CN109387296A - 一种温度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温度检测电路，包括控制器和电压检测支路；电压检测支路包括热敏电阻和匹配电阻，热敏电阻与匹配电阻串联后；还包括至少两条分段支路；分段支路包括电控开关器件和分压电路，各分压电路的分压比不同，且各分压电路的其中一端连接热敏电阻，另一端用于接地，分压点连接相应电控开关器件的控制端，控制器连接各电控开关器件的阴极或阳极；控制器还设置有用于连接被测器件限流电路的接口和用于连接被测器件过流保护系统的接口。本发明提供的技术方案，不需要将热敏电阻的电压信息转化为相应温度信息的数字量，也能够判断出被测器件的温度所处的范围，从而降低对被测器件温度检测的成本。
Description
技术领域
本发明属于IGBT模块温度检测技术领域，具体涉及一种温度检测电路。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,即绝缘栅双极型晶体管)器件是电力电子领域的重要开关器件，被广泛应用于电力系统中。温度作为IGBT器件的一个重要参数，是保证IGBT器件正常工作的重要条件之一。在实际应用中，导致IGBT器件温度升高的因素有很多，如器件通流过大、开关频率过高、关断电压过大等因素都会导致IGBT器件温度的上升。当IGBT器件实际温度超过其承受的最高温度时，必须采取一定的手段限制温度的上升，从而达到保护IGBT器件的目的；否则IGBT器件在高温环境下长时间运行，将会对其造成损坏。
现有技术中，为了防止IGBT器件的温度过高，通常采用的方法是在IGBT器件处设置热敏电阻，通过热敏电阻阻值的变化获取IGBT器件的温度信息，如申请公布号为CN107941365A的中国发明专利申请文件所公开的一种带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法，就是通过热敏电阻的阻值变化得到IGBT器件的温度值。
上述专利申请文件所公开的技术方案，是将采集到的热敏电阻的电压信息或电流信息转化为表示相应温度信息的数字量信息，然后将得到的温度值与相应的阈值进行比较，以判断被测的IGBT器件是否过温；由此可见，这种转化过程比较繁琐，需要较高的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温度检测电路，用于解决现有技术中在对IGBT器件进行检测时由于需要将热敏电阻的电压信息或电流信息转化为相应温度信息的数字量而造成成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种温度检测电路，包括控制器和电压检测支路；所述电压检测支路包括热敏电阻和匹配电阻，热敏电阻与匹配电阻串联后的其中一端用于连接电源，另一端用于接地；
还包括至少两条分段支路；所述分段支路包括相应的电控开关器件和分压电路，各分压电路的分压比不同，且各分压电路的其中一端连接热敏电阻，另一端用于接地；各分压电路的分压点连接相应电控开关器件的控制端，所述控制器连接各电控开关器件的阴极或阳极；
所述控制器还设置有用于连接被测器件限流电路的接口和用于连接被测器件过流保护系统的接口，所述控制器用于根据各电控开关器件阴极或阳极的电位信号向被测器件的限流电路和过流保护系统发送控制指令。
本发明所提供的技术方案，在各分段电路中分别设置有不同分压比的分压电路，不需要将热敏电阻的电压信息转化为相应温度信息的数字量，也能够判断出被测IGBT器件的温度所处的范围，防止被测IGBT器件的温度过高，从而降低对IGBT器件温度检测的成本。
作为对温度检测电路的进一步改进，电压跟随器的输入端连接所述热敏电阻，输出端连接各分压电路。
设置电压跟随器能够将检测到的电压信号进行运算放大处理，使检测的结果更加准确。
作为对分段支路的进一步改进，所述电控开关器件为光电耦合器，光电耦合器原边的阳极连接相应分压电路的分压点，阴极用于接地。
采用光电耦合器作为电控开关器件，能够实现温度检测电路与控制器之间的电气隔离。
