CN115335671A - 温度检测电路 - Google Patents
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Abstract
温度检测电路(100)具备:温度传感器(2),根据温度的变化而电阻值发生变化;交流电源(3),将交流电力供给到温度传感器(2);谐振电路(8),连接于温度传感器(2),在被供给谐振频率的交流电力时,阻抗成为极值;以及电压检测电路(5),检测被施加到与交流电源(3)连接的多个元件中的任意元件的电压。谐振电路(8)中的谐振频率与交流电力的频率被设定成相互一致。
Description
技术领域
本公开涉及温度检测电路。
背景技术
作为温度检测电路,例如已知有作为温度传感器而包括热敏电阻的结构。在该温度检测电路中,使用直流电源、交流电源对热敏电阻施加电压,测定热敏电阻的电阻值,从而能够检测热敏电阻的温度。例如,在日本特开昭62-291558号公报(专利文献1)中,公开有如下温度检测电路,该温度检测电路包括用于湿度传感器的温度补偿的热敏电阻,构成为能够通过来自交流电源的电力供给来进行温度的检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭62-291558号公报
发明内容
如上所述的包括热敏电阻等温度传感器的温度检测电路例如有时被搭载于在电力变换装置等的电力变换时进行开关动作的功率半导体。已知当在该功率半导体中进行开关动作时,产生强力的电磁噪声。为了提高针对该电磁噪声的温度检测电路的噪声耐量,例如考虑将电源电压设定得高。
然而,当增高电源电压时,有时温度传感器的自加热所致的温度上升增加,基于检测电路检测的检测温度的误差变大。这是因为通过增高电源电压,从而温度传感器中的消耗电力增加,温度传感器的自加热所致的温度上升量增加。
本公开是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供抑制温度传感器的自加热所引起的温度的检测误差的扩大的温度检测电路。
本公开涉及温度检测电路。温度检测电路具备:温度传感器,根据温度的变化而电阻值发生变化;交流电源,将交流电力供给到温度传感器;谐振电路,连接于温度传感器,在被供给谐振频率的交流电力时,阻抗成为极值;以及电压检测电路,检测被施加到与交流电源连接的多个元件中的任意元件的电压,使用检测到的电压来检测温度传感器的温度。谐振电路中的谐振频率与交流电力的频率被设定成相互一致。
根据本公开,例如,当在谐振频率下阻抗成为极小值的情况下,即使在谐振频率以外的频带的噪声分量被重叠到温度传感器的输出的情况下,也能够抑制对检测结果产生噪声分量的影响。由此,无需将交流电力的输出电压设定得高,就能够提高噪声耐量。进而,由于不要求将交流电力的输出电压设定得高,所以能够抑制温度传感器的自加热所引起的误差的扩大。
附图说明
图1是示出实施方式1的温度检测电路的结构的电路图。
图2是示出针对实施方式1的研究例的温度检测电路的结构的电路图。
图3是示出搭载有实施方式2的温度检测电路的逆变器的结构的电路图。
图4是用于说明实施方式2的逆变器的动作的图。
图5是示出由于实施方式2的逆变器的动作而产生的电磁噪声的频率频谱的图。
图6是示出实施方式3的温度检测电路的结构的电路图。
图7是示出实施方式3中的电源电压的变化和被施加到温度传感器以及分压电阻的电压的变化的图。
图8是示出实施方式4的温度检测电路的结构的电路图。
图9是示出实施方式4中的温度传感器的电阻值、被施加到电感器的电压以及频率的关系的图。
图10是示出实施方式5的温度检测电路的结构的电路图。
图11是示出实施方式6的温度检测电路的结构的电路图。
图12是示出实施方式6中的温度传感器的电阻值、被施加到温度传感器的电压以及频率的关系的图。
符号说明
1:功率半导体;2:温度传感器;3、27:交流电源;4:分压电阻;5:电压检测电路;6:电感器;7:电容器;8、28:谐振电路;9:直流高压电源;10:IGBT;11:负载;12:调制波指令器;13:载波指令器;14:比较器;15:反转器;16:逆变器输出端子;20:第1频带;21:第2频带;22:第3频带;23:半桥逆变器电源;24:直流电源;25、26:MOSFET;100、102、106、108、110、112:温度检测电路;104:逆变器。
具体实施方式
