CN116170019B - 一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热敏半导体以及电子电路领域，提供了一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件，包括数据采集电路、信号放大电路、稳定输出电路，所述数据采集电路的信号输出端和所述信号放大电路的信号输入端连接，所述数据采集电路将混合变量与环境变量差分后将目标器件数据发送到所述信号放大电路，所述信号放大电路的信号输出端和所述稳定输出电路的信号输入端连接，所述信号放大电路将目标器件数据进行放大并传输到所述稳定输出电路，通过所述稳定输出电路稳压输出目标器件数据；本发明可实现一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件。
Description
技术领域
本发明涉及热敏半导体以及电子电路领域，具体而言，涉及一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件。
背景技术
在社会经济和科学技术水平不断提升的今天，电子产品也逐渐进入到人们的视线之中，在人们的日常生产生活过程中的应用范围不断的增加，散热系统也成为电子产品重要的内部构成部件，而如何能更加准确，快速的监测电子产品的温度成为衡量产品本身性能的重要依据，目前，现有的大功率散热器在使用过程中，虽然也会监测电子器件温度的变化，但是其总是存在监测精度偏低，监测速率较慢等原因，现有技术采用热偶放大器为核心，检测范围有限，难以检测到0℃以下的温度变化，而采用运算放大器为核心可以实现低温零漂的微弱信号的放大，但结构复杂，抗干扰能力较弱。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种测温广、精度高、抗干扰能力强、结构简单的基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件，包括数据采集电路、信号放大电路、稳定输出电路，所述数据采集电路的信号输出端和所述信号放大电路的信号输入端连接，所述数据采集电路将混合变量与环境变量差分后将目标器件数据发送到所述信号放大电路，所述信号放大电路的信号输出端和所述稳定输出电路的信号输入端连接，所述信号放大电路将目标器件数据进行放大并传输到所述稳定输出电路，通过所述稳定输出电路稳压输出目标器件数据。
进一步的，所述数据采集电路包括混合变量采集电路、环境变量采集电路、数据差分电路、数据处理电路，所述混合变量采集电路和所述环境变量采集电路的输出端分别和所述数据差分电路的输入端连接，所述数据差分电路的输出端和所述数据处理电路的输入端连接。
进一步的，所述混合变量采集电路包括第一半导体热敏电阻、第一电感、第一上拉电阻、第一限流电阻、第一LC滤波电路，所述第一半导体热敏电阻R2的一端和电源连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端和检测端连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端经第一电感L2和所述第一上拉电阻R3的一端连接，所述第一上拉电阻R3的另一端和电源连接，所述第一上拉电阻R3的一端经所述第一限流电阻R3-1和所述第一LC滤波电路L1、C1的中端连接，所述第一LC滤波电路中L1的另一端和电源连接，所述第一LC滤波电路中C1的另一端和地连接。
进一步的，所述环境变量采集电路包括第二半导体热敏电阻、第一二极管、第一稳压二极管、第一MOS管、第二限流电阻、第一RC滤波电路，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端和检测端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端和地连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端经所述第一二极管D1的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端分别和所述第一稳压二极管D5的阳极、所述第一MOS管Q4的源极连接，所述第一稳压二极管D5的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第一MOS管Q4的栅极和所述第二限流电阻R8的另一端连接，所述第一RC滤波中R9、C5的两端分别和所述第二限流电阻R8的一端、所述第一MOS管Q4的漏极连接。
进一步的，所述数据差分电路包括第一肖特基二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二二极管、第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管D3的阴极和电源连接，所述第一肖特基二极管D3的阳极和地连接，所述第一电阻R10的一端和所述混合变量采集电路的输出端连接，所述第一电阻R10的另一端和所述环境变量采集电路的输出端连接，所述第二电阻R5的一端和电源连接，另一端和所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端和地连接，所述第一电阻R10的一端经所述第二二极管D2的阴极和所述第二肖特基二极管D4的阴极连接，所述第二肖特基二极管D4的阳极和地连接。
