CN105865634A - 一种功率器件的温度检测装置、方法及功率器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率器件的温度检测装置、方法及功率器件。其中，装置包括：驱动控制器和红外探测传感器，所述驱动控制器安装在所述功率器件的正面，所述红外探测传感器设置在所述驱动控制器中，由驱动控制电路控制，采集所述功率器件的内部温度。本发明提供的方案能够快速、准确的测量功率器件内部的温度，同时降低功率器件的使用成本。

Description

一种功率器件的温度检测装置、方法及功率器件

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种功率器件的温度检测装置、方法及功率器件。

背景技术

功率器件，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金氧半场效晶体管)等均具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，被广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT等功率器件的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就会使它损坏。为此，必须对IGBT等功率器件进行相关保护。一般从过流、过压、过热三方面进行IGBT等功率器件保护电路设计。

现有技术中,IGBT等功率器件检测温度一般采取以下方法，以IGBT为例:第一,采用温度传感器检测IGBT模块散热器的温度,再通过散热器-壳体，壳体-IGBT结的热阻系数，大致换算为IGBT芯片的结温。第二，采用热敏电阻方法，例如，将将热敏电阻封装在端子中，通过紧固螺丝使所述端子和IGBT表面紧密贴合，实现热量传导。或将热敏电阻安装在橡胶垫内，热敏电阻引脚穿过所述橡胶垫焊接在PCB板上，IGBT或IGBT的散热器压在所述橡胶垫表面并和所述橡胶垫内的热敏电阻直接接触，实现热量传导。再或通过热敏电阻的接地端引脚与IGBT的E极引脚连接，IGBT发出的热量通过它的E极引脚传递到该热敏电阻。

现有技术的上述技术方案存在以下问题：1)检测的准确度不高，例如第一种方法，属于估算的范畴，准确度有限。2)成本高，例如，采用热敏电阻的方式，因为需要对保护的电路留有一定的余量，不能较好的发挥功率器件的温度特性。3)检测电路中，主控制器与传感器具有一定距离，反馈回路远，响应慢。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提出一种功率器件的温度检测装置、方法及功率器件，以解决现有技术中功率器件温度检测中准确度不高、成本高，响应慢的问题。提高了功率器件检测的响应速度、准确度，并降低了成本。

本发明一方面提供了一种功率器件的温度检测装置，包括驱动控制器和红外探测传感器，所述驱动控制器安装在所述功率器件的正面，所述红外探测传感器设置在所述驱动控制器中，由驱动控制电路控制，采集所述功率器件的内部温度。

可选地，所述驱动控制器以即插即用的方式与所述功率器件连接。

可选地，红外探测传感器包括N个红外探测组件，其中N大于等于2。

可选地，所述红外探测传感器设置在所述驱动控制器的中间位置。

可选地，所述功率器件包括IGBT或MOSFET。

可选地，所述内部温度包括功率器件的结温。

本发明又一方面提供了一种功率器件，包括前述任一的温度检测装置。

本发明再一方面提供了一种功率器件的温度检测方法，包括：如前述任一的温度检测装置实时获取所述功率器件的内部温度；当所述内部温度大于等于第一阈值时，令所述温度检测装置的驱动控制器自锁和/或触发保护电路和/或反馈状态异常。

可选地，当所述内部温度小于第一阈值时，根据所述实时获取的内部温度动态调整所述功率器件散热器的温度。

本发明的方案，相对于现有技术中的功率器件温度检测方法而言，能够快速、准确的测量功率器件内部的温度，同时降低功率器件的使用成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提供的功率器件的温度检测装置的一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的功率器件的三维结构示意图。

图3是本发明提供的功率器件的温度检测装置的一实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的一实施例的红外探测传感器感应区域示意图；

图5是本发明提供的功率器件的温度检测方法的一实施例的方法示意图；

图6是本发明提供的功率器件的温度检测方法的一实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明提供的功率器件的温度检测装置的一实施例的结构示意图。

本发明一具体实施方式如图1所示。一种功率器件的温度检测装置101，包括驱动控制器1011和红外探测传感器1013。

驱动控制器安装1011设置在功率器件的正面，正面为功率器件安装侧的对侧。

一般而言，功率器件的散热器设置在功率器件的正面。本发明实施例提供的方案，不仅测试功率器件的原理与通过将温度传感器测试散热器的问题进而估算出功率器件内部温度不同，传感器设置的位置也是不同的。

