CN202583917U - 一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，该集成电路装置包括有用于与功率器件连接的均压电路模块，以及用于对均压电路模块进行散热的温控散热模块，所述温控散热模块包括有设置在均压电路模块附近的温度传感电路，所述温度传感电路顺次连接有信号处理器、负载驱动电路、以及散热风机。本实用新型的目的是提供一种均压电路与风机散热自动控制电路两者一体式集成电路结构，解决电解电容串联均压问题并且散热采用温度感应控制的集成电路装置。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及风电变流器领域，特别涉及一种风电变流器主电路上功率模块均压及温控散热的集成电路装置。
[背景技术]
在电力电子装置中，广泛地应用到电解电容，在设计时出于容量及耐压的考虑，常应用到电解电容的串并联设计。对于多个电解电容的串联，施加在各个电容单体上的电压保证一致性非常重要。串联电解电容的均压不能完全依靠电解电容自身来实现，因为各个电解电容在容量及绝缘电阻上可能存在差异，从而导致各个电容端电压不等。因此，在设计中就需要增加外部均压电路来钳住电容两端的电压，均压电路中常用的均压器件为均压电阻，均压电阻的主要作用是利用分压原理，保证使各个电容两端电压均等。在现有技术方案中，常采用单个独立的均压电阻并联于电解电容的两极，根据串联电解电容的数量，来确定均压电阻的数量。
电解电容用在整流滤波电路中，电容中通过纹波电流时，会产生热量，发热的影响就是会严重缩短电容的使用寿命。电容产生的热量如果不能及时排出，那么电容产生的热量就会在电容表面不断堆积，电容内部的温度也会迅速增加，导致电解电容快速失效，甚至爆炸。因此，对电解电容设计合理的散热就显得非常重要。在现有技术方案中，常采用散热风机来实现对电解电容环境空气的扰流，形成风道，将热量带走，散热风机的控制常采用低压电器控制回路实现，但现有技术有以下几点缺点：
1、两个电路的关联性不强，工艺、质量必须采用分站式控制，效率较低；
2、散热风机控制电路器件数量较多，材料成本较高；
3、均压电路与散热风机控制电路两者为分立式的电路结构，电路支路较多，布线复杂，并可能引起一些干扰；
4、散热风机采用不间断运行方式，影响散热风机使用寿命，同时要产生电能浪费，在低温气候和寒冷季节，实际上不需要启动散热风机也可以满足散热要求。
5、装配比较耗时间，人工成本较高。
因此，有必要解决以上问题。
[实用新型内容]
本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种均压电路与风机散热自动控制电路两者一体式集成电路结构，解决电解电容串联均压问题并且散热采用温度感应控制的集成电路装置。
为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，该集成电路装置包括有用于与功率器件连接的均压电路模块1，以及用于对均压电路模块1进行散热的温控散热模块2，所述温控散热模块2包括有设置在均压电路模块1附近的温度传感电路21，所述温度传感电路21顺次连接有信号处理器22、负载驱动电路23、以及散热风机24。
所述均压电路模块1包括有电解电容组11和与电解电容组11并联连接的电容均压电阻组12，所述电解电容组11采用4并4串的电路拓扑结构，所述电容均压电阻组12的结构为3并4串的拓扑结构。
所述温度传感电路21包括有用于采集均压电路模块1周围温度的热敏电阻211，所述热敏电阻211一端作为温度传感电路21的电压输入端与信号处理器22连接。
所述信号处理器22采用型号为LM324的运放芯片。
所述负载驱动电路23包括有场效应管231，所述场效应管231的栅极通过电阻与信号处理器22信号输出端连接，效应管231的漏极与散热风机24连接。
本实用新型的有益效果是：1、均压电路与散热风机自动控制电路两者为一体式的电路装置，关联性较强，工艺、质量采用一站式控制，效率较高；2、解决电解电容串联均压的问题，均压电路能可有效保证各电容两端电压一致，并且提高使用寿命；3、散热风机控制电路器件数量较少，材料成本较低；4、两个电路集成设计，结构简单，电路支路少，布线简单，抗干扰能力强；5、散热风机采用节能式的控制策略，根据需求适时地启动散热风扇，降低电能消耗，解决了散热风机不间断运行影响散热风机使用寿命及电能浪费的问题。6、装配简单，有效缩减人工成本。
[附图说明]
图1是本实用新型的结构方框示意图。
图2是本实用新型的均压电路模块电路图。
图3是本实用新型的温控散热模块电路图。
[具体实施方式]
下面结合附图与本实用新型的实施方式作进一步详细的描述：
如图1-2所示，一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，该集成电路装置包括有用于与功率器件连接的均压电路模块1，以及用于对均压电路模块1进行散热的温控散热模块2，所述温控散热模块2包括有设置在均压电路模块1附近的温度传感电路21，所述温度传感电路21顺次连接有信号处理器22、负载驱动电路23、以及散热风机24。