进一步的，所述数据处理电路包括第二MOS管、第一分压电路、第三限流电阻、第一滤波电容、第一三极管、第二上拉电阻、第二三极管、第三三极管、第三二极管、第一反馈电阻，所述第二MOS管Q5的源极和地连接，所述第二MOS管Q5的栅极经所述第一分压电路中的R6、R1和电源连接，所述第一分压电路R6、R1的中端经所述第三限流电阻R7和所述第一三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q2的基极经所述第一滤波电容C3和地连接，所述第一三极管Q2的发射极经所述第二上拉电阻R4和电源连接，所述第一三极管Q2的集电极经所述第三二极管D6的阳极和地连接，所述第一三极管Q2的发射极和所述第二三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q1的发射极和所述第三三极管Q3的发射极连接，所述第一反馈电阻R11的两端分别和所述第二三极管Q1的发射极、所述第三三极管Q3的集电极连接。
进一步的，所述信号放大电路包括信号接收电路、信号处理电路，所述信号接收电路的输入端和所述数据处理电路的输出端连接，所述信号接收电路的输出端和所述信号处理电路的输入端连接。
进一步的，所述信号接收电路包括第二滤波电容、第三上拉电阻、第三MOS管、第二分压电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第一下拉电阻、第三滤波电容，所述第二滤波电容C8的一端和所述数据处理电路的输出端连接，所述第二滤波电容C8的另一端和所述第三MOS管Q8的栅极连接，电源经所述第三上拉电阻R17和所述第三MOS管Q8的栅极连接，所述第三MOS管Q8的栅极经所述第二分压电路中的R19、R20和地连接，所述第三MOS管Q8的源极经所述第三RC滤波电路中的R22、C11和地连接，电源经所述第二RC滤波电路中的R15、C7和所述第一下拉电阻R21连接，所述第三滤波电容C10的两端分别和所述第一下拉电阻R21的两端连接。
进一步的，所述信号处理电路包括第一运算放大器、第一反馈电路、第四二极管、第五二极管、第二下拉电阻、第二反馈电路，所述第一运算放大器U1的反相输入端和所述信号接收电路的输出端连接，所述第一运算放大器U1的输出端经所述第一反馈电路中的R12、C6和所述第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二下拉电阻R26和地连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二反馈电路中的R24、R25和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第四二极管D7的阴极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第四二极管D7的阳极连接，所述第五二极管D9的阳极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第五二极管D9的阴极连接。
进一步的，所述稳定输出电路包括第四RC滤波电路、第四三极管、第五三极管、第二稳压二极管、第三分压电路、第一下拉电路，所述第四RC滤波电路R16、C9的中端和所述信号处理电路的输出端连接，所述第四三极管Q6的基极和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第四三极管Q6的集电极和电源连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第一下拉电路中的R13和所述第二稳压二极管D8的阴极连接，所述第二稳压二极管D8的阳极和地连接，所述信号处理电路的输出端和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第五三极管Q7的发射极经所述第二稳压二极管D8的阴极和地连接，所述第五三极管Q7的基极和所述第三分压电路中的R18滑动触点连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第三分压电路中的R14、R18以及所述第一下拉电路中的R23和地连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件可对目标器件的温度进行高精度大范围测量，所述数据采集电路主要进行环境信息采集处理，依据半导体热敏电阻构成的电压监测电路，对环境和目标器件进行测量，再进行差分将剔除周围环境的影响，提高目标器件测试的准确性，所述信号放大电路通过场效应管和运放将前端处理后的有效数据进行放大处理，提高数据运算的效率和准确度，能将输入的不同信号进行放大，还可依据反馈对信号处理误差进行叠加滤除，有效数据经过前端处理、放大、反馈处理后能作为大功率电力电子器件工作温度的重要数据参考后，所述稳定输出电路可保证数据信号的稳定和有效性，还需进行稳压输出，最后构成完整的系统，三种电路相互协作，实现对目标器件大范围精确测温，且抗干扰能力强，结构简单。
附图说明
图1为本发明实施例基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件原理框图；
图2为本发明实施例数据采集电路原理结构示意图；