红外探测传感器1013设置在所述驱动控制器中，由驱动控制电路控制，采集功率器件的内部温度。

红外探测传感器1013能够准确的获得探测区域中物体的温度，例如功率器件内部的问题，或者功率器件的结温。而一般温度传感器，例如热电转换器件，仅能准确获得与之接触的物体温度。

图2是本发明提供的功率器件的三维结构示意图。

图3是本发明提供的功率器件的温度检测装置的一实施例的结构示意图。

本发明一具体实施方式，结合本发明其他具体实施方式的各个方面。如图3所示。

功率器件20，正面设置了控制器2011和红外探测传感器2013。

在本实施方式中，红外探测传感器2013设置在所述驱动控制器中的中间位置，由驱动控制电路控制，采集功率器件101的内部温度。红外探测传感器2013能够准确的获得探测区域中物体的温度，例如功率器件内部的问题，或者功率器件的结温。

图4是本发明提供的一实施例的红外探测传感器感应区域示意。为了提高检测的准确度，扩大传感器的感应区域，可选地，红外探测传感器可以包括由大于2个的红外探测组件构成的红外探测阵列。

在本发明一具体实施方式中，结合其他实施方式的各个方面。驱动控制器可以是固定在功率器件的正面，或者，采用可拆卸的方式与功率器件连接。采用可拆卸的方式与功率器件连接时，能够提高维护、检修的便利性，并降低维护、检修的成本。

可选地，驱动控制器以即插即用的方式与功率器件相连接，该方式具有控制线路杂散参数小，温度检测便利的特点。

可选地，本发明具体实施方式提供的温度检测装置可以是功率器件的一个组成部分，也可以是独立于功率器件的装置。

可选地，功率器件包括IGBT或MOSFET等。

图5是本发明提供的功率器件的温度检测方法的一实施例的方法示意图。

本发明一具体实施方式，结合本发明其他实施方式的各个方面。功率器件的温度检测方法包括步骤S310和步骤S320。

步骤S310，利用的本发明具体实施方式提供的温度检测装置实时获取所述功率器件的内部温度。

步骤S320，当检测到的内部温度大于等于第一阈值A时，令温度检测装置的驱动控制器自锁和/或触发保护电路和/或反馈状态异常。

可选地，当内部温度小于第一阈值A时，根据实时获取的内部温度动态调整所述功率器件散热器的温度。

图6是本发明提供的功率器件的温度检测方法的一实施例的方法流程图。

本发明一具体实施方式，结合本发明各实施方式的各个方面。如图6所示。

开机后，先启动红外探测传感器实现对IGBT等功率器件的温度检测。

判断检测到的温度是否异常。

若温度异常，例如由于其他热源贴近IGBT等功率元件造成检测温度达到设置的异常保护阈值时，驱动控制器自行锁定，不接收信号并反馈启动异常。

若温度不存在异常，开放驱动控制器使其接收信号驱动IGBT等功率器件。

在IGBT等功率器件工作时，实时扫描其温度，根据温度波动情况动态调节散热器温度(例如，若是水冷/介质冷散热器，即要控制冷却介质流量；若是风冷散热器，即要控制器强制风量)，这样，能减少散热器自身的损耗，且可最大限度的应用IGBT的温度特性。

若工作状态异常恶劣，温度调节失控，达到设置的过温保护阈值时，驱动控制器能自锁不接收信号并反馈过温状态，以便整机停机。

综上所述，本发明提供的方案能够快速、准确的测量功率器件内部的温度，同时降低功率器件的使用成本。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种功率器件的温度检测装置，其特征在于，包括驱动控制器和红外探测传感器，所述驱动控制器安装在所述功率器件的正面，所述红外探测传感器设置在所述驱动控制器中，由驱动控制电路控制，采集所述功率器件的内部温度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动控制器以即插即用的方式与所述功率器件连接。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，红外探测传感器包括N个红外探测组件，其中N大于等于2。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述红外探测传感器设置在所述驱动控制器的中间位置。

5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述功率器件包括IGBT或MOSFET。

6.根据权利要求1-5任一所述的装置，其特征在于，所述内部温度包括功率器件的结温。

7.一种功率器件，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的温度检测装置。

8.一种功率器件的温度检测方法，其特征在于，包括

如权利要求1-6任一的温度检测装置实时获取所述功率器件的内部温度；

当所述内部温度大于等于第一阈值时，令所述温度检测装置的驱动控制器自锁和/或触发保护电路和/或反馈状态异常。

9.根据权利要求8所述的温度检测方法，其特征在于，当所述内部温度小于第一阈值时，根据所述实时获取的内部温度动态调整所述功率器件散热器的温度。