所述均压电路模块1包括有电解电容组11和与电解电容组11并联连接的电容均压电阻组12，所述电解电容组11采用4并4串的电路拓扑结构，所述电容均压电阻组12的结构为3并4串的拓扑结构。本实用新型所述均压电路模块1采用均压电阻与均压电容并联，解决了由于各个电解电容在容量及绝缘电阻上可能存在差异，从而导致各个电容端电压不等的问题，而且由于电解电容用在整流滤波电路中，电容中通过纹波电流时，会产生热量，如果不能及时排出，那么电容产生的热量就会在电容表面不断堆积，电容内部的温度也会迅速增加，导致电解电容快速失效，甚至爆炸，而通过利用多个电解电容并联来等效单个电容，然后再多组串联连接，使每个电容产生的热量减小，延长了电容的使用寿命，
如图3所示，本实用新型所述温度传感电路21包括有由热敏电阻211、电阻R18、电阻R19、电阻R23所组成的电压比较电路，所述热敏电阻211采用的是PTC正温度系数的热敏电阻，热敏电阻211阻值随着温度的升高而升高，降低而降低，电压比较电路把温度信号转化成电阻信号再以为电压的形式输出给信号处理器22。所述电阻R18与电阻R23连接，其连接点作为参考电位与信号处理电路22一信号输入端连接，所述电阻R23另一端接地，所述PTC正反馈热敏电阻211与电阻R19串联分压使用，其连接点与信号处理电路22的另一信号输入端连接，PTC正反馈热敏电阻211另一端接地，所述电阻R18另一端与电阻R19另一端连接后通过电阻R17及二极管D5接在电源正极上，本实用新型通过改变各电阻的参数来调节本电路的参考电位，从而调节温度点位来对散热风机24进行开关阀控制。
本实用新型所述信号处理器22采用型号为LM324的运放芯片，通过接收温度传感电路21的输入电压信号，输出控制信号给负载驱动电路23以实现对散热风机24的驱动控制。本实用新型信号处理器22采用的具体型号不影响其保护范围，不作为其对本实用新型保护范围的限定，其也可以是其他的处理器芯片，其都是通过接收温度传感电路21的输入电压信号来通过运算比较，输出控制信号给负载驱动电路23以实现对散热风机24的驱动控制。
所述负载驱动电路23包括有场效应管231，所述场效应管231的栅极通过电阻与信号处理器22信号输出端连接，效应管231的漏极与散热风机24连接。
所述散热风机24两端还并联了一个反向二极管，其功能是起续流作用，由于风扇内部是由线圈组成的，当风扇停转时，电流不能突变，如果没有这个二极管，风扇就会容易被烧坏。
本实用新型主要应用在风电变流器功率模块如IGBT的连接电路设计中，这种采用模块式设计每个模块中包括了IGBT、散热风机和电解电容等部件，电解电容串联均压与散热风机控制集成电路采用PCB电路板式结构，PCB板中集成了电解电容串联均压电阻，可以钳住电解电容两端的电压，保证各个电容单体两端施加电压的一致性。散热风机控制采用自动式温度控制方式，PTC正反馈热敏电阻211具有正温度特性，其阻值随温度增大而增大，温度传感电路21两信号输出端输出电压值，信号处理器22进行运算比较，当温度升高达到一定阀值时，信号处理器22就会发出高电平信号，这时负载驱动模块23中的场效应管231导通并驱动散热风机24转动，而当温度降到的温度阀值以下时，散热风机24自动停止运行，降低电能消耗。本实用新型实现了散热风机24的自动控制运行，避免了散热风机24因为不间断运行影响散热风机使用寿命的问题。
Claims (5)
1.一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，其特征在于该集成电路装置包括有用于与功率器件连接的均压电路模块（1），以及用于对均压电路模块（1）进行散热的温控散热模块（2），所述温控散热模块（2）包括有设置在均压电路模块（1）附近的温度传感电路（21），所述温度传感电路（21）顺次连接有信号处理器（22）、负载驱动电路（23）、以及散热风机（24）。
2.根据权利要求1所述的一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，其特征在于所述均压电路模块（1）包括有电解电容组（11）和与电解电容组（11）并联连接的电容均压电阻组（12），所述电解电容组（11）采用4并4串的电路拓扑结构，所述电容均压电阻组（12）的结构为3并4串的拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，其特征在于所述温度传感电路（21）包括有用于采集均压电路模块（1）周围温度的热敏电阻（211），所述热敏电阻（211）一端作为温度传感电路（21）的电压输入端与信号处理器（22）连接。
4.根据权利要求1所述的一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，其特征在于所述信号处理器（22）采用型号为LM324的运放芯片。
5.根据权利要求1所述的一种功率模块均压及温控散热的集成电路装置，其特征在于所述负载驱动电路（23）包括有场效应管（231），所述场效应管（231）的栅极通过电阻与信号处理器（22）信号输出端连接，效应管（231）的漏极与散热风机（24）连接。
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