以下,参照附图,详细地说明本公开的实施方式。此外,对图中相同或者相当部分附加相同的符号,原则上不重复其说明。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的温度检测电路100的结构的电路图。如图1所示,温度检测电路100将功率半导体1作为温度的检测对象。温度检测电路100具备温度传感器2、交流电源3、分压电阻4、电压检测电路5以及谐振电路8。
温度传感器2由根据温度的变化而电阻值R1发生变化的元件构成。温度传感器2例如由根据温度的变化而电阻值发生变化的热敏电阻等无源元件构成。温度传感器2例如搭载于设置于在电气设备的电力控制中利用的功率模块以及半导体器件等的功率半导体1的内部。功率半导体1例如用于逆变器等电力变换装置。交流电源3连接于温度传感器2的一端。谐振电路8连接于温度传感器2的另一端。
交流电源3构成为将交流电力供给到温度传感器2。交流电源3构成为输出预先决定的频率的交流电力。交流电源3例如输出将预先决定的振幅V1作为最大值的交流电压。预先决定的频率例如被设定为与后述谐振电路8中的谐振频率一致。
谐振电路8是在被供给谐振频率的交流电力时阻抗成为极值的谐振电路。在实施方式1中,谐振电路8是电感器6和电容器7串联地连接于交流电源3而构成的LC串联谐振电路。具体而言,谐振电路8是电感器6的一端与电容器7的一端连接而构成的。电感器6的另一端连接于温度传感器2的另一端。电容器7的另一端连接于分压电阻4的一端。在这样的谐振电路8中,在被供给谐振频率的交流电力时阻抗成为极小值。在实施方式1中构成谐振电路8的多个元件包括电感器6和电容器7。
分压电阻4是在温度传感器2的温度的计算中利用的无源元件。分压电阻4的另一端连接于交流电源3。分压电阻4具有预先决定的电阻值R2。
电压检测电路5与分压电阻4并联地连接。电压检测电路5检测被施加到分压电阻4的交流电压的振幅V2。能够使用由电压检测电路5检测到的交流电压的振幅V2来计算温度传感器2的电阻值R1。此外,温度传感器2的电阻值R1的计算例如既可以在电压检测电路5中进行,也可以使用未图示的运算装置进行。在实施方式1中与交流电源3连接的多个元件包括温度传感器2、电感器6、电容器7以及分压电阻4。电压检测电路5检测被施加到与交流电源3连接的多个元件中的分压电阻4的电压。
例如,以使从交流电源3输出的交流电压的预先决定的频率与谐振电路8中的谐振频率一致的方式被设定,所以谐振电路8的电感器6和电容器7由于谐振现象而抵消彼此的电压下降。其结果,从交流电源3输出的交流电压看上去成为被温度传感器2和分压电阻4分压的状态。因此,根据交流电源3输出的交流电压的振幅V1、被施加到分压电阻4的交流电压的振幅V2、温度传感器2的电阻值R1以及分压电阻4的电阻值R2,依照分压定律,以下的式(1)成立。
V2=V1×R2/(R1+R2)…(1)
因此,能够根据将式(1)进行变形而计算出的以下的式(2)来计算电阻值R1。
R1=R2×(V1-V2)/V2…(2)
使用计算出的电阻值R1以及电阻值R1与温度的预先决定的关系,获取温度传感器2的温度。电阻值R1与温度的预先决定的关系例如通过映射或者函数等示出。映射或者函数等例如预先存储于存储器等。
关于具有如以上那样的结构的实施方式1的温度检测电路100的动作以及作用效果,边与作为针对实施方式1的研究例而图2示出的温度检测电路102的结构进行比较边进行说明。
图2是示出针对实施方式1的研究例的温度检测电路102的结构的电路图。图2的温度检测电路102与图1所示的温度检测电路100相比,不同点在于不具有谐振电路8。关于温度检测电路102的其它结构,具有与图1的温度检测电路100相同的结构,对相同的结构附加相同的参照符号。因此,不重复其详细的说明。
设想温度检测电路100以及温度检测电路102例如都搭载于在电力变换装置等的电力变换时进行开关动作的功率半导体1的情况。已知当在使用该功率半导体1的电力变换装置中进行开关动作时,产生强力的电磁噪声。
因此,在温度检测电路102中,如上所述,在使用分压定律来获取温度传感器2的电阻值R1的情况下,有时在获取被施加到分压电阻4的交流电压的振幅V2时受到电磁噪声的影响。其结果,在温度检测电路102中,检测精度有时恶化。因此,例如,考虑将从作为外部电源的交流电源3输出的交流电压设定得高,从而减小噪声分量的影响,提高噪声耐量。