作为对分段支路的进一步改进，所述光电耦合器副边的阳极用于连接电源，阴极用于接地，并且在阴极用于接地的线路上设置有下拉电阻；所述控制器连接各光电耦合器副边的阴极。
作为对分段支路的进一步改进，所述光电耦合器副边的阴极用于接地，阳极用于连接电源，且在阳极用于连接电源的线路上设置有上拉电阻；所述控制器连接各光电耦合器副边的阳极。
作为对分段支路的进一步改进，所述电控开关器件为开关管，开关管的控制极连接相应分压电路的分压点，阴极用于接地。
采用开关管作为电控开关器件，能够降低分段支路的成本。
作为对分段支路的进一步改进，所述开关管的阳极用于连接电源，阴极用于接地，并且在阴极用于接地的线路上设置有下拉电阻；所述控制器连接各开关管的阴极。
作为对分段支路的进一步改进，所述开关管的阴极用于接地，阳极用于连接电源，且在阳极用于连接电源的线路上设置有上拉电阻；所述控制器连接各开关管的阳极。
作为对分段支路的进一步改进，各分段支路分别设置有相应的指示支路，各指示支路中包括相应发光二极管，各发光二极管的阳极连接相应分段支路中电控开关器件用于连接控制器的一端，阴极用于接地。
设置指示支路，能够显示出各个分段支路的工作状态，用户可以直观的观测出当前被测器件温度所处的温度段。
附图说明
图1为本发明实施例1中温度检测电路的结构原理图；
图2为本发明实施例2中温度检测电路的结构原理图；
图3为本发明实施例3中温度检测电路的结构原理图；
图4为本发明实施例4中温度检测电路的结构原理图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种温度检测电路，用于解决现有技术中在对IGBT器件进行检测时由于需要将热敏电阻的电压信息或电流信息转化为相应温度信息的数字量而造成成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种温度检测电路，包括控制器和电压检测支路；所述电压检测支路包括热敏电阻，热敏电阻的其中一端用于连接电源，另一端用于接地，在热敏电阻用于接地的线路上设置有下拉电阻；
还包括至少两条分段支路；所述分段支路包括光电耦合器，光电耦合器原边的阴极用于接地，阳极通过分别通过相应的匹配电阻连接所述热敏电阻，各分段支路中匹配电阻的阻值不同；所述光电耦合器的副边阳极用于连接电源，阴极连接所述控制器，且各光电耦合器分别通过相应的下拉电阻接地。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供一种温度检测电路，且结构原理如图1所示，包括控制器、分段支路部分和温度检测支路。
温度检测支路包括串联设置的热敏电阻RNTC、第一匹配电阻R1和第二匹配电阻R2，热敏电阻RNTC通过第一匹配电阻R1连接电源VCC，通过第二匹配电阻R2接地。热敏电阻RNTC设置在被测器件处，本实施例中的被测器件为IGBT器件。
分段支路部分中包括三条分段支路，其中第一分段支路中包括光电耦合器U2以及电阻R31和电阻R32串联而成的分压电路，第二分段支路中包括光电耦合器U3以及电阻R41和电阻R42串联而成的分压电路，第一分段支路中包括光电耦合器U4以及电阻R51和电阻R52串联而成的分压电路，各分压电路的分压比不同。
在温度检测支路与分段支路部分的各分段支路之间设置有电压跟随器U1，电压跟随器U1的输入端连接热敏电阻RNTC用于第二匹配电阻R2的一侧，输出端连接各分段支路中的分压电路,电压跟随器输出端的输出电压为UO。
第一分段支路的结构为：电阻R31和电阻R32串联而成的分压电路其中一端连接电压跟随器U1的输出端，另一端接地，且该分压电路的分压电连接光电耦合器U2原边的阳极，光电耦合器U2原边的阴极接地；光电耦合器U2副边的阳极连接3.3V电源，阴极通过下拉电阻R6接地；在光电耦合器U2副边的阳极还设置有滤波电容C1，滤波电容C1的其中一端连接光电耦合器U2副边的阳极，另一端接地。
第二分段支路的结构为：电阻R41和电阻R42串联而成的分压电路其中一端连接电压跟随器U1的输出端，另一端接地，且该分压电路的分压电连接光电耦合器U3原边的阳极，光电耦合器U3原边的阴极接地；光电耦合器U3副边的阳极连接3.3V电源，阴极通过下拉电阻R7接地；在光电耦合器U3副边的阳极还设置有滤波电容C2，滤波电容C2的其中一端连接光电耦合器U3副边的阳极，另一端接地。
