CN109196317A - 跨隔离屏障传输数据的温度感测电路 - Google Patents

Abstract

一种隔离温度感测系统包括测量压缩机系统的温度的热敏电阻器。隔离电路使电容器充电，在电容器充电期间将输出信号设置成第一状态，使电容器向热敏电阻器放电，以及在电容器向热敏电阻器放电期间将输出信号设置成第二状态。第一状态与第二状态不同。控制模块经由隔离屏障接收输出信号，以及基于(i)输出信号处于第一状态的第一时段与(ii)输出信号处于第二状态的第二时段的比率确定压缩机系统的温度。

Description

跨隔离屏障传输数据的温度感测电路

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年1月30日提交的美国申请第15/419,349号的PCT国际申请。本申请要求均于2016年4月15日提交的美国临时申请第62/323,588号和第62/323,607号的较早提交日期的权益和优先权。以上引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及温度感测电路，更特别地，涉及跨隔离屏障的温度感测。

背景技术

此处提供的背景描述是出于一般性地呈现本公开内容的上下文的目的。当前署名的发明人的工作在其在该背景部分中被描述的程度上以及在提交时可能原本不具备现有技术资格的描述的方面既非明确地也非隐含地被接纳为本公开内容的现有技术。

电动机用在包括但不限于加热、通风和空气调节(HVAC)系统的多种工业和住宅应用中。仅作为示例，电动机可以驱动HVAC系统中的压缩机。也可以在HVAC系统中实现一个或更多个另外的电动机。仅作为示例，HVAC系统可以包括驱动与冷凝器相关联的风扇的另外的电动机。HVAC系统中可以包括另外的电动机以驱动与蒸发器相关联的风扇。

发明内容

在特征中，描述了一种隔离温度感测系统。热敏电阻器测量压缩机系统的温度。隔离电路使电容器充电，在电容器充电期间将输出信号设置成第一状态，使电容器向热敏电阻器放电，以及在电容器向热敏电阻器放电期间将输出信号设置成第二状态。第一状态与第二状态不同。控制模块经由隔离屏障接收输出信号，以及基于(i)输出信号处于第一状态的第一时段与(ii)输出信号处于第二状态的第二时段的比率确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，压缩机系统的温度包括压缩机的排出管线温度(DLT)。

在其他特征中，其中，隔离屏障包括光耦合器。

在其他特征中，隔离电路经由电阻器使电容器充电，并且使电容器向热敏电阻器和至少一个放电电路部件放电。

在其他特征中，控制模块还基于电阻器的第一电阻和至少一个放电电路部件的第二电阻确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，控制模块根据输出信号的占空比确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，控制模块基于输出信号的占空比使用将占空比与温度相关联的查找表来确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，控制模块基于比率确定热敏电阻器的电阻，并且基于热敏电阻器的电阻确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，在电容器的电压大于第一电压时，隔离电路从使电容器充电转变成使电容器放电。

在其他特征中，在电容器的电压小于第二电压时，隔离电路从使电容器放电转变成使电容器充电。第二电压小于第一电压。

在特征中，一种隔离温度感测方法包括：通过热敏电阻器测量压缩机系统的温度；通过隔离电路使电容器充电，在电容器充电期间将输出信号设置成第一状态，使电容器向热敏电阻器放电，以及在电容器向热敏电阻器放电期间将输出信号设置成第二状态，其中，第一状态与第二状态不同；以及经由隔离屏障接收输出信号；基于(i)输出信号处于第一状态的第一时段与(ii)输出信号处于第二状态的第二时段的比率确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，压缩机系统的温度包括压缩机的排出管线温度(DLT)。

在其他特征中，隔离屏障包括光耦合器。

在其他特征中：充电包括：经由电阻器使电容器充电；以及放电包括：使电容器向热敏电阻器和至少一个放电电路部件放电。

在其他特征中，确定压缩机系统的温度包括：还基于电阻器的第一电阻和至少一个放电电路部件的第二电阻确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，确定压缩机系统的温度包括：根据输出信号的占空比确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，确定压缩机系统的温度包括：基于输出信号的占空比使用将占空比与温度相关联的查找表来确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，隔离温度感测方法还包括：基于比率确定热敏电阻器的电阻，并且确定压缩机系统的温度包括：基于热敏电阻器的电阻确定压缩机系统的温度。

在其他特征中，隔离温度感测方法还包括：在电容器的电压大于第一电压时，从使电容器充电转变成使电容器放电。

在其他特征中，隔离温度感测方法还包括：在电容器的电压小于第二电压时，从使电容器放电转变成使电容器充电。第二电压小于第一电压。

根据详细描述、权利要求书和附图，本公开内容的其他适用领域将变得明显。详细描述和具体示例仅旨在说明的目的，而并不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

根据详细描述和附图，将更加充分地理解本公开内容，在附图中：

图1是示例制冷系统的功能框图；

图2是图1的压缩机电机驱动器的示例实现的框图；

图3A是图2的功率因数校正(PFC)电路的示例实现的框图；

图3B是图2的PFC电路的另外的示例实现的框图；

图4是隔离电路的示例实现的功能框图；

图5是隔离电路的示例实现的电路图；

图6是热敏电阻器的电阻对温度的示例曲线图；

图7是描绘使电容器充电和放电以使用热敏电阻器跨隔离屏障来测量温度的示例方法的流程图；

图8是描绘确定使用电阻器跨隔离屏障测量的温度的示例方法的流程图；以及

图9是示例隔离电源的电路图。

在附图中，附图标记可以被重复使用以标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

制冷系统

图1是包括压缩机102、冷凝器104、膨胀阀106和蒸发器108的示例制冷系统100的功能框图。根据本公开内容的原理，制冷系统100可以包括另外的和/或替选的部件，例如换向阀或过滤干燥器。另外，本公开内容适用于包括但不限于加热、通风和空气调节(HVAC)、热泵、制冷和冷却系统的其他类型的制冷系统。