然而,当增高从交流电源3输出的交流电压时,有时温度传感器2的自加热所致的温度上升增加,检测温度的误差扩大。这是因为通过增高从交流电源3输出的交流电压,从而温度传感器2中的消耗电力增加,温度传感器2的自加热所致的温度上升量增加,增加的温度上升量被追加到检测对象的温度。
图1所示的温度检测电路100除了具备温度检测电路102所具有的结构以外,还具备谐振电路8。另外,谐振电路8中的谐振频率与交流电力的频率被设定成相互一致。
在谐振电路8是串联谐振电路的情况下,在谐振频率下,阻抗成为极小(最小)。即,谐振频率以外的频带的阻抗变得比谐振频率下的阻抗大。因此,即使在谐振频率以外的频带的噪声分量重叠到温度传感器的输出的情况下,也能够抑制对检测结果产生噪声分量的影响。
如以上那样,根据实施方式1的温度检测电路100,在谐振电路是串联谐振电路的情况下,能够在谐振频率下使阻抗成为极小。因此,即使在谐振频率以外的频带的噪声分量重叠到温度传感器的输出的情况下,也能够抑制对检测结果产生噪声分量的影响。由此,无需将交流电力的输出电压设定得高,就能够提高噪声耐量。进而,由于不要求将交流电力的输出电压设定得高,所以能够抑制温度传感器的自加热所引起的误差的扩大。因而,能够提供抑制温度传感器的自加热所引起的温度的检测误差的扩大的温度检测电路。
此外,谐振电路8的谐振频率例如最好被设定为与包括电磁噪声的频率的频带不同的频率。如果这样做,则能够进一步提高噪声耐量。另外,谐振电路8的电感器6的电感以及电容器7的容量最好以成为所设定的谐振频率的方式被设定。
(实施方式1的变形例)
在实施方式1中,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而进行了说明,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
在实施方式1中,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而进行了说明,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式1中,关于谐振电路8,以由电感器6以及电容器7等无源元件构成的情况为一个例子而进行了说明,但谐振电路8也可以由使用了具有同等的功能的有源元件的公知的滤波器(例如,低通滤波器、高通滤波器或者带通滤波器等)构成。
进而,在实施方式1中,以交流电源3是能够供给恒定的电压的电压源的情况为一个例子而进行了说明,但交流电源3也可以是能够供给恒定的电流的电流源。
进而,在实施方式1中,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而进行了说明,但也可以搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
实施方式2.
在上述实施方式1中,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的情况为一个例子而进行了说明,但在实施方式2中,说明功率半导体1被用作作为电力变换装置的逆变器的开关器件的情况下的逆变器的结构和谐振电路8中的谐振频率的具体的设定方法。
图3是示出搭载有实施方式2的温度检测电路100的逆变器104的结构的电路图。
如图3所示,逆变器104是单相逆变器,具备功率半导体1和直流高压电源9。逆变器104使用功率半导体1将从直流高压电源9供给的直流电压变换为交流电压,并输出到负载11。此外,图3所示的温度检测电路100具有与图1所示的温度检测电路100同样的结构。对相同的结构附加相同的参照符号。因此,不重复其详细的说明。
功率半导体1是包括两个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)10和逆变器输出端子16的功率模块。此外,FWD(Free Wheeling Diode,续流二极管)反并联地连接于两个IGBT10的各个IGBT10。
两个IGBT10各自依照向栅极电极的指令信号的输入而进行开关动作。针对两个IGBT10各自的指令信号由调制波指令器12、载波指令器13、比较器14以及反转器15生成。
调制波指令器12输出表示逆变器104的动作频率的调制波。载波指令器13输出三角波。比较器14比较从调制波指令器12输出的调制波和从载波指令器13输出的三角波的高度,例如,在调制波比三角波高的情况下输出导通信号,在调制波比三角波低的情况下输出截止信号。反转器15使从比较器14输出的信号反转。即,在反转器15中,从比较器14输出的信号中的导通信号的输出期间成为截止信号的输出期间,截止信号的输出期间成为导通信号的输出期间。