第三分段支路的结构为：电阻R51和电阻R52串联而成的分压电路其中一端连接电压跟随器U1的输出端，另一端接地，且该分压电路的分压电连接光电耦合器U4原边的阳极，光电耦合器U4原边的阴极接地；光电耦合器U4副边的阳极连接3.3V电源，阴极通过下拉电阻R8接地；在光电耦合器U4副边的阳极还设置有滤波电容C3，滤波电容C3的其中一端连接光电耦合器U4副边的阳极，另一端接地。
控制器连接光电耦合器U2、光电耦合器U3和光电耦合器U4副边的阴极，并设置有用于连接被检测器件限流电路的接口和用于连接被测器件过流保护系统的接口。
各分段支路中分压电路的分压比不同，本实施例中第一分段支路、第二分段支路和第三分段支路中分压电路的分压比依次从大到小。
热敏电阻RNTC设置在被测器件处，当被测器件的温度升高时，热敏电阻RNTC的阻值降低，电压跟随器U1输入端的电压升高。
在被测器件的温度较低时，控制器检测到光电耦合器U2副边阴极的OUT1信号、光电耦合器U3副边阴极的OUT2信号和光电耦合器U4副边阴极的OUT3信号为低电平信号。
当被测器件的温度升高时，热敏电阻RNTC的阻值变小，温度检测支路中的电流增大，电压跟随器输入端的电压增大，输出端的电压也增大；
当电压跟随器U1输出端的电压达到光电耦合器U2原边的导通电压时，控制器检测到光电耦合器U2副边阴极的OUT1信号为高电平信号；
当电压跟随器U1输出端的电压达到光电耦合器U3原边的导通电压时，控制器检测到光电耦合器U2副边阴极的OUT1信号和光电耦合器U3副边阴极的OUT2信号为高电平信号；
当电压跟随器U1输出端的电压达到光电耦合器U4原边的导通电压时，控制器检测到光电耦合器U2副边阴极的OUT1信号、光电耦合器U3副边阴极的OUT2信号和光电耦合器U4副边阴极的OUT3信号为高电平信号。
根据上述原理，控制器根据OUT1信号、OUT2信号和OUT3信号可判断出被测器件温度所处的范围，实现对被测器件温度的分段检测。
当控制器检测到OUT1信号为高电位信号且OUT2信号、OUT3信号为低电位信号时，或者均为低电位信号时，判断为被测器件的温度在正常范围内，不做任何处理；
当控制器检测到OUT1信号和OUT2信号为高电位信号，OUT3信号为低电位信号时，判断为被测器件的温度较高，此时向限流电路发送指令，对被测器件进行限流，防止被测器件的温度过高；
当控制器检测到OUT1信号、OUT2信号和OUT3信号均为高电位信号时，判断为被测器件的温度过高，此时向保护系统发送保护命令，启动系统的继电保护，防止由于被测器件的温度过高而烧毁。
为了更直观的观察被测器件温度所处的范围，本实施例中各分段支路分别设置有相应的指示支路，其中第一指示支路中设有发光二极管LED1，第二指示支路中设有发光二极管LED2，第三指示支路中设有发光二极管LED3。
发光二极管LED1的阳极连接光电耦合器U2副边的阴极，阴极通过下拉电阻R9接地；
发光二极管LED2的阳极连接光电耦合器U3副边的阴极，阴极通过下拉电阻R10接地；
发光二极管LED3的阳极连接光电耦合器U4副边的阴极，阴极通过下拉电阻R11接地。
当OUT1信号为高电位时，发光二极管LED1点亮；当OUT2信号为高电位时，发光二极管LED2点亮；当OUT3信号为高电位时，发光二极管LED3点亮；根据各发光二极管点亮的状态，可判断出被测器件所处的温度段。
本实施例所提供的温度检测电路，其分段支路之间可以相互验证，如当OUT3信号为高电平，而OUT1信号或OUT2信号为低电平时，可判断出相应的分段支路出现故障，或者检测结果出现异常，从而进一步保证检测的准确性。
实施例2：
本实施例提供一种温度检测电路，其结构如图2所示，与上述实施例1中温度检测电路的区别在于：本实施例所提供的温度检测电路，光电耦合器U2副边的阳极通过上拉电阻R6连接3.3V电源，阴极接地；光电耦合器U3边的阳极通过上拉电阻R7接3.3V电源，阴极接地；光电耦合器U4的阳极通过上拉电阻R8接3.3V电源，阴极接地；控制器连接光电耦合器U2、光电耦合器U3和光电耦合器U4的阳极。