压缩机102接收蒸气形式的制冷剂并且压缩该制冷剂。压缩机102将蒸气形式的加压制冷剂提供给冷凝器104。压缩机102包括对泵进行驱动的电动机。仅作为示例，压缩机102的泵可以包括涡旋式压缩机和/或往复式压缩机。

加压制冷剂的全部或一部分在冷凝器104内被转换成液态形式。冷凝器104将热量从制冷剂中转移出去，从而使制冷剂冷却。当制冷剂蒸气被冷却到小于饱和温度的温度时，制冷剂转变成液态(或液化)制冷剂。冷凝器104可以包括增加热量从制冷剂转移出去的速率的电风扇。

冷凝器104经由膨胀阀106将制冷剂提供给蒸发器108。膨胀阀106控制制冷剂被供应到蒸发器108的流速。膨胀阀106可以包括恒温膨胀阀或者可以由例如系统控制器130电子地控制。由膨胀阀106产生的压力降可以使液化制冷剂的一部分转变回蒸气形式。以这种方式，蒸发器108可以接收制冷剂蒸气和液化制冷剂的混合物。

在蒸发器108中制冷剂吸收热量。液态制冷剂在被加热到大于制冷剂的饱和温度的温度时转变成蒸气形式。蒸发器108可以包括增加热量传递至制冷剂的速率的电风扇。

电力设施120向制冷系统100提供电力。仅作为示例，电力设施120可以提供约230伏均方根电压(VRMS)的单相交流(AC)电力。在其他实现中，电力设施120可以在例如50或60Hz的线频率下提供约400VRMS、480VRMS或600VRMS的三相AC电力。在三相AC电力标称为600VRMS时，电力的实际可用电压可以为575VRMS。

电力设施120可以经由包括两个或更多个导线的AC线路将AC电力提供给系统控制器130。也可以经由AC线路将AC电力提供给驱动器132。系统控制器130控制制冷系统100。仅作为示例，系统控制器130可以基于用户输入和/或由各种传感器(未示出)测量的参数控制制冷系统100。传感器可以包括压力传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等。传感器还可以包括串行数据总线或其他合适的数据总线上的来自驱动器控制的反馈信息，例如电机电流或扭矩。

用户接口134将用户输入提供给系统控制器130。用户接口134可以另外地或替选地将用户输入直接提供给驱动器132。用户输入可以包括例如期望温度、关于风扇的操作的请求(例如，对蒸发器风扇的持续操作的请求)和/或其他合适的输入。用户接口134可以采用恒温器形式，并且系统控制器的一些或全部功能(包括例如启动热源)可以被合并到恒温器中。

系统控制器130可以控制冷凝器104的风扇、蒸发器108的风扇和膨胀阀106的操作。驱动器132可以基于来自系统控制器130的命令来控制压缩机102。仅作为示例，系统控制器130可以指示驱动器132以一定速度操作压缩机102的电机或者以一定容量操作压缩机102。在各种实现中，驱动器132还可以控制冷凝器风扇。

热敏电阻器140热耦接至离开压缩机102的将制冷剂蒸气传送到冷凝器104的制冷剂管线。因此，热敏电阻器140的可变电阻随压缩机102的排出管线温度(DLT)而变化。如更详细地描述的，驱动器132监测热敏电阻器140的电阻以确定离开压缩机102的制冷剂的温度。

DLT可以用于例如通过改变压缩机102的容量来控制压缩机102，并且还可以用于检测故障。例如，如果DLT超过阈值，则驱动器132可以将压缩机102下电以防止压缩机102的损坏。

驱动器

在图2中，驱动器132的示例实现包括从AC线路接收电力的电磁干扰(EMI)滤波保护电路204。EMI滤波保护电路204减少EMI，所述EMI不然可能从驱动器132被注入回AC线路上。EMI滤波保护电路204还可以去除或减少来自AC线路的EMI。此外，EMI滤波保护电路204防止例如可能由闪电引起的功率骤增和/或其他类型的功率骤增和骤降。

充电电路208控制从EMI滤波保护电路204供应至功率因数校正(PFC)电路212的电力。例如，在驱动器132初始上电时，充电电路208可以在EMI滤波保护电路204与PFC电路212之间串联放置电阻以减少电流涌入量。这些电流或功率尖峰可能导致各种部件过早失效。

初始充电完成之后，充电电路208可以闭合对限流电阻器进行旁路的继电器。例如，控制模块220可以向充电电路208内的继电器提供继电器控制信号。在各种实现中，控制模块220可以在启动之后的预定时间段之后或者基于指示充电即将完成的闭环反馈来使继电器控制信号有效以对限流电阻器进行旁路。

PFC电路212将输入的AC电力转换成DC电力。PFC电路212可以不限于PFC功能——例如，PFC电路212还可以执行诸如用作升压电路和/或降压电路的电压转换功能。在一些实现中，PFC电路212可以由非PFC电压转换器代替。DC电力可以具有电压纹波，所述电压纹波通过滤波电容224来减小。滤波电容224可以包括连接至DC总线的并联布置的一个或更多个电容器。PFC电路212可以尝试从AC线路汲取与输入电压的正弦模式匹配的正弦模式的电流。在正弦波对准时，功率因数接近1，这表示AC线路上的最大效率和最小需求负载。