从比较器14输出的信号(正逻辑)作为指令信号而输入到两个IGBT10中的任意一方的栅极电极。从反转器15输出的信号(负逻辑)作为指令信号而输入到两个IGBT10中的任意另一方的栅极电极。
逆变器104通过遵循上述指令信号的两个IGBT10的开关动作将从逆变器输出端子16得到的交流电力供给到负载11。
图4是用于说明实施方式2的逆变器104的动作的图。图4的LN1表示调制波的波形的一个例子。图4的LN2表示三角波的波形的一个例子。图4的LN3表示逆变器104的输出电压的变化。
在比较器14中比较图4的LN1所示的从调制波指令器12输出的调制波和图4的LN2所示的从载波指令器13输出的载波,在载波的大小比调制波的大小大的情况下,如图4的LN3所示,逆变器104的输出电压成为正。另外,在载波的大小比调制波的大小小的情况下,逆变器104的输出电压成为零。
这样,逆变器104的动作根据调制波与载波的大小关系而成立,由于逆变器104的动作而产生的频率是根据调制波的频率和载波的频率来确定的。
图5是示出由于实施方式2的逆变器104的动作而产生的电磁噪声的频率频谱的图。
电磁噪声的频率频谱包括在调制波的整数倍次的附近的频带中具有基于载波的一定的大小的频谱。例如,在图5中,例如示出调制波的n倍的频率附近的第1频带20和调制波的n+1倍频率附近的第2频带21。
在该情况下,第1频带20与第2频带21之间的第3频带22是不产生电磁噪声的频带。因此,通过将温度检测电路100的谐振电路8的谐振频率和交流电源3的频率设定在第3频带22内,从而能够避开电磁噪声所致的影响占主导的频带进行选择。例如,以使谐振电路8中的谐振频率成为第3频带22内的频率的方式设定谐振电路8的电感器6的电感和电容器7的容量。谐振电路8的电感器6的电感和电容器7的容量既可以在设计上被设定,或者也可以在实验上适当地被设定。
即,相对于在第1频带20以及第2频带21产生的电磁噪声,构成谐振电路8的电感器6或者电容器7呈现高的阻抗,从而能够使得在电压检测电路5中由于功率半导体1的动作而产生的电磁噪声不被施加。另一方面,从交流电源3施加到电压检测电路5的交流电压具有与谐振频率一致的频率,与实施方式1的温度检测电路100相比,能够进一步增高抗电磁噪声量。因此,无需为了提高噪声耐量而增加在交流电源3中生成的电压、电流,所以能够抑制温度传感器2的自发热。进而,例如,与电磁噪声的耐量增加的量相应地,将在交流电源3中生成的电压、电流设定得更小,从而能够使自发热下降,缩小检测误差。
(实施方式2的变形例)
在实施方式2中,设为功率半导体1包括两个IGBT10而进行了说明,但也可以代替IGBT10而例如包括MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)等其它有源元件。
进而,在实施方式2中,以将功率半导体1应用于单相逆变器的情况为一个例子而进行了说明,但能够应用于各种电力变换装置。
进而,在实施方式2中,与实施方式1同样地,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
进而,在实施方式2中,与实施方式1同样地,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而示出,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式2中,与实施方式1同样地,关于谐振电路8,以由电感器6以及电容器7等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但谐振电路8也可以由使用了具有同等的功能的有源元件的公知的滤波器构成。
进而,在实施方式2中,与实施方式1同样地,以交流电源3是能够供给恒定的电压的电压源的情况为一个例子而示出,但也可以是能够供给恒定的电流的电流源。
进而,在实施方式2中,与实施方式1同样地,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而示出,但也可以被搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
实施方式3.
