二谐振器，所述第二谐振器位于所述固定框架内侧且与所述第一固定结构固定连接；
9.根据权利要求7或8所述的温度控制装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄林海，孙丰沛，冯志宏，徐景辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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