PFC电路212包括由控制模块220使用被标记为电力开关控制的一个或更多个信号来控制的一个或更多个开关。控制模块220基于DC总线的测量电压、PFC电路212中的测量电流、AC线路电压、PFC电路212的一个或更多个温度以及PFC电路212中的测量的电力开关状态来确定电力开关控制信号。虽然提供了使用测量值的示例，但是控制模块220可以基于DC总线的估计电压、PFC电路212中的估计电流、估计的AC线路电压、PFC电路212的一个或更多个估计温度和/或PFC电路212中的估计或期望的电力开关状态来确定电力开关控制信号。在各种实现中，在EMI滤波保护电路204之后但在充电电路208之前测量或估计AC线路电压。

通过DC-DC电力供应装置228对控制模块220供电，DC-DC电力供应装置228提供适于控制模块220的逻辑的电压，例如3.3伏、2.5伏等。DC-DC电力供应装置228还可以提供用于操作PFC电路212和逆变器电力电路232的开关的DC电力。仅作为示例，该电压可以是比用于数字逻辑的电压高的电压，其中，15伏是一个示例。

逆变器电力电路232也从控制模块220接收电力开关控制信号。响应于电力开关控制信号，逆变器电力电路232内的开关使电流流入压缩机102的电机236的相应绕组。控制模块220可以接收电机236的每个绕组或逆变器电力电路232的每个桥臂的电机电流的测量或估计。控制模块220还可以从逆变器电力电路232接收温度指示。

仅作为示例，从逆变器电力电路232接收的温度和从PFC电路212接收的温度仅用于故障目的。换言之，一旦温度超过预定阈值，则宣告故障并且驱动器132被下电或者以减少的容量进行操作。例如，驱动器132可以以减少的容量进行操作，并且如果温度不以预定速率降低，则驱动器132转变成关机状态。

控制模块220还可以接收使用热敏电阻器140的压缩机102的排出管线温度的指示。隔离电路260可以将热敏电阻器140的电阻的脉宽调制表示提供给控制模块220。隔离电路260可以包括电流隔离，使得在热敏电阻器140与控制模块220之间不存在电连接。

隔离电路260还可以接收指示故障的保护输入例如高压截止或低压截止，其中，压力是指制冷剂压力。如果保护输入中的任何保护输入指示故障，并且在一些实现中，如果保护输入中的任何保护输入变得与隔离电路260断开连接，则隔离电路260停止向控制模块220发送PWM温度信号。因此，控制模块220可以根据PWM信号的缺失来推断保护输入已经被接收到。作为响应，控制模块220可以关闭驱动器132。

控制模块220控制集成显示器264，集成显示器264可以包括LED网格和/或单个LED封装，所述LED可以是三色LED。控制模块220可以使用集成显示器264提供例如固件版本以及错误信息的状态信息。控制模块220使用通信收发器268与例如图1中的系统控制器130的外部装置进行通信。仅作为示例，通信收发器268可以遵循RS-485或RS-232串行总线标准或控制器局域网(CAN)总线标准。

PFC电路

在图3A中，PFC电路300是图2的PFC电路212的一种实现。PFC电路300包括将输入的AC转换成脉动DC的整流器304。在各种实现中，整流器304包括全波二极管桥。整流器304的DC输出跨第一端子和第二端子。第一端子连接至电感器308，而第二端子连接至电流传感器312。电感器308的另一端连接至电感器308、二极管316的阳极以及开关320的第一端子所共有的节点。

PFC电路300产生DC总线，其中，DC总线的第一端子连接至二极管316的阴极，而DC总线的第二端子经由电流传感器312连接至整流器304的第二输出端子。因此，电流传感器312可以感测开关320内的电流以及DC总线中的电流和电感器308中的电流。DC总线的第二端子还连接至开关320的第二端子。

驱动器324从图2的控制模块220接收电力开关控制信号，并且使开关320的控制端子快速充电或放电。例如，开关320可以是其中栅极端子作为控制端子的场效应晶体管。更具体地，开关320可以是功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，例如来自意法半导体公司(STMicroelectronics)的STW38N65M5功率MOSFET。响应于电力开关控制信号，驱动器324使场效应晶体管的栅极处的电容充电或放电。

开关监测电路328测量开关是接通还是断开。该闭环控制使控制模块220能够确定开关320是否已经对通过电力开关控制信号提供的命令作出反应，并且还可以用于确定开关320花费多长时间来响应该控制信号。测量的开关状态从开关监测电路328被输出回控制模块220。控制模块220可以更新其电力开关控制信号的控制以补偿接通和/或关断开关320的延迟。

在图3A中，电感器、开关320和二极管316被布置成升压配置。简言之，开关320闭合，以使通过电感器308的电流增加。然后开关320被断开，但是通过电感器308的电流不能立即改变，因为跨电感器的电压与电流的导数成比例。跨电感器308的电压变成负的，意味着电感器308的连接至二极管316的阳极的一端经历电压增加到高于从整流器304输出的电压。

一旦二极管316的阳极处的电压增加到高于二极管316的导通电压，则通过电感器308的电流可以通过二极管316被馈送至DC总线。通过电感器308的电流减小，然后开关320再次闭合，使通过电感器308的电流增加。

在各种实现中，开关320可以被接通直到电流传感器312确定已经超过电流的预定阈值。此时，开关320被关断指定时间段。该指定时间段可以是自适应的，以随DC总线的电压以及AC输入电压变化而变化。然而，断开时间(在开关320断开时)是指定值。一旦已经经过等于该指定值的时间，则再次接通开关320并且重复该过程。断开时间可以是固定的或可变的。在断开时间可变的情况下，断开时间可以被限制为至少预定最小断开时间。

