CN103323135B - 一种igbt温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGBT温度检测电路，包括：H桥式差分输入电路，其输入端与内置在IGBT中的热敏电阻连接；光耦隔离放大电路，其输入端与H桥式差分输入电路输出端连接；差分电压测量电路，其输入端与光耦隔离放大电路输出端连接；运放比例放大电路，其输入端与差分电压测量电路输出端连接。本发明IGBT温度检测电路不同于传统温度开关只能检测是否某一温度值，通过检测内置在IGBT内的热敏电阻可实时监测IGBT温度，可靠性高；本发明采用H桥式差分输入电路，可抑制共模干扰和电阻温漂问题；本发明电路简单，成本低，而不需购买国外昂贵的温度检测装置；本发明设有光耦隔离放大电路，可实现电气隔离和远距离传输。

Description

一种IGBT温度检测电路

技术领域

本发明涉及一种温度检测电路，尤其是一种IGBT温度检测电路。

背景技术

电力电子器件都是温度敏感器件，风机变流器工作时，作为主要的功率器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管），其载流能力与其温度呈比例关系，必须实时监控，保证其工作在一定温度值下。若IGBT温度超出设定值，必须降额运行或停机以保证器件安全。

目前IGBT温度检测主要方式有：1.使用温度开关测量散热器上靠近IGBT处某一点的温度，该点温度与IGBT温度有一定的函数关系，但其产品价格高昂、误差大，且只能检测IGBT温度是否超过某一值，不能做到实时监测；2.使用热敏电阻分压，直接测量散热器上靠近IGBT处某一点的热敏电阻上电压值，间接反映IGBT温度，其缺点也较为明显，即在变流器工作时易受到共模干扰，温度高时误差大，可靠性不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种IGBT温度检测电路。

本发明采用的技术方案是：一种IGBT温度检测电路，包括：

H桥式差分输入电路，其输入端与内置在IGBT中的热敏电阻连接；

光耦隔离放大电路，其输入端与H桥式差分输入电路输出端连接；

差分电压测量电路，其输入端与光耦隔离放大电路输出端连接。

所述IGBT温度检测电路还包括运放比例放大电路，其输入端与差分电压测量电路输出端连接。

所述H桥式差分输入电路包括：

与热敏电阻构成串联回路的第一电阻、第二电阻、第三电阻，第一电阻与第二电阻的连接点与B5v电压输入连接，热敏电阻与第三电阻的连接点与辅助地连接；

与第三电阻构成回路的第四电阻、第二电容，第四电阻与第二电阻和第三电阻的连接点连接，第四电阻与第二电容的连接点作为所述H桥式差分输入电路的正输出端，第二电容与第三电阻的连接点与辅助地连接；

与热敏电阻构成回路的第一电容、第五电阻，第一电容与第五电阻的连接点作为所述H桥式差分输入电路的负输出端，第一电容与热敏电阻的连接点与辅助地连接，第五电阻与热敏电阻和第一电阻的连接点连接。

所述光耦隔离放大电路为光耦芯片，其输入端包括：第一端口VDD1、第二端口VIN+、第三端口VIN-、第四端口GND1，所述第一端口VDD1接入B5v电压，第二端口VIN+与所述H桥式差分输入电路的正输出端连接，第三端口VIN-与所述H桥式差分输入电路的负输出端连接，第四端口GND1接辅助地；光耦芯片的输出端包括：第五端口GND2、第六端口VOUT-、第七端口VOUT+、第八端口VDD2，所述第五端口GND2接地，所述第六端口VOUT-与第七端口VOUT+分别作为所述光耦隔离放大电路的负、正输出端，第八端口VDD2接入A5v电压。

所述光耦芯片的型号为HCPL7840。

所述差分电压测量电路包括：第一差分放大器、设置在所述光耦隔离放大电路的正输出端与第一差分放大器正输入端之间的第六电阻、设置在所述光耦隔离放大电路的负输出端与第一差分放大器负输入端之间的第七电阻、设置在第一差分放大器输出端与负输入端之间的第九电阻以及位于光耦隔离放大电路的正输出端与地之间的第八电阻，所述第一差分放大器输出端为所述差分电压测量电路的输出端。

所述差分电压测量电路还包括并联在光耦隔离放大电路输出端的TVS管保护电路，所述TVS管保护电路为并连着的第一TVS管与第三电容，所述第一TVS管的正、负极分别与光耦隔离放大电路的负、正输出端连接。

所述第一差分放大器的型号为TL082。

所述运放比例放大电路包括：第二差分放大器；分别设置在第二差分放大器负输入端与地、第二差分放大器输出端之间的第十电阻、第十三电阻；分别设置在第二差分放大器正输入端与差分电压测量电路的输出端、地之间的第十一电阻、第十二电阻；设置在第二差分放大器输出端与地之间的第十四电阻、第二TVS管，所述第十四电阻与第二TVS管的连接点为运放比例放大电路的温度电压输出端。