本实施例所提供的温度检测电路，其工作原理为：
当控制器检测到OUT1信号为低电位信号且OUT2信号、OUT3信号为高电位信号时，或者均为高电位信号时，判断为被测器件的温度在正常范围内，不做任何处理；
当控制器检测到OUT1信号和OUT2信号为低电位信号，OUT3信号为高电位信号时，判断为被测器件的温度较高，此时向限流电路发送指令，对被测器件进行限流，防止被测器件的温度过高；
当控制器检测到OUT1信号、OUT2信号和OUT3信号均为低电位信号时，判断为被测器件的温度过高，此时向保护系统发送保护命令，启动系统的继电保护，防止由于被测器件的温度过高而烧毁。
发光二极管LED1的阳极连接光电耦合器U2副边的阳极，阴极通过下拉电阻R9接地；
发光二极管LED2的阳极连接光电耦合器U3副边的阳极，阴极通过下拉电阻R10接地；
发光二极管LED3的阳极连接光电耦合器U4副边的阳极，阴极通过下拉电阻R11接地。
当OUT1信号为低电位时，发光二极管LED1停止发光；当OUT2信号为低电位时，发光二极管LED2停止发光；当OUT3信号为低电位时，发光二极管LED3停止发光；根据各发光二极管的是否发光状态，可判断出被测器件所处的温度段。
实施例3：
本实施例提供一种温度检测电路，其结构如图3所示，与上述实施例1中温度检测电路的区别在于：采用开关管K1、开关管K2和开关管K3代替光电耦合器U2、光电耦合器U3和光电耦合器U4。开关管K1、开关管K2和开关管K3的控制极连接相应分压电路的分压点。
开关管K1的阳极连接3.3V的电源，阴极通过下拉电阻R6接地；开关管K2的阳极连接3.3V电源，阴极通过下拉电阻R7接地；开关管K3的阳极连接3.3V电源，阴极通过下拉电阻R8接地。控制器连接开关管K1、开关管K2和开关管K3的阴极。
发光二极管LED1的阳极连接开关管K1的阴极，阴极通过下拉电阻R9接地；
发光二极管LED2的阳极连接开关管K2的阴极，阴极通过下拉电阻R10接地；
发光二极管LED3的阳极连接开关管K3的阴极，阴极通过下拉电阻R11接地。
本实施例所提供的温度检测电路，其工作原理与实施例1中所提供的温度检测电路相同，当被测器件的温度升高时热敏电阻RNTC的阻值变小，温度检测支路中的电流增大，电压跟随器输入端的电压增大，输出端的电压也增大，当达到相应的电压值时开关管K1、开关管K2或开关管K3被触发。
当控制器检测到OUT1信号为高电位信号且OUT2信号、OUT3信号为低电位信号时，或者均为低电位信号时，判断为被测器件的温度在正常范围内，不做任何处理；
当控制器检测到OUT1信号和OUT2信号为高电位信号，OUT3信号为低电位信号时，判断为被测器件的温度较高，此时向限流电路发送指令，对被测器件进行限流，防止被测器件的温度过高；
当控制器检测到OUT1信号、OUT2信号和OUT3信号均为高电位信号时，判断为被测器件的温度过高，此时向保护系统发送保护命令，启动系统的继电保护，防止由于被测器件的温度过高而烧毁。
当OUT1信号为高电位时，发光二极管LED1点亮；当OUT2信号为高电位时，发光二极管LED2点亮；当OUT3信号为高电位时，发光二极管LED3点亮；根据各发光二极管点亮的状态，可判断出被测器件所处的温度段。
实施例4：
本实施例提供一种温度检测电路，其结构如图4所示，与实施例2中所提供的温度检测电路的区别在于：采用开关管K1、开关管K2和开关管K3代替光电耦合器U2、光电耦合器U3和光电耦合器U4。开关管K1、开关管K2和开关管K3的控制极连接相应分压电路的分压点。
开关管K1的阳极通过上拉电阻R6连接3.3V的电源，阴极接地；开关管K2的阳极通过上拉电阻R7连接3.3V电源，阴极接地；开关管K3的阳极通过上拉电阻R8连接3.3V电源，接地。控制器连接开关管K1、开关管K2和开关管K3的阳极。
发光二极管LED1的阳极连接开关管K1的阳极，阴极通过下拉电阻R9接地；
发光二极管LED2的阳极连接开关管K2的阳极，阴极通过下拉电阻R10接地；