图3为本发明实施例信号放大电路原理结构示意图；
图4为本发明实施例稳定输出电路原理结构示意图。
附图标记说明：
1-数据采集电路；11-混合变量采集电路；12-环境变量采集电路；13-数据差分电路；14-数字处理电路；2-信号放大电路；21-信号接收电路；22-信号处理电路；3-稳定输出电路。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
本发明实施例提供了包括数据采集电路1、信号放大电路2、稳定输出电路3，所述数据采集电路1的信号输出端和所述信号放大电路2的信号输入端连接，所述数据采集电路1将混合变量与环境变量差分后将目标器件数据发送到所述信号放大电路2，所述信号放大电路2的信号输出端和所述稳定输出电路3的信号输入端连接，所述信号放大电路2将目标器件数据进行放大并传输到所述稳定输出电路3，通过所述稳定输出电路3稳压输出目标器件数据。
需要说明的是，如图1所示，所述数据采集电路1主要进行环境信息采集处理，依据半导体热敏电阻构成的电压监测电路，对环境和目标器件进行测量，再进行差分将剔除周围环境的影响，提高目标器件测试的准确性，所述信号放大电路2通过场效应管和运放将前端处理后的有效数据进行放大处理，提高数据运算的效率和准确度，能将输入的不同信号进行放大，还可依据反馈对信号处理误差进行叠加滤除，有效数据经过前端处理、放大、反馈处理后能作为大功率电力电子器件工作温度的重要数据参考后，所述稳定输出电路3可保证数据信号的稳定和有效性，还需进行稳压输出，最后构成完整的系统，三种电路相互协作，实现对目标器件大范围精确测温，且抗干扰能力强，结构简单。
在本发明的一个实施例中，所述数据采集电路1包括混合变量采集电路11、环境变量采集电路12、数据差分电路13、数据处理电路14，所述混合变量采集电路11和所述环境变量采集电路12的输出端分别和所述数据差分电路13的输入端连接，所述数据差分电路13的输出端和所述数据处理电路14的输入端连接。
需要说明的是，如图2所示，所述数据采集电路1包括混合变量采集电路11、环境变量采集电路12、数据差分电路13、数据处理电路14，所述混合变量采集电路11主要对环境信息和目标器件采集处理，依据半导体热敏电阻构成的电压监测电路，对环境和目标器件进行测量，所述环境变量采集电路12依靠半导体热敏电阻构成的电压监测电路，对环境进行测量，所述数据差分电路13的输入端和所述混合变量采集电路11以及所述环境变量采集电路12的输出端连接，接收环境和目标器件的混合数据以及周围环境数据，并将两项数据做差分就得到单一的目标器件的数据，所述数据差分电路13的输出端和所述数据处理电路14的输入端连接，经得到的目标器件数据经过三极管电路的处理，提高有效数据的高效稳定。
在本发明的一个实施例中，所述混合变量采集电路11包括第一半导体热敏电阻、第一电感、第一上拉电阻、第一限流电阻、第一LC滤波电路，所述第一半导体热敏电阻R2的一端和电源连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端和检测端连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端经第一电感L2和所述第一上拉电阻R3的一端连接，所述第一上拉电阻R3的另一端和电源连接，所述第一上拉电阻R3的一端经所述第一限流电阻R3-1和所述第一LC滤波电路L1、C1的中端连接，所述第一LC滤波电路中L1的另一端和电源连接，所述第一LC滤波电路中C1的另一端和地连接。
需要说明的是，如图2所示，所述混合变量采集电路11包括第一半导体热敏电阻、第一电感、第一上拉电阻、第一限流电阻、第一LC滤波电路，所述第一半导体热敏电阻R2的一端和电源连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端和检测端连接，利用所述第一半导体热敏电阻收集感应周围环境和目标器件的数据，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端经所述第一电感L2和所述第一上拉电阻R3的一端连接，通过所述第一电感L2滤除电路中的交流杂波，提高数据的准确性，所述第一上拉电阻R3的另一端和电源连接，提高主电路电平从而增加数据传输过程的抗干扰能力，所述第一上拉电阻R3的一端经所述第一限流电阻R3-1和所述第一LC滤波电路L1、C1的中端连接，通过所述第一限流电阻R3-1调整电路中的电流大小使各个元器件能工作在更标准的电流范围内从而提高各个元器件的精度，所述第一LC滤波电路中L1的另一端和电源连接，所述第一LC滤波电路中C1的另一端和地连接，电容吸收上电瞬间的大电流保护电路中的各个元器件不被烧毁，通过该电路中所述第一半导体热敏电阻采集环境数据和目标器件数据并对电路中的信息进行过滤和处理。
在本发明的一个实施例中，所述环境变量采集电路12包括第二半导体热敏电阻、第一二极管、第一稳压二极管、第一MOS管、第二限流电阻、第一RC滤波电路，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端和检测端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端和地连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端经所述第一二极管D1的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端分别和所述第一稳压二极管D5的阳极、所述第一MOS管Q4的源极连接，所述第一稳压二极管D5的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第一MOS管Q4的栅极和所述第二限流电阻R8的另一端连接，所述第一RC滤波中R9、C5的两端分别和所述第二限流电阻R8的一端、所述第一MOS管Q4的漏极连接。