在上述实施方式1中,以作为电源而使用了交流电源3的情况为一个例子而进行了说明,但在实施方式3中,说明作为电源而使用半桥逆变器电源23的情况下的温度检测电路的结构以及动作。
图6是示出实施方式3的温度检测电路106的结构的电路图。图6所示的温度检测电路106与图1所示的温度检测电路100相比,不同点在于代替交流电源3而具备半桥逆变器电源23。关于除此以外的结构,与图1所示的温度检测电路100的结构相同。对相同的结构附加相同的参照符号。因此,不重复其详细的说明。
半桥逆变器电源23例如包括直流电源24和两个MOSFET25、26。直流电源24连接于MOSFET25的漏极。MOSFET25的源极与MOSFET26的漏极连接,温度传感器2的一端连接于MOSFET25的源极与MOSFET26的漏极之间。分压电阻4的另一端连接于MOSFET26的源极。在两个MOSFET25、26中,以在一方成为导通状态而另一方成为截止状态的第1状态与一方成为截止状态而另一方成为导通状态的第2状态之间切换状态的方式进行开关动作。开关动作的频率被设定成与谐振电路8的谐振频率一致。半桥逆变器电源23通过开关动作来输出包含矩形波的电压波形。
图7是示出实施方式3中的电源电压的变化和被施加到温度传感器2以及分压电阻4的电压的变化的图。图7的LN4表示半桥逆变器电源23的输出电压的变化的一个例子。图7的LN5表示被施加到温度传感器2以及分压电阻4的电压的变化的一个例子。
如图7的LN4所示,当在两个MOSFET25、26中进行开关动作时,成为输出直流电源24的电压的状态和电压为零的状态被交替地切换的状态。关于半桥逆变器电源23的输出电压,由谐振电路8仅抽取基本频率(谐振频率)分量的电压。因此,如图7的LN5所示,被施加到温度传感器2和分压电阻4的电压的波形成为正弦波形。
因此,在谐振电路8是串联谐振电路的情况下,在谐振频率下,阻抗成为极小(最小)。即,谐振频率以外的频带的阻抗变得比谐振频率下的阻抗大。因此,即使在谐振频率以外的频带的噪声分量被重叠到温度传感器的输出的情况下,也能够抑制对检测结果产生噪声分量的影响。
如以上那样,根据实施方式3的温度检测电路106,即使在谐振频率以外的频带的噪声分量被重叠到温度传感器2的输出的情况下,也能够抑制对检测结果产生噪声分量的影响。由此,无需将交流电力的输出电压设定得高,就能够提高噪声耐量。进而,由于不要求将交流电力的输出电压设定得高,所以能够抑制温度传感器的自加热所引起的误差的扩大。因而,能够提供抑制温度传感器的自加热所引起的温度的检测误差的扩大的温度检测电路。
进而,当使电源电压成为矩形波时,被施加到温度传感器2和分压电阻4的电压变得比半桥逆变器电源23的输出电压的振幅大,所以能够使半桥逆变器电源23的输出电压比在实施方式1中使用的交流电源3的电压小。
(关于实施方式3的变形例)
在实施方式3中,以作为构成半桥逆变器电源23的半导体而使用MOSFET25、26的情况为一个例子而进行了说明,但半桥逆变器电源23例如也可以使用双极型晶体管等其它有源元件而构成。
进而,在实施方式3中,与实施方式1同样地,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
进而,在实施方式3中,与实施方式1同样地,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而示出,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式3中,与实施方式1同样地,关于谐振电路8,以由电感器6以及电容器7等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但谐振电路8也可以由使用了具有同等的功能的有源元件的公知的滤波器构成。
进而,在实施方式3中,与实施方式1同样地,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而示出,但也可以被搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
实施方式4.
在上述实施方式1中,说明了能够从在包括温度传感器2和分压电阻4的电路结构中使用分压定律计算出的温度传感器2的电阻值R1检测温度的温度检测电路100的结构以及动作,但在实施方式4中,说明使用谐振电路8的电感器6中的电压下降量来检测温度的温度检测电路的结构以及动作。
图8是示出实施方式4的温度检测电路108的结构的电路图。图8所示的温度检测电路108与图1所示的温度检测电路100相比,不同点在于:不具有分压电阻4;以及电压检测电路5检测被施加到谐振电路8的电感器6的电压。关于除此以外的结构,除了以下说明的情况之外,与图1所示的温度检测电路100的结构相同。对相同的结构附加相同的参照符号。因此,不重复其详细的说明。
如图8所示,电压检测电路5并联地连接于电感器6。在实施方式4中与交流电源3连接的多个元件包括温度传感器2、电感器6以及电容器7。电压检测电路5检测被施加到与交流电源3连接的多个元件中的电感器6的电压。由电压检测电路5检测到的电压表示电感器6中的电压下降量,表示根据温度传感器2的电阻值R1而不同的值。因此,例如,通过实验等使表示电感器6的电压下降量与电阻值R1的关系的映射等或者表示电压下降量与温度的关系的映射等变得适合,从而能够从电压下降量检测温度传感器2的温度。
图9是示出实施方式4中的温度传感器2的电阻值R1、被施加到电感器6的电压以及频率的关系的图。图9的LN6表示温度传感器2的电阻值R1是Ra的情况下的被施加到电感器6的电压与频率的关系。图9的LN7表示温度传感器2的电阻值R1是Rb(>Ra)的情况下的被施加到电感器6的电压与频率的关系。图9的LN8表示温度传感器2的电阻值R1是Rc(>Rb)的情况下的被施加到电感器6的电压与频率的关系。