所述第二差分放大器的型号为TL082。

本发明的有益效果：

1．本发明IGBT温度检测电路不同于传统温度开关只能检测是否某一温度值，通过检测内置在IGBT内的热敏电阻可实时监测IGBT温度，可靠性高；

2. 本发明采用H桥式差分输入电路，可抑制共模干扰和电阻温漂问题；

3.本发明电路简单，成本低，而不需购买国外昂贵的温度检测装置；

4.本发明设有光耦隔离放大电路，可实现电气隔离和远距离传输。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明IGBT温度检测电路的原理框图；

图2是H桥式差分输入电路的电路图；

图3是光耦隔离放大电路的电路图；

图4是差分电压测量电路的电路图；

图5是运放比例放大电路的电路图。

具体实施方式

参照图1-图5所示，一种IGBT温度检测电路，包括：

H桥式差分输入电路1，其输入端与内置在IGBT中的热敏电阻RT连接；

光耦隔离放大电路2，其输入端与H桥式差分输入电路1输出端连接；

差分电压测量电路3，其输入端与光耦隔离放大电路2输出端连接。

如上所述，本发明IGBT温度检测电路还包括运放比例放大电路4，其输入端与差分电压测量电路3输出端连接，用于转换电压幅值以适应测算温度电压信号的匹配。

如图2所示，H桥式差分输入电路1包括：

与热敏电阻RT构成串联回路的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，第一电阻R1与第二电阻R2的连接点m与B5v电压输入连接，热敏电阻RT与第三电阻R3的连接点n与辅助地BGND连接；

与第三电阻R3构成回路的第四电阻R4、第二电容C2，第四电阻R4与第二电阻R2和第三电阻R3的连接点k连接，第四电阻R4与第二电容C2的连接点j作为所述H桥式差分输入电路1的正输出端，第二电容C2与第三电阻R3的连接点o与辅助地BGND连接；

与热敏电阻RT构成回路的第一电容C1、第五电阻R5，第一电容C1与第五电阻R5的连接点a作为所述H桥式差分输入电路1的负输出端，第一电容C1与热敏电阻RT的连接点b与辅助地BGND连接，第五电阻R5与热敏电阻RT和第一电阻R1的连接点c连接。

如图3所述，光耦隔离放大电路2为光耦芯片U1，其输入端包括：第一端口VDD1、第二端口VIN+、第三端口VIN-、第四端口GND1，所述第一端口VDD1接入B5v电压，第二端口VIN+与所述H桥式差分输入电路1的正输出端连接，第三端口VIN-与所述H桥式差分输入电路1的负输出端连接，第四端口GND1接辅助地BGND；光耦芯片U1的输出端包括：第五端口GND2、第六端口VOUT-、第七端口VOUT+、第八端口VDD2，所述第五端口GND2接地，所述第六端口VOUT-与第七端口VOUT+分别作为所述光耦隔离放大电路2的负、正输出端，第八端口VDD2接入A5v电压。

本发明中光耦芯片U1的型号为HCPL7840。

如图4，差分电压测量电路3包括：第一差分放大器U2A、设置在所述光耦隔离放大电路2的正输出端与第一差分放大器U2A正输入端之间的第六电阻R6、设置在所述光耦隔离放大电路2的负输出端与第一差分放大器U2A负输入端之间的第七电阻R7、设置在第一差分放大器U2A输出端与负输入端之间的第九电阻R9以及位于光耦隔离放大电路2的正输出端与地之间的第八电阻R8，第一差分放大器U2A输出端为所述差分电压测量电路3的输出端。

此外，差分电压测量电路3还包括并联在光耦隔离放大电路2输出端的TVS管保护电路，TVS管保护电路为并连着的第一TVS管TVS1与第三电容C3，第一TVS管TVS1的正、负极分别与光耦隔离放大电路2的负、正输出端连接。TVS管保护电路可有效防止高压冲击对电路的损害。

如图5，运放比例放大电路4包括：第二差分放大器U2B；分别设置在第二差分放大器U2B负输入端与地、第二差分放大器U2B输出端之间的第十电阻R10、第十三电阻R13；分别设置在第二差分放大器U2B正输入端与差分电压测量电路3的输出端、地之间的第十一电阻R11、第十二电阻R12；设置在第二差分放大器U2B输出端与地之间的第十四电阻R14、第二TVS管TVS2，所述第十四电阻R14与第二TVS管TVS2的连接点为运放比例放大电路4的温度电压输出端TOUT。