需要说明的是，如图2所示，所述环境变量采集电路12包括第二半导体热敏电阻、第一二极管、第一稳压二极管、第一MOS管、第二限流电阻、第一RC滤波电路，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端和检测端连接，利用所述第二半导体热敏电阻对周围环境进行检测，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端和地连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端经所述第一二极管D1的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，保证电路中的单向导通性，避免所述第一MOS管栅极处的电流对检测处产生影响丢失精度，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端分别和所述第一稳压二极管D5的阳极、所述第一MOS管Q4的源极连接，所述第一稳压二极管D5进行微变电压量的阈值电压滤除，保证电路中电压的稳定提高测量精准度，所述第一稳压二极管D5的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第一MOS管Q4的栅极和所述第二限流电阻R8的另一端连接，所述第一RC滤波中R9、C5的两端分别和所述第二限流电阻R8的一端、所述第一MOS管Q4的漏极连接，对电路中的杂波进行滤波提高测量的精确度和稳定性，该电路对周围环境进行数据测量，并将测量数据滤波提高测量的准确性和抗干扰能力。
在本发明的一个实施例中，所述数据差分电路13包括第一肖特基二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二二极管、第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管D3的阴极和电源连接，所述第一肖特基二极管D3的阳极和地连接，所述第一电阻R10的一端和所述混合变量采集电路11的输出端连接，所述第一电阻R10的另一端和所述环境变量采集电路12的输出端连接，所述第二电阻R5的一端和电源连接，另一端和所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端和地连接，所述第一电阻R10的一端经所述第二二极管D2的阴极和所述第二肖特基二极管D4的阴极连接，所述第二肖特基二极管D4的阳极和地连接。
需要说明的是，如图2所示，所述述数据差分电路13包括第一肖特基二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二二极管、第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管D3的阴极和电源连接，所述第一肖特基二极管D3的阳极和地连接，控制电源电压的稳定，避免因电压波动影响测量数据，所述第一电阻R10的一端和所述混合变量采集电路的输出端连接，所述第一电阻R10的另一端和所述环境变量采集电路的输出端连接，隔离混合变量和环境变量的数据，所述第二电阻R5的一端和电源连接，另一端和所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端和地连接，所述第一电阻R10的一端经所述第二二极管D2的阴极和所述第二肖特基二极管D4的阴极连接，所述第二肖特基二极管D4的阳极和地连接，利用第一电容C2、第二电阻R5、第二二极管D2、第二肖特基二极管D4构成的减法电路减去经过处理后的环境检测量得到目标器件数据。
在本发明的一个实施例中，所述数据处理电路14包括第二MOS管、第一分压电路、第三限流电阻、第一滤波电容、第一三极管、第二上拉电阻、第二三极管、第三三极管、第三二极管、第一反馈电阻，所述第二MOS管Q5的源极和地连接，所述第二MOS管Q5的栅极经所述第一分压电路中的R6、R1和电源连接，所述第一分压电路R6、R1的中端经所述第三限流电阻R7和所述第一三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q2的基极经所述第一滤波电容C3和地连接，所述第一三极管Q2的发射极经所述第二上拉电阻R4和电源连接，所述第一三极管Q2的集电极经所述第三二极管D6的阳极和地连接，所述第一三极管Q2的发射极和所述第二三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q1的发射极和所述第三三极管Q3的发射极连接，所述第一反馈电阻R11的两端分别和所述第二三极管Q1的发射极、所述第三三极管Q3的集电极连接。