为了减小PFC电路300的物理尺寸和部件成本，可以降低电感器308(其可能是PFC电路300的物理尺寸的最大贡献者)的电感。然而，在较低电感的情况下，电感器308将较快地饱和。因此，开关320必须较快地操作。然而较快和较小是相对术语，本电力开关控制在10千赫兹至20千赫兹开关频率的范围内进行操作。在本申请中，开关320的开关频率可以增加至大于50千赫兹、大于100千赫兹或大于200千赫兹。例如，可以将开关的开关频率控制成约200千赫兹。

因此，开关320被选择成使得能够较快地切换并且具有低的切换损耗。在较快切换的情况下，电感器308的电感可以较小。另外，二极管316可能需要较快。碳化硅二极管可以具有快速响应时间。例如，二极管316可以是来自意法半导体公司(STMicroelectronics)的STPSC2006CW碳化硅双二极管封装。

为了在以较高速度操作时准确地对开关320进行驱动，控制策略必须同样被加速。仅作为示例，控制模块220可以包括多个装置，例如被配置成执行更多相关计算的微控制器以及被配置成近实时地对输入进行监测和响应的FPGA(现场可编程门阵列)或PLD(可编程逻辑器件)。在该上下文中，近实时意指与关注的物理时间尺度相比，测量的时间分辨率和响应FPGA或PLD的输入的时间延迟可以忽略。对于较快的切换速度，FPGA/PLD的近实时响应可能引入不可忽略的延迟。在这样的情况下，可以测量和补偿FPGA/PLD和驱动电路的延迟。例如，如果开关的关断由于延迟而迟于需要地发生，则可以较早地指示关断来补偿延迟。

旁路整流器340与整流器304在AC线路输入处并联连接。旁路整流器340的第二输出端子连接至整流器304的第二端子。然而，旁路整流器340的第一输出端子连接至二极管316的阴极。

因此，在PFC电路300不在操作以使DC总线电压升高的情况下，在AC输入的线间电压超过跨DC总线的电压时，旁路整流器340将是活跃的。在这些情况下，旁路整流器340使电流转向而不通过二极管316。由于电感器308小，并且开关320迅速切换，所以二极管316也被选择成呈现快速切换时间。因此，二极管316可能对高电流不太耐受，因此通过旁路整流器340将电流选择性地分流而绕过二极管316。

另外，通过整流器304和二极管316的电流路径经历三个二极管电压降或者两个二极管电压降和开关电压降，而通过旁路整流器340的路径仅经历两个二极管电压降。虽然图3A中的单相AC输入与升压转换器拓扑相关联，但是本公开内容还涵盖了降压转换器拓扑或降压升压转换器拓扑。

在图3B中，示出了具有三相AC输入信号的降压转换器拓扑。注意，本公开内容的原理还适用于与三相AC输入一起使用的升压转换器或降压升压转换器拓扑。PFC电路350表示图2的PFC电路212的另外的实现。

三相整流器354接收三相AC，并且产生跨第一端子和第二端子的脉动DC。开关358连接在三相整流器354的第一端子与公共节点之间。公共节点连接至电感器366和功率二极管370的阴极。

功率二极管370的阳极连接至三相整流器354的第二端子。电感器366的另一端子构成DC总线的一个端子，而三相整流器354的第二输出构成DC总线的另一端子。在图3B所示的配置中，开关358、电感器366和二极管370被配置成降压拓扑。

电流传感器362串联连接在二极管370的阳极与DC总线之间。在其他实现中，电流传感器362可以被定位成与电感器366串联。在其他实现中，电流传感器362可以被定位成与开关358串联。在其他实现中，电流传感器362可以被定位成串联在二极管370的阳极与三相整流器354的第二输出之间。电流传感器362测量通过电感器366的电流以及通过DC总线的电流，并且提供指示电流量的电流信号。

驱动器374基于来自图2中的控制模块220的电力开关控制信号对开关358的控制端子进行驱动。开关监测电路378检测开关358是否已经断开或闭合，并且将开关状态报告给控制模块220。在电流传感器362的所述位置的情况下，在开关358断开时电流传感器362将测量到近似为零的电流。

本公开内容的隔离电路260经由上拉电阻器使电容器充电，并且经由热敏电阻器140使电容器放电。隔离电路260使电容器充电至第一预定值，然后使电容器放电至第二预定值，然后使电容器充电至第一预定值等。

使用光耦合器402或另外的类型的隔离屏障，隔离电路260将脉宽调制(PWM)信号传输至控制模块220。光耦合器也可以被称为光隔离器。PWM信号的状态指示电容器是在充电还是在放电。基于PWM信号，控制模块确定电容器的充电时段和电容器的放电时段。电容器的充电时段对应于使电容器充电而上升至第一预定值的时段。放电时段对应于使电容器放电而下降至第二预定值的时段。

充电时段与放电时段的比率近似等于或等于上拉电阻器的电阻与热敏电阻器140和其他放电电路部件的组合电阻的比率。PWM信号的占空比对应于电容器的充电时段与电容器的放电时段的比率。基于这两个比率的等价关系和对其他放电电路部件的电阻的认知，控制模块确定热敏电阻器140的电阻。