发光二极管LED3的阳极连接开关管K3的阳极，阴极通过下拉电阻R11接地。
本实施例所提供的温度检测电路，其工作原理与实施例2中所提供的温度检测电路相同，当被测器件的温度升高时热敏电阻RNTC的阻值变小，温度检测支路中的电流增大，电压跟随器输入端的电压增大，输出端的电压也增大，当达到相应的电压值时开关管K1、开关管K2或开关管K3被触发。
当控制器检测到OUT1信号为低电位信号且OUT2信号、OUT3信号为高电位信号时，或者均为高电位信号时，判断为被测器件的温度在正常范围内，不做任何处理；
当控制器检测到OUT1信号和OUT2信号为低电位信号，OUT3信号为高电位信号时，判断为被测器件的温度较高，此时向限流电路发送指令，对被测器件进行限流，防止被测器件的温度过高；
当控制器检测到OUT1信号、OUT2信号和OUT3信号均为低电位信号时，判断为被测器件的温度过高，此时向保护系统发送保护命令，启动系统的继电保护，防止由于被测器件的温度过高而烧毁。
当OUT1信号为低电位时，发光二极管LED1停止发光；当OUT2信号为低电位时，发光二极管LED2停止发光；当OUT3信号为低电位时，发光二极管LED3停止发光；根据各发光二极管的是否发光状态，可判断出被测器件所处的温度段。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种温度检测电路，包括控制器和电压检测支路；所述电压检测支路包括热敏电阻和匹配电阻，热敏电阻与匹配电阻串联后的其中一端用于连接电源，另一端用于接地；
其特征在于，还包括至少两条分段支路；所述分段支路包括电控开关器件和分压电路，各分压电路的分压比不同，且各分压电路的其中一端连接热敏电阻，另一端用于接地；各分压电路的分压点连接相应电控开关器件的控制端，所述控制器连接各电控开关器件的阴极或阳极；
所述控制器还设置有用于连接被测器件限流电路的接口和用于连接被测器件过流保护系统的接口，所述控制器用于根据各电控开关器件阴极或阳极的电位信号向被测器件的限流电路和过流保护系统发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，还包括电压跟随器，电压跟随器的输入端连接所述热敏电阻，输出端连接各分压电路。
3.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述电控开关器件为光电耦合器，光电耦合器原边的阳极连接相应分压电路的分压点，阴极用于接地。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述光电耦合器副边的阳极用于连接电源，阴极用于接地，并且在阴极用于接地的线路上设置有下拉电阻；所述控制器连接各光电耦合器副边的阴极。
5.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述光电耦合器副边的阴极用于接地，阳极用于连接电源，且在阳极用于连接电源的线路上设置有上拉电阻；所述控制器连接各光电耦合器副边的阳极。
6.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述电控开关器件为开关管，开关管的控制极连接相应分压电路的分压点，阴极用于接地。
7.根据权利要求6所述的温度检测电路，其特征在于，所述开关管的阳极用于连接电源，阴极用于接地，并且在阴极用于接地的线路上设置有下拉电阻；所述控制器连接各开关管的阴极。
8.根据权利要求6所述的温度检测电路，其特征在于，所述开关管的阴极用于接地，阳极用于连接电源，且在阳极用于连接电源的线路上设置有上拉电阻；所述控制器连接各开关管的阳极。
9.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，各分段支路分别设置有相应的指示支路，各指示支路中包括相应发光二极管，各发光二极管的阳极连接相应分段支路中电控开关器件用于连接控制器的一端，阴极用于接地。
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