需要说明的是，如图2所示，所述数据处理电路14包括第二MOS管、第一分压电路、第三限流电阻、第一滤波电容、第一三极管、第二上拉电阻、第二三极管、第三三极管、第三二极管、第一反馈电阻，所述第二MOS管Q5的源极和地连接，所述第二MOS管Q5的栅极经所述第一分压电路中的R6、R1和电源连接，所述第一分压电路R6、R1的中端经所述第三限流电阻R7和所述第一三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q2的基极经所述第一滤波电容C3和地连接，所述第一三极管Q2的发射极经所述第二上拉电阻R4和电源连接，所述第一三极管Q2的集电极经所述第三二极管D6的阳极和地连接，所述第一三极管Q2的发射极和所述第二三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q1的发射极和所述第三三极管Q3的发射极连接，所述第一反馈电阻R11的两端分别和所述第二三极管Q1的发射极、所述第三三极管Q3的集电极连接，通过所述第一三极管Q2、第二三极管Q1、第三三极管Q3的隔离放大，通过信号的差值为电路提供有效的输出信号，达到了抗共模干扰的目的，保证有效数据的高效稳定。
在本发明的一个实施例中，所述信号放大电路2包括信号接收电路21、信号处理电路22，所述信号接收电路21的输入端和所述数据处理电路14的输出端连接，所述信号接收电路21的输出端和所述信号处理电路22的输入端连接。
需要说明的是，如图3所示，所述信号放大电路2包括信号接收电路21、信号处理电路22，所述信号接收电路21的输入端和所述数据处理电路14的输出端连接，将接收到的目标器件数据进行隔离滤波处理，提高数据的抗干扰能力和精准度，所述信号接收电路21的输出端和所述信号处理电路22的输入端连接，将经过滤波处理的目标器件数据通过电路中的运算放大器根据用户设定需求将数据进行放大处理，提高测量的准确性，也扩大了测量的范围。
在本发明的一个实施例中，所述信号接收电路21包括第二滤波电容、第三上拉电阻、第三MOS管、第二分压电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第一下拉电阻、第三滤波电容，所述第二滤波电容C8的一端和所述数据处理电路14的输出端连接，所述第二滤波电容C8的另一端和所述第三MOS管Q8的栅极连接，电源经所述第三上拉电阻R17和所述第三MOS管Q8的栅极连接，所述第三MOS管Q8的栅极经所述第二分压电路中的R19、R20和地连接，所述第三MOS管Q8的源极经所述第三RC滤波电路中的R22、C11和地连接，电源经所述第二RC滤波电路中的R15、C7和所述第一下拉电阻R21连接，所述第三滤波电容C10的两端分别和所述第一下拉电阻R21的两端连接。
需要说明的是，如图3所示，所述信号接收电路21包括第二滤波电容、第三上拉电阻、第三MOS管、第二分压电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第一下拉电阻、第三滤波电容，所述第二滤波电容C8的一端和所述数据处理电路的输出端连接，所述第二滤波电容C8的另一端和所述第三MOS管Q8的栅极连接，电源经所述第三上拉电阻R17和所述第三MOS管Q8的栅极连接，所述第三MOS管Q8的栅极经所述第二分压电路中的R19、R20和地连接，所述第三MOS管Q8的源极经所述第三RC滤波电路中的R22、C11和地连接，电源经所述第二RC滤波电路中的R15、C7和所述第一下拉电阻R21连接，利用电阻对信号进行下拉，保证信号状态的稳定，所述第三滤波电容C10的两端分别和所述第一下拉电阻R21的两端连接，通过第三滤波电容进行滤波储能，确保信号不会突变。
在本发明的一个实施例中，所述信号处理电路22包括第一运算放大器、第一反馈电路、第四二极管、第五二极管、第二下拉电阻、第二反馈电路，所述第一运算放大器U1的反相输入端和所述信号接收电路21的输出端连接，所述第一运算放大器U1的输出端经所述第一反馈电路中的R12、C6和所述第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二下拉电阻R26和地连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二反馈电路中的R24、R25和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第四二极管D7的阴极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第四二极管D7的阳极连接，所述第五二极管D9的阳极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第五二极管D9的阴极连接。
需要说明的是，如图3所示，所述信号处理电路22包括第一运算放大器、第一反馈电路、第四二极管、第五二极管、第二下拉电阻、第二反馈电路，所述第一运算放大器U1的反相输入端和所述信号接收电路21的输出端连接，所述第一运算放大器U1的输出端经所述第一反馈电路中的R12、C6和所述第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二下拉电阻R26和地连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二反馈电路中的R24、R25和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第四二极管D7的阴极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第四二极管D7的阳极连接，所述第五二极管D9的阳极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第五二极管D9的阴极连接，通过场效应管和运放将前端处理后的有效数据进行放大处理，提高数据运算的效率和准确度，该电路不仅可以把输入的不同信号进行放大，还可依据反馈对信号处理误差进行叠加滤除。