本发明中第一差分放大器U2A和第二差分放大器U2B的型号为TL082。

本发明IGBT温度检测电路不同于传统温度开关只能检测是否某一温度值，通过检测内置在IGBT内的热敏电阻RT可实时监测IGBT温度，可靠性高；本发明采用H桥式差分输入电路1，可抑制共模干扰和电阻温漂问题；本发明电路简单，成本低，而不需购买国外昂贵的温度检测装置；本发明设有光耦隔离放大电路2，可实现电气隔离和远距离传输。

需要说明的是，本发明中B5v和辅助地BGND表示独立于普通输入电压和接地的另一套电压输入与接地系统。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种IGBT温度检测电路，其特征在于包括：

H桥式差分输入电路（1），其输入端与内置在IGBT中的热敏电阻（RT）连接；所述H桥式差分输入电路（1）包括： 与所述内置在IGBT中的热敏电阻（RT）构成串联回路的第一电阻（R1）、第二电阻（R2）和第三电阻（R3），第一电阻（R1）与第二电阻（R2）的连接点（m）与B5v电压输入连接，热敏电阻（RT）与第三电阻（R3）的连接点（n）与辅助地（BGND）连接；与第三电阻（R3）构成回路的第四电阻（R4）、第二电容（C2），第四电阻（R4）与第二电阻（R2）和第三电阻（R3）的连接点（k）连接，第四电阻（R4）与第二电容（C2）的连接点（j）作为所述H桥式差分输入电路（1）的正输出端，第二电容（C2）与第三电阻（R3）的连接点（o）与辅助地（BGND）连接；与热敏电阻（RT）构成回路的第一电容（C1）、第五电阻（R5），第一电容（C1）与第五电阻（R5）的连接点（a）作为所述H桥式差分输入电路（1）的负输出端，第一电容（C1）与热敏电阻（RT）的连接点（b）与辅助地（BGND）连接，第五电阻（R5）与热敏电阻（RT）和第一电阻（R1）的连接点（c）连接；

光耦隔离放大电路（2），其输入端与H桥式差分输入电路（1）输出端连接；所述光耦隔离放大电路（2）为光耦芯片（U1），其输入端包括：第一端口VDD1、第二端口VIN+、第三端口VIN-、第四端口GND1，所述第一端口VDD1接入B5v电压，第二端口VIN+与所述H桥式差分输入电路（1）的正输出端连接，第三端口VIN-与所述H桥式差分输入电路（1）的负输出端连接，第四端口GND1接辅助地（BGND）；光耦芯片（U1）的输出端包括：第五端口GND2、第六端口VOUT-、第七端口VOUT+、第八端口VDD2，所述第五端口GND2接地，所述第六端口VOUT-与第七端口VOUT+分别作为所述光耦隔离放大电路（2）的负、正输出端，第八端口VDD2接入A5v电压；

差分电压测量电路（3），其输入端与光耦隔离放大电路（2）输出端连接；所述差分电压测量电路（3）包括：第一差分放大器（U2A）、设置在所述光耦隔离放大电路（2）的正输出端与第一差分放大器（U2A）正输入端之间的第六电阻（R6）、设置在所述光耦隔离放大电路（2）的负输出端与第一差分放大器（U2A）负输入端之间的第七电阻（R7）、设置在第一差分放大器（U2A）输出端与负输入端之间的第九电阻（R9）以及位于光耦隔离放大电路（2）的正输出端与地之间的第八电阻（R8），所述第一差分放大器（U2A）输出端为所述差分电压测量电路（3）的输出端；所述差分电压测量电路（3）还包括并联在光耦隔离放大电路（2）输出端的TVS管保护电路，所述TVS管保护电路为并连着的第一TVS管（TVS1）与第三电容（C3），所述第一TVS管（TVS1）的正、负极分别与光耦隔离放大电路（2）的负、正输出端连接；

运放比例放大电路（4），其输入端与差分电压测量电路（3）输出端连接；所述运放比例放大电路（4）包括：第二差分放大器（U2B）；分别设置在第二差分放大器（U2B）负输入端与地、第二差分放大器（U2B）输出端之间的第十电阻（R10）、第十三电阻（R13）；分别设置在第二差分放大器（U2B）正输入端与差分电压测量电路（3）的输出端、地之间的第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）；设置在第二差分放大器（U2B）输出端与地之间的第十四电阻（R14）、第二TVS管（TVS2），所述第十四电阻（R14）与第二TVS管（TVS2）的连接点为运放比例放大电路（4）的温度电压输出端（TOUT）。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT温度检测电路，其特征在于：所述光耦芯片（U1）的型号为HCPL7840。

3.根据权利要求1所述的一种IGBT温度检测电路，其特征在于：所述第一差分放大器（U2A）的型号为TL082。

4.根据权利要求1所述的一种IGBT温度检测电路，其特征在于：所述第二差分放大器（U2B）的型号为TL082。