热敏电阻器140的电阻与由热敏电阻器140测量的温度例如压缩机排出管线温度(DLT)直接相关。对于热敏电阻器140是负温度系数(NTC)热敏电阻器的示例，热敏电阻器140的电阻可以随热敏电阻器140的温度升高而减小，并且反之亦然。虽然将描述NTC热敏电阻器的示例，但是本申请也适用于正温度系数(PTC)热敏电阻器，在正温度系数(PTC)热敏电阻器中，电阻随温度降低而减小，并且反之亦然。此外，虽然描述了热敏电阻器的示例，但是本申请也适用于其他类型的可变电阻传感器(例如，压力传感器)。控制模块220例如基于PWM信号的占空比(充电时段与放电时段的比率)确定由热敏电阻器140测量的温度。因此，可以跨由光耦合器提供的隔离屏障来感测由热敏电阻器140测量的温度。

图4是隔离电路260的示例实现的功能框图。图5是隔离电路260的示例实现的电路图。隔离电路260利用第一参考电压(VREF1)404和第二参考电压(VREF2)408。第一参考电压404可以大于第二参考电压408。例如，第一参考电压404可以为近似3.3V，并且第二参考电压408可以为近似2.5V。可以使用其他合适的参考电压。例如，第一参考电压404和第二参考电压408可以近似相等。相对于使用根据不同参考电压得到的电压阈值，使用根据同一参考电压例如第二参考电压408得到的近似电压阈值可以减少执行的数学计算量。如下面参照图9进一步讨论的，第一参考电压404和/或第二参考电压408可以由隔离电源提供。

充电开关412和放电开关416被交替切换使得充电开关412和放电开关416中的一者在充电开关412和放电开关416中的另一者处于断开(非导通)状态时处于闭合(导通)状态。例如，在充电开关412处于闭合状态时，第二参考电压408经由上拉电阻器424使电容器420充电。在充电开关412处于闭合状态时，放电开关416处于断开状态。第二参考电压408和上拉电阻器形成上拉电路426。

电容器420的电压在充电期间增大。电容器420的电压在放电期间减小。电容器420的电压连接至比较器428的第一输入端子。

选择器432选择第一分压器436和第二分压器440中的一者。在各种实现中，第一分压器436和第二分压器440可以共享一个或更多个部件。在图5的示例中，电阻器R115、R118和R120以及电容器C53形成一个分压器(例如，第二分压器440)，并且电阻器R115和R120以及电容器C53形成另一分压器(例如，第一分压器436)。

在被选择器432选择时，第一分压器436将第二参考电压408转换成第一电压阈值，并且将第一电压阈值应用于比较器428的第二输入端子。类似地，第二分压器440在被选择器432选择时，将第二参考电压408转换成第二电压阈值，并且将第二电压阈值应用于比较器428的第二输入端子。

第一电压阈值大于第二电压阈值。仅作为示例，第一分压器436可以被配置成产生近似为0.6*第二参考电压408的第一电压阈值。第二分压器440可以被配置成产生近似为0.4*第二参考电压408的第二电压阈值。

电容器420在充电期间被充电至第一电压阈值并且在放电期间被放电至第二电压阈值。比较器428在电容器420充电期间将电容器420的电压与第一电压阈值进行比较。在电容器420的电压变得大于第一电压阈值时，比较器428将其输出从第一状态转变成第二状态。

比较器428的输出控制输出开关444的切换。更具体地，比较器428的输出被应用于输出开关444的控制端子(例如，栅极端子)。在比较器428的输出处于第二状态时，输出开关444处于断开状态并且在其第一端子与接地之间产生开路。接地可以指参考接地电势或实际接地电势。在输出开关444处于断开状态时，连接至输出开关444的第一端子的节点448经由上拉电阻器450连接至第一参考电压404。

光耦合器402连接至节点448，因此，在输出开关444处于断开状态时基于第一参考电压404来产生输出。光耦合器402基于第一参考电压404来产生其输出的时段对应于使电容器420放电至第二电压阈值的时段。

基于节点448处的第一参考电压404，充电开关412处于断开状态(以防止对电容器420充电)并且放电开关416处于闭合状态(以使电容器420放电)。选择器432还根据基于存在于节点448处的第一参考电压404的电压来选择第二分压器440。

在比较器428将其输出从第二状态转变成第一状态时，输出开关444从断开状态转变成闭合状态。在输出开关444处于闭合状态时，输出开关444将其第一端子连接至其第二端子，从而将节点448连接至接地。

因此，在输出开关444处于闭合状态时，光耦合器402基于接地来产生输出。因此，光耦合器402的输出是基于电容器是在充电还是在放电而在基于第一参考电压404的电压与接地之间转变的PWM信号。控制模块220基于PWM信号的占空比确定热敏电阻器140的温度。光耦合器402基于接地来产生其输出的时段对应于使电容器420充电至第一电压阈值的时段，第一电压阈值使用第二分压器440根据第二参考电压408来得到。

基于处于接地的节点448，充电开关412处于闭合状态(以使电容器420充电)并且放电开关416处于闭合状态(以防止电容器420放电)。选择器432还基于存在于节点448处的接地来选择第一分压器436。在电容器420的电压小于第二电压阈值时，比较器428将其输出从第二状态转变成第一状态。在使电容器420充电和使电容器420放电之间来回切换的该处理继续。

电容器420经由放电开关416向热敏电阻器140和放电电路452的一个或更多个其他部件放电。例如，放电电路452可以包括一个或更多个保护电路部件456和/或其他电路部件。例如，保护电路部件456可以将电容器420的放电时段限制到预定最大时段，例如在热敏电阻器140为NTC热敏电阻器的示例中，在热敏电阻器140冰冷并且因此热敏电阻器140的电阻高时。