如图9所示,在温度传感器2的电阻值R1是Ra、Rb以及Rc中的任意的值的情况下,在谐振频率下谐振电路8的阻抗也成为极小,所以被施加到电感器6的电压成为极大。
如图9所示,温度传感器2的电阻值R1是Ra的情况下的电压下降量(图9的LN6)与温度传感器2的电阻值R1是Rb的情况以及温度传感器2的电阻值R1是Rc的情况相比,谐振频率下的电感器6的电压下降量大。
另外,在温度传感器2的电阻值R1是Rb的情况下,与温度传感器2的电阻值R1是Rc的情况相比,谐振频率下的电感器6的电压下降量大。
进而,在温度传感器2的电阻值R1是Rc的情况下,与温度传感器2的电阻值R1是Ra的情况以及温度传感器2的电阻值R1是Rb的情况相比,谐振频率下的电感器6的电压下降量小。
如图9所示,在电感器6中的电压下降量与温度传感器2的电阻值R1之间具有相关关系,所以通过实验等使表示电感器6的电压下降量与电阻值的关系的映射等变得适合,从而能够从电压下降量检测温度传感器2的电阻值R1。因此,能够使用映射等,根据温度传感器2的电阻值R1计算温度传感器2的温度。或者,也可以通过实验等使表示电感器6的电压下降量与温度传感器2的温度的关系的映射等变得适合,从而从电压下降量检测温度传感器2的温度。
进而,通过比较谐振频率下的电感器6的电压下降量,从而电压下降量之差变得比其它频带大,所以能够使温度的检测精度变得更高。
进而,与实施方式1的温度检测电路相比,能够省略分压电阻4,所以能够实现电路的小型化。
(关于实施方式4的变形例)
在实施方式4中,与实施方式1同样地,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
进而,在实施方式4中,与实施方式1同样地,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而示出,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式4中,与实施方式1同样地,以交流电源3是能够供给恒定的电压的电压源的情况为一个例子而示出,但也可以是能够供给恒定的电流的电流源。
进而,在实施方式4中,与实施方式1同样地,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而示出,但也可以被搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
实施方式5.
在上述实施方式1中,说明了能够从在包括温度传感器2和分压电阻4的电路结构中使用分压定律计算出的温度传感器2的电阻值检测温度的温度检测电路100的结构以及动作,但在实施方式5中,说明使用谐振电路8的电容器7中的电压下降量来检测温度的温度检测电路的结构以及动作。
图10是示出实施方式5的温度检测电路110的结构的电路图。
图10所示的温度检测电路110与图1所示的温度检测电路100相比,不同点在于:不具有分压电阻4;电压检测电路5检测被施加到谐振电路8的电容器7的电压;以及电感器6与电容器7的位置相反。关于除此以外的结构,除了以下说明的情况之外,与图1所示的温度检测电路100的结构相同。对相同的结构附加相同的参照符号。因此,不重复其详细的说明。
如图10所示,电压检测电路5并联地连接于电容器7。在实施方式5中与交流电源3连接的多个元件包括温度传感器2、电感器6以及电容器7。电压检测电路5检测被施加到与交流电源3连接的多个元件中的电容器7的电压。由电压检测电路5检测到的电压表示电容器7中的电压下降量,表示根据温度传感器2的电阻值R1而不同的值。因此,例如,通过实验等使表示电容器7的电压下降量与电阻值R1的关系的映射等或者表示电压下降量与温度的关系的映射等变得适合,从而能够从电压下降量检测温度传感器2的温度。
此外,实施方式5中的温度传感器2的电阻值R1、被施加到电容器7的电压以及频率的关系是与图9所示的实施方式4中的温度传感器2的电阻值R1、被施加到电感器6的电压以及频率的关系同样的关系。因此,不重复其详细的说明。
如果这样做,则具有电容器7中的电压下降量与温度传感器2的电阻值R1的相关关系,所以通过实验等使表示电容器7的电压下降量与电阻值R1的关系的映射等变得适合,从而能够从电压下降量检测温度传感器2的电阻值R1。因此,能够使用映射等,根据温度传感器2的电阻值R1计算温度传感器2的温度。或者,也可以通过实验等使表示电容器7的电压下降量与温度传感器2的温度的关系的映射等变得适合,从而从电压下降量检测温度传感器2的温度。
进而,通过比较谐振频率下的电容器7的电压下降量,从而电压下降量之差变得比其它频带大,所以能够使温度的检测精度变得更高。
进而,与实施方式1的温度检测电路相比,能够省略分压电阻4,所以能够实现电路的小型化。
另外,在实施方式5的温度检测电路110中,具有电容器7将比谐振频率大的频带的信号(噪声分量)进行旁通的效果。因而,在由数字电路构成电压检测电路5的情况或者由数字电路构成对电压检测电路5的输出进行处理的电路的情况下,能够防止混叠。
(关于实施方式5的变形例)
在实施方式5中,与实施方式1同样地,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
进而,在实施方式5中,与实施方式1同样地,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而示出,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式5中,与实施方式1同样地,以交流电源3是能够供给恒定的电压的电压源的情况为一个例子而示出,但也可以是能够供给恒定的电流的电流源。
进而,在实施方式5中,与实施方式1同样地,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而示出,但也可以被搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
实施方式6.