在本发明的一个实施例中，所述稳定输出电路3包括第四RC滤波电路、第四三极管、第五三极管、第二稳压二极管、第三分压电路、第一下拉电路，所述第四RC滤波电路R16、C9的中端和所述信号处理电路22的输出端连接，所述第四三极管Q6的基极和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第四三极管Q6的集电极和电源连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第一下拉电路中的R13和所述第二稳压二极管D8的阴极连接，所述第二稳压二极管D8的阳极和地连接，所述信号处理电路22的输出端和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第五三极管Q7的发射极经所述第二稳压二极管D8的阴极和地连接，所述第五三极管Q7的基极和所述第三分压电路中的R18滑动触点连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第三分压电路中的R14、R18以及所述第一下拉电路中的R23和地连接。
需要说明的是，如图4所示，所述稳定输出电路3包括第四RC滤波电路、第四三极管、第五三极管、第二稳压二极管、第三分压电路、第一下拉电路，所述第四RC滤波电路R16、C9的中端和所述信号处理电路的输出端连接，所述第四三极管Q6的基极和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第四三极管Q6的集电极和电源连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第一下拉电路中的R13和所述第二稳压二极管D8的阴极连接，所述第二稳压二极管D8的阳极和地连接，所述信号处理电路22的输出端和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第五三极管Q7的发射极经所述第二稳压二极管D8的阴极和地连接，所述第五三极管Q7的基极和所述第三分压电路中的R18滑动触点连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第三分压电路中的R14、R18以及所述第一下拉电路中的R23和地连接，有效数据经过前端处理、放大、反馈处理后能作为大功率电力电子器件工作温度的重要数据参考，但为保证数据信号的稳定和有效性，还需进行稳压输出，最后构成完整的系统。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于半导体热敏电阻的大功率电力电子器件，其特征在于，包括数据采集电路(1)、信号放大电路(2)、稳定输出电路(3)，所述数据采集电路(1)的信号输出端和所述信号放大电路(2)的信号输入端连接，所述数据采集电路(1)将混合变量与环境变量差分后将目标器件数据发送到所述信号放大电路(2)，所述信号放大电路(2)的信号输出端和所述稳定输出电路(3)的信号输入端连接，所述信号放大电路(2)将目标器件数据进行放大并传输到所述稳定输出电路(3)，通过所述稳定输出电路(3)稳压输出目标器件数据；所述数据采集电路(1)包括混合变量采集电路(11)、环境变量采集电路(12)、数据差分电路(13)、数据处理电路(14)，所述混合变量采集电路(11)和所述环境变量采集电路(12)的输出端分别和所述数据差分电路(13)的输入端连接，所述数据差分电路(13)的输出端和所述数据处理电路(14)的输入端连接；所述混合变量采集电路(11)包括第一半导体热敏电阻、第一电感、第一上拉电阻、第一限流电阻、第一LC滤波电路，所述第一半导体热敏电阻R2的一端和电源连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端和检测端连接，所述第一半导体热敏电阻R2的另一端经第一电感L2和所述第一上拉电阻R3的一端连接，所述第一上拉电阻R3的另一端和电源连接，所述第一上拉电阻R3的一端经所述第一限流电阻R3-1和所述第一LC滤波电路L1、C1的中端连接，所述第一LC滤波电路中L1的另一端和电源连接，所述第一LC滤波电路中C1的另一端和地连接；所述环境变量采集电路(12)包括第二半导体热敏电阻、第一二极管、第一稳压二极管、第一MOS管、第二限流电阻、第一RC滤波电路，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端和检测端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端和地连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的一端经所述第一二极管D1的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