热敏电阻器140的电阻随由热敏电阻器140测量的温度而变化。仅作为示例，热敏电阻器140可以测量压缩机102的DLT或系统100的另外的温度。图6包括根据温度的NTC热敏电阻器的热敏电阻器电阻的示例曲线图。

控制模块220从光耦合器402接收信号。控制模块220测量在当光耦合器402开始基于连接至第一参考电压404的节点448产生其输出时与当光耦合器402接下来开始基于连接至接地的节点448产生其输出时之间的时段。该时段是电容器420的放电时段。控制模块220还测量在当光耦合器402开始基于连接至接地的节点448产生其输出时与当光耦合器402接下来开始基于连接至第一参考电压404的节点448产生其输出时之间的时段。该时段是电容器420的充电时段。

电容器420的充电时段与电容器420的放电时段的比率等于或近似等于上拉电阻器424的电阻与热敏电阻器140和放电电路452的其他部件的组合电阻的比率。该等价关系由下面的式子表示。

其中，充电时段是电容器420的充电时段，放电时段是电容器420的放电时段，R是通过其对电容器420充电的上拉电阻器424的电阻，以及R(T&OC)表示基于热敏电阻器140的电阻(T)和放电电路452的其他部件的电阻(OC)确定的组合电阻。这种关系对于使用平衡的分压器是成立的，例如由第一分压器436和第二分压器440提供的0.4x第二参考电压408和0.6x第二参考电压408(相对于0.5x第二参考电压408)的平衡。然而，本申请也适用于非平衡的电压阈值的使用。在非平衡的电压阈值的示例中，上述关系的右侧可以基于使用的电压阈值而不同(例如，分子和分母可以乘以常数)。

放电电路452的其他部件的电阻是固定的预定电阻。控制模块220基于电容器420的充电时段、电容器420的放电时段以及放电电路452的其他部件的预定电阻通过针对热敏电阻器140的电阻来求解上述关系来确定热敏电阻器140的电阻。

如上所述，热敏电阻器140的电阻与由热敏电阻器140测量的温度有关。控制模块220基于热敏电阻器140的电阻确定热敏电阻器140的温度。例如，控制模块220可以使用将热敏电阻器140的电阻与热敏电阻器140的温度相关联的函数和查找表中的一者来确定热敏电阻器140的温度。在使用查找表的示例中，在热敏电阻器140的电阻在查找表的条目之中时，控制模块220可以使用插值(例如，线性的)确定热敏电阻器140的温度。

隔离电路260还可以包括一个或更多个截止开关，例如截止开关460。例如低压截止信号、高压截止信号和其他保护信号的保护输入可以应用于截止开关460的控制端子。在发信号通知低压截止、高压截止或另外的保护事件时，截止开关460将节点448连接至接地。这将到光耦合器402的输入钳位至接地。因此，从光耦合器402输出的PWM等的缺失可以指示诸如从光耦合器402的通信的缺失或高压截断的问题。

在图5中，连接器504与热敏电阻器140连接。连接器508将保护输入与均被编号为460的两个截止开关连接。图5还示出了将第一参考电压404转换成第二参考电压408的示例电压转换器512。如图5中所示，正反馈电路(例如，包括电阻器R119和电容器C52)可以被提供有比较器428。正反馈电路可以增加迟滞并且防止比较器428的输出的频繁和/或不适当的定时转变。

图7是包括控制电容器420的充电和放电以感测使用热敏电阻器140测量的温度的示例方法的流程图。控制可以从704开始，在704中，将第一电压阈值连接至比较器428，并且充电开关412在闭合状态下进行操作以使电容器420充电。控制继续进行708。

在708处，比较器428确定电容器420的电压是否大于第一电压阈值。如果708为真，则控制继续进行712。如果708为假，则控制保持在708处并且继续使电容器420充电。在712处，将第二电压阈值连接至比较器428。充电开关412在断开状态下进行操作，并且放电开关416在闭合状态下进行操作。因此，电容器420向热敏电阻器140和其他放电电路部件放电。在716处，比较器428确定电容器420的电压是否小于第二电压阈值。第二电压阈值小于第一电压阈值。如果716为真，则控制返回至704。如果716为假，则控制保持在716处并且继续使电容器420放电。

控制基于电容器420的充电时段、放电时段、上拉电阻器424的电阻以及其他放电电路部件的预定电阻来确定热敏电阻器140的电阻。控制可以基于充电时段与放电时段的比率或者隔离电路260的输出信号的PWM确定由热敏电阻器140基于热敏电阻器140的电阻测量的温度。

图8包括描绘确定由热敏电阻器140测量的温度的示例方法的流程图。控制可以从804开始，在804中，控制模块220确定光耦合器402的输出是否已经从第二参考电势(例如，接地)转变成第一参考电势(例如，正电压)。如果804为真，则控制模块220可以在808处使计时器复位，并且控制继续进行812。如果804为假，则控制可以保持在804处。虽然提供了在804处等待光耦合器402的输出转变的示例，但是作为替代，控制可以继续进行812。

在812处，控制模块220可以确定光耦合器402的输出是否已经从第一参考电势转变成第二参考电势。如果812为假，则控制模块220在816处使计时器递增，并且控制返回至812。如果812为真，则在820处控制模块220将由计时器跟踪的时段锁存(或存储)为电容器420的充电时段并且可以在820处使计时器复位，并且控制继续进行824。