在上述实施方式1~5中,以谐振电路8是串联谐振电路的情况为一个例子而进行了说明,但在实施方式6中,说明谐振电路8不是串联谐振电路而是并联谐振电路的情况下的温度检测电路的结构以及动作。
图11是示出实施方式6的温度检测电路112的结构的电路图。图11所示的温度检测电路112具备温度传感器2、电压检测电路5、交流电源27以及谐振电路28。
温度传感器2具有与在上述实施方式1中说明的温度传感器2同样的结构。因此,不重复其详细的说明。
电压检测电路5与温度传感器2并联地连接。电压检测电路5检测被施加到温度传感器2的交流电压的振幅V3。在实施方式6中与交流电源3连接的多个元件包括温度传感器2、电感器6以及电容器7。电压检测电路5检测被施加到与交流电源3连接的多个元件中的温度传感器2的电压。
谐振电路28是在被供给谐振频率的交流电力时阻抗成为极值的谐振电路。在实施方式6中,谐振电路28是电感器6和电容器7并联地连接于交流电源27而构成的LC并联谐振电路。具体而言,谐振电路28是电感器6的一端与电容器7的一端连接而构成的。电感器6的另一端连接于温度传感器2的另一端。电容器7的另一端连接于温度传感器2的一端。交流电源27连接于电感器6与电容器7的连接点以及电容器7的另一端。在这样的谐振电路28中,在被供给谐振频率的交流电力时,阻抗成为极大值。在实施方式6中构成谐振电路8的多个元件包括电感器6和电容器7。
交流电源27构成为将交流电力供给到温度传感器2。交流电源27是能够使频率变化的交流电源。
在图11所示的温度检测电路112中,具有在温度传感器2的电阻值发生变化的情况下谐振电路28中的谐振频率发生变化的特性。更具体而言,温度传感器2的电阻值越大,则温度检测电路112中的谐振频率越低。另外,温度传感器2的电阻值越小,则温度检测电路112中的谐振频率越高。这是由于温度传感器2和电感器6串联地连接于交流电源27而引起的。
图12是示出实施方式6中的温度传感器2的电阻值R1、被施加到温度传感器2的电压以及频率的关系的图。图12的LN9表示温度传感器2的电阻值R1是Rd的情况下的被施加到温度传感器2的电压与频率的关系。图12的LN10表示温度传感器2的电阻值R1是Re(>Rd)的情况下的被施加到温度传感器2的电压与频率的关系。图12的LN11表示温度传感器2的电阻值R1是Rf(>Re)的情况下的被施加到温度传感器2的电压与频率的关系。
如图12所示,在温度传感器2的电阻值R1是Rd、Re以及Rf中的任意的值的情况下,在谐振频率下谐振电路28的阻抗也成为极大,所以被施加到温度传感器2的电压成为极小。此时,如图12的LN9、LN10以及LN11所示,温度传感器2的电阻值R1越小,则被施加到温度传感器2的电压成为极小的频率(谐振频率)以及极值越大。进而,温度传感器2的电阻值R1越大,则谐振频率以及极值越小(参照图12的虚线)。
即,在谐振频率与温度之间,具有相关关系,所以通过实验等使表示谐振频率与温度的关系的映射等变得适合,从而能够从谐振频率检测温度传感器2的温度。
因此,例如,使从交流电源27输出的交流电压的频率变化,确定由电压检测电路5检测到的电压的极值。将与所确定的极值对应的频率确定为谐振频率。能够使用所确定的谐振频率和上述映射来检测温度传感器2的温度。
(关于实施方式6的变形例)
在实施方式6中,设为确定被施加到温度传感器2的电压成为极小的谐振频率,从表示所确定的谐振频率与温度的关系的映射等检测温度传感器2的温度而进行了说明,但在成为极小的电压的值与温度之间也具有相关关系,所以通过实验等使表示成为极小的值与温度的关系的映射等变得适合,从而能够从极小值检测温度传感器2的温度。
因此,例如,使从交流电源27输出的交流电压的频率变化,确定由电压检测电路5检测到的电压的极值。能够使用所确定的极值和上述映射来检测温度传感器2的温度。