第二半导体热敏电阻R2-1的另一端分别和所述第一稳压二极管D5的阳极、所述第一MOS管Q4的源极连接，所述第一稳压二极管D5的阴极和所述第二限流电阻R8的一端连接，所述第一MOS管Q4的栅极和所述第二限流电阻R8的另一端连接，所述第一RC滤波中R9、C5的两端分别和所述第二限流电阻R8的一端、所述第一MOS管Q4的漏极连接；所述数据差分电路(13)包括第一肖特基二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二二极管、第二肖特基二极管，所述第一肖特基二极管D3的阴极和电源连接，所述第一肖特基二极管D3的阳极和地连接，所述第一电阻R10的一端和所述混合变量采集电路(11)的输出端连接，所述第一电阻R10的另一端和所述环境变量采集电路(12)的输出端连接，所述第二电阻R5的一端和电源连接，另一端和所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端和地连接，所述第一电阻R10的一端经所述第二二极管D2的阴极和所述第二肖特基二极管D4的阴极连接，所述第二肖特基二极管D4的阳极和地连接；所述数据处理电路(14)包括第二MOS管、第一分压电路、第三限流电阻、第一滤波电容、第一三极管、第二上拉电阻、第二三极管、第三三极管、第三二极管、第一反馈电阻，所述第二MOS管Q5的源极和地连接，所述第二MOS管Q5的栅极经所述第一分压电路中的R6、R1和电源连接，所述第一分压电路R6、R1的中端经所述第三限流电阻R7和所述第一三极管Q2的基极连接，所述第一三极管Q2的基极经所述第一滤波电容C3和地连接，所述第一三极管Q2的发射极经所述第二上拉电阻R4和电源连接，所述第一三极管Q2的集电极经所述第三二极管D6的阳极和地连接，所述第一三极管Q2的发射极和所述第二三极管Q1的基极连接，所述第二三极管Q1的发射极和所述第三三极管Q3的发射极连接，所述第一反馈电阻R11的两端分别和所述第二三极管Q1的发射极、所述第三三极管Q3的集电极连接；所述信号放大电路(2)包括信号接收电路(21)、信号处理电路(22)，所述信号接收电路(21)的输入端和所述数据处理电路(14)的输出端连接，所述信号接收电路(21)的输出端和所述信号处理电路(22)的输入端连接；所述信号接收电路(21)包括第二滤波电容、第三上拉电阻、第三MOS管、第二分压电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路、第一下拉电阻、第三滤波电容，所述第二滤波电容C8的一端和所述数据处理电路(14)的输出端连接，所述第二滤波电容C8的另一端和所述第三MOS管Q8的栅极连接，电源经所述第三上拉电阻R17和所述第三MOS管Q8的栅极连接，所述第三MOS管Q8的栅极经所述第二分压电路中的R19、R20和地连接，所述第三MOS管Q8的源极经所述第三RC滤波电路中的R22、C11和地连接，电源经所述第二RC滤波电路中的R15、C7和所述第一下拉电阻R21连接，所述第三滤波电容C10的两端分别和所述第一下拉电阻R21的两端连接；所述信号处理电路(22)包括第一运算放大器、第一反馈电路、第四二极管、第五二极管、第二下拉电阻、第二反馈电路，所述第一运算放大器U1的反相输入端和所述信号接收电路(21)的输出端连接，所述第一运算放大器U1的输出端经所述第一反馈电路中的R12、C6和所述第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二下拉电阻R26和地连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端经所述第二反馈电路中的R24、R25和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第四二极管D7的阴极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第四二极管D7的阳极连接，所述第五二极管D9的阳极和所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第二反馈电路R24、R25的中端和所述第五二极管D9的阴极连接；所述稳定输出电路(3)包括第四RC滤波电路、第四三极管、第五三极管、第二稳压二极管、第三分压电路、第一下拉电路，所述第四RC滤波电路R16、C9的中端和所述信号处理电路(22)的输出端连接，所述第四三极管Q6的基极和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第四三极管Q6的集电极和电源连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第一下拉电路中的R13和所述第二稳压二极管D8的阴极连接，所述第二稳压二极管D8的阳极和地连接，所述信号处理电路(22)的输出端和所述第五三极管Q7的集电极连接，所述第五三极管Q7的发射极经所述第二稳压二极管D8的阴极和地连接，所述第五三极管Q7的基极和所述第三分压电路中的R18滑动触点连接，所述第四三极管Q6的发射极经所述第三分压电路中的R14、R18以及所述第一下拉电路中的R23和地连接。
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