在824处，控制模块220确定光耦合器402的输出是否已经从第二参考电势转变成第一参考电势。如果824为假，则控制模块220在828处使计时器递增，并且控制返回至824。如果824为真，则控制继续进行832。在832处，控制模块220将由计时器跟踪的时段锁存(或存储)为电容器420的放电时段。基于充电时段、放电时段、上拉电阻器424的电阻以及其他电路部件的预定电阻，控制模块220可以在836处确定热敏电阻器140的电阻。在各种实现中，可以省略836，并且可以基于充电时段与放电时段的比率(或者光耦合器402的输出的占空比)确定温度。控制模块220在840处确定热敏电阻器140的温度。例如，控制模块220可以基于热敏电阻器140的电阻、充电时段与放电时段的比率或者光耦合器402的输出的占空比来确定热敏电阻器140的温度。虽然提供了继续进行836和840的示例，但是控制可以返回至808，并且控制模块220可以在等待下一次转变的同时并行地执行836和840。

在图9中，呈现了示例隔离电源1000的电路图。变压器1004提供电流隔离。图9中的变压器1004左侧的电路元件电连接至控制模块202，而图9中的变压器1004的右侧的电路元件被电隔离。

隔离电源1000产生第一参考电压404，例如3.3伏电源1008。如上所述，第一参考电压404(例如，3.3V电源1008)由隔离电路260使用。第一参考电压404也可以由一个或更多个其他电路使用。

隔离电源1000根据15伏DC电源1012进行操作。虽然提供了DC电源1012是15伏电源的示例，但是DC电源1012可以提供另外的合适电压。并联调节器1016保持跨其端子的温度稳定的电压。第一电阻器1020串联连接在并联调节器1016与15伏DC电源1012之间。开关晶体管1024(例如N沟道MOSFET)的栅极端子连接至第一电阻器1020与并联调节器1016之间的节点。

随着通过第一电阻器1020的电流增加，跨第一电阻器1020的电压降增加，从而使开关晶体管1024的栅极下拉。第二电阻器1028连接在开关晶体管1024的源极端子与并联调节器1016的端子的路径之间。开关晶体管1024与并联调节器1016的布置减小了电流尖峰，所述电流尖峰不然会被馈送到变压器1004。

为了将15伏DC电源1012转换成能够跨变压器1004耦合的交变波形，交替地控制第一开关装置1032和第二开关装置1036以将变压器1004的初级绕组的任一端连接至接地。在变压器1004的初级绕组的中心抽头连接至15伏的情况下，15伏电势通过变压器1004反映到一对整流器二极管1040和1044。

第一开关装置1032和第二开关装置1036可以由控制模块220进行双态切换。例如，计数器模块220可以包括计数器，该计数器以一定频率计数到一定整数。在计数器达到预定数时，第一开关装置1032和第二开关装置1036中的一者的切换被启用达一定数量的计数，然后第一开关装置1032和第二开关装置1036二者在一定数量的计数内均不被启用，然后第一开关装置1032和第二开关装置1036中的另一者被启用达一定数量的计数。

例如，在计数器上的36兆赫兹(MHz)时钟的情况下，第一开关装置1032可以被接通达前8(八)个计数，第一开关装置1032和第二开关装置1036二者均不被接通达1个计数，然后第二开关装置1036被接通达8个计数，并且然后第一开关装置1032和第二开关装置1036二者均不被接通达1个计数。第一开关装置1032和第二开关装置1036二者均不被接通的该死区时间(1个计数的)防止变压器1004的初级绕组的两端同时被拉低。

由控制模块220无限地重复该近似89％的占空比(或者考虑近似44％至45％的占空比的单个开关)以产生通过变压器1004的交变电流。因为变压器1004的次级绕组的每一端又升高到15伏，所以整流器二极管1040和1044可以被实现为与桥相反的一对二极管。由整流器二极管1040和1044产生的DC通过电容器1052进行滤波。

降压转换器1056将来自整流二极管1040和1044的15伏DC转换成第一参考电压404，3.3伏电源1008。可以根据降压转换器1056的数据表指定所有的在降压转换器1056的输出处的电路元件1060，包括10毫微法拉电容器、二极管、电感器、电阻分压器和15微法拉电容器。第一参考电压408例如3.3伏电源1008则可以由包括上述的隔离电路260的隔离电路使用。

前面的描述本质上仅是说明性的，并且决不意在限制本公开内容、其应用或用途。本公开内容的广泛教导可以以各种形式实现。因此，尽管本公开内容包括特定示例，但是本公开内容的真实范围不应被限制于此，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书时，其他修改将变得明显。应当理解的是，在不改变本公开内容的原理的情况下，方法中的一个或更多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行。此外，尽管上面将每个实施方式描述为具有某些特征，但是关于本公开内容的任何实施方式所描述的那些特征中的任一个或更多个特征可以在任何其他实施方式中实现和/或与任何其他实施方式的特征组合，即使该组合未被明确描述。换言之，所描述的实施方式并非互相排斥的，并且一个或更多个实施方式的相互置换仍在本公开内容的范围内。

使用包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“紧邻”、“在顶部”、“上方”、“下方”以及“布置”的各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间关系和功能关系。除非明确描述为“直接”，否则当在上述的本公开内容中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可以是其中在第一元件与第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是其中在第一元件与第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或更多个中间元件的间接关系。如本文中所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当被解释成意指使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)，并且不应当被解释成意指“A中的至少一个、B中的至少一个以及C中的至少一个”。

在附图中，如箭头所指示的箭头的方向通常表明图示所关注的信息(例如数据或指令)的流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输至元件A。此外，对于从元件A发送至元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或者发送对信息的接收确认。

在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来代替。术语“模块”可以指代以下内容，作为以下内容的一部分或者包括以下内容：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或组)；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或者上述的一些或全部的组合，例如在片上系统中。