进而,在实施方式6中,关于谐振电路28,以由电感器6以及电容器7等无源元件构成的情况为一个例子而进行了说明,但谐振电路28也可以由使用了具有同等的功能的有源元件的公知的滤波器构成。
进而,在实施方式6中,以交流电源27是能够供给恒定的电压的电压源的情况为一个例子而进行了说明,但交流电源27也可以是能够供给恒定的电流的电流源。
进而,在实施方式6中,与实施方式1同样地,关于温度传感器2,以由热敏电阻等无源元件构成的情况为一个例子而示出,但例如也可以由根据温度变化而正向电压发生变化的二极管等有源元件构成。
进而,在实施方式6中,与实施方式1同样地,关于电感器6以及电容器7,以另行设定部件的情况为一个例子而示出,但例如也可以使用存在于功率半导体1的内外的寄生元件。
进而,在实施方式6中,与实施方式1同样地,以温度传感器2被搭载于功率半导体1的内部的情况为一个例子而示出,但也可以被搭载于功率半导体1的外部,作为温度的检测对象,并不特别限定于功率半导体1。
此外,上述变形例也可以将其全部或者一部分适当地进行组合而实施。
本次公开的实施方式应被认为在所有的点是例示,而不是限制性的。本公开的范围不是通过上述说明示出,而是通过权利要求书示出,意图包括与权利要求书等同的意义以及范围内的所有的变更。
Claims (10)
1.一种温度检测电路,具备:
温度传感器,根据温度的变化而电阻值发生变化;
交流电源,将交流电力供给到所述温度传感器;
谐振电路,连接于所述温度传感器,在被供给谐振频率的交流电力时,阻抗成为极值;以及
电压检测电路,检测被施加到与所述交流电源连接的多个元件中的任意元件的电压,使用检测到的电压来检测所述温度传感器的温度,
所述谐振电路中的谐振频率与所述交流电力的频率被设定成相互一致。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路,其中,
所述谐振电路包括构成所述谐振电路的多个元件串联地连接于所述交流电源而成的串联谐振电路,
所述温度检测电路还具备与所述谐振电路串联地连接的分压电阻,
所述电压检测电路与所述分压电阻并联地连接。
3.根据权利要求2所述的温度检测电路,其中,
所述谐振电路包括电感器和电容器。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路,其中,
所述电感器和所述电容器串联地连接于所述交流电源,
所述电压检测电路与所述电感器并联地连接。
5.根据权利要求3所述的温度检测电路,其中,
所述电感器和所述电容器串联地连接于所述交流电源,
所述电压检测电路与所述电容器并联地连接。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的温度检测电路,其中,
所述交流电源输出包括矩形波的电压波形。
7.根据权利要求1所述的温度检测电路,其中,
所述谐振电路包括构成所述谐振电路的多个元件并联地连接于所述交流电源而成的并联谐振电路,
所述电压检测电路与所述温度传感器并联地连接。
8.根据权利要求7所述的温度检测电路,其中,
所述谐振电路包括电感器和电容器。
9.根据权利要求7或者8所述的温度检测电路,其中,
所述交流电源构成为使所述交流电力的频率可变,
所述电压检测电路将检测到的电压成为极值的所述交流电力的频率作为所述谐振频率,使用所述极值和所述谐振频率中的任意方检测所述温度传感器的温度。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的温度检测电路,其中,
所述温度传感器被搭载于功率半导体,
所述交流电源输出与由于所述功率半导体的动作而产生的电磁噪声的频率不同的频率的所述交流电力。
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