模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开内容的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以实现负载平衡。在其他示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以以客户端模块的名义来实现一些功能。

可以使用例如IEEE标准1364-2005(通常称为“Verilog”)和IEEE标准1076-2008(通常称为“VHDL”)的用于硬件描述的语言来定义模块的一些或全部硬件特征。硬件描述语言可以用于制造和/或编程硬件电路。在一些实现中，模块的一些或全部特征可以通过诸如IEEE 1666-2005(通常称为“SystemC”)的包含如下所述的代码和硬件描述的语言来定义。

如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包含结合另外的处理器电路执行来自一个或更多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包含分立晶片上的多个处理器电路、单个晶片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包含结合另外的存储器存储来自一个或更多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质不包含通过介质(例如在载波上)传播的暂态电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的且非暂态的。非暂态计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(例如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模型只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。

本申请中描述的设备和方法可以由通过将通用计算机配置成执行在计算机程序中实施的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来部分地或完全地实现。上述的功能框和流程图元素用作可以通过熟练的技术员或程序员的常规工作被翻译成计算机程序的软件规范。

计算机程序包括存储在至少一个非暂态计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或更多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。

计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象表示法)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的对象代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以使用来自以下语言的语法编写，所述语言包括：C、C++、C#、Objective-C、Swift，Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua、MATLAB、SIMULINK和

除非使用短语“用于……的装置”明确记载元件或者在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的方法权利要求的情况下，否则权利要求书中记载的元件均不意在是35U.S.C§112(f)的含义内的装置加功能元件。

Claims (20)

1.一种隔离温度感测系统，包括：

热敏电阻器，其测量压缩机系统的温度；

隔离电路，其使电容器充电、在所述电容器充电期间将输出信号设置成第一状态、使所述电容器向所述热敏电阻器放电、以及在所述电容器向所述热敏电阻器放电期间将所述输出信号设置成第二状态，

其中，所述第一状态与所述第二状态不同；以及

控制模块，其经由隔离屏障接收所述输出信号，以及基于(i)所述输出信号处于所述第一状态的第一时段与(ii)所述输出信号处于所述第二状态的第二时段的比率确定所述压缩机系统的温度。

2.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，所述压缩机系统的温度包括压缩机的排出管线温度(DLT)。

3.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，还包括所述隔离屏障，

其中，所述隔离屏障包括光耦合器。

4.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，所述隔离电路经由电阻器使所述电容器充电，以及使所述电容器向所述热敏电阻器和至少一个放电电路部件放电。

5.根据权利要求4所述的隔离温度感测系统，其中，所述控制模块还基于所述电阻器的第一电阻和所述至少一个放电电路部件的第二电阻确定所述压缩机系统的温度。

6.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，所述控制模块根据所述输出信号的占空比确定所述压缩机系统的温度。

7.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，所述控制模块基于所述输出信号的占空比使用将占空比与温度相关联的查找表来确定所述压缩机系统的温度。

8.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，所述控制模块基于所述比率确定所述热敏电阻器的电阻，并且基于所述热敏电阻器的电阻确定所述压缩机系统的温度。

9.根据权利要求1所述的隔离温度感测系统，其中，在所述电容器的电压大于第一电压时，所述隔离电路从使所述电容器充电转变成使所述电容器放电。

10.根据权利要求9所述的隔离温度感测系统，其中，在所述电容器的电压小于第二电压时，所述隔离电路从使所述电容器放电转变成使所述电容器充电，

其中，所述第二电压小于所述第一电压。

11.一种隔离温度感测方法，包括：

通过热敏电阻器测量压缩机系统的温度；

通过隔离电路使电容器充电、在所述电容器充电期间将输出信号设置成第一状态、使所述电容器向所述热敏电阻器放电、以及在所述电容器向所述热敏电阻器放电期间将所述输出信号设置成第二状态，

其中，所述第一状态与所述第二状态不同；

经由隔离屏障接收所述输出信号；以及

基于(i)所述输出信号处于所述第一状态的第一时段与(ii)所述输出信号处于所述第二状态的第二时段的比率确定所述压缩机系统的温度。

12.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，其中，所述压缩机系统的温度包括压缩机的排出管线温度(DLT)。

13.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，其中，所述隔离屏障包括光耦合器。

14.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，其中：

充电包括：经由电阻器使所述电容器充电；以及

放电包括：使所述电容器向所述热敏电阻器和至少一个放电电路部件放电。

15.根据权利要求14所述的隔离温度感测方法，其中，确定所述压缩机系统的温度包括：还基于所述电阻器的第一电阻和所述至少一个放电电路部件的第二电阻确定所述压缩机系统的温度。

16.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，其中，确定所述压缩机系统的温度包括：根据所述输出信号的占空比确定所述压缩机系统的温度。

17.根据权利要求11所述的隔离温度感测系统，其中，确定所述压缩机系统的温度包括：基于所述输出信号的占空比使用将占空比与温度相关联的查找表来确定所述压缩机系统的温度。

18.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，还包括：基于所述比率确定所述热敏电阻器的电阻，

其中，确定所述压缩机系统的温度包括：基于所述热敏电阻器的电阻确定所述压缩机系统的温度。

19.根据权利要求11所述的隔离温度感测方法，还包括：在所述电容器的电压大于第一电压时，从使所述电容器充电转变成使所述电容器放电。

20.根据权利要求19所述的隔离温度感测方法，还包括：在所述电容器的电压小于第二电压时，从使所述电容器放电转变成使所述电容器充电，

其中，所述第二电压小于所述第一电压。