CN206019867U - 一种igbt模块温度检测及保护电路 - Google Patents

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姜涛
王潞钢
颜俊祥
何超
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Abstract

本实用新型涉及一种IGBT模块温度检测及保护电路，包括NTC电阻分压模块，光耦隔离模块，温度保护模块和信号处理模块；所述NTC电阻分压模块与IGBT内部集成NTC热敏电阻并联分压，并输出温度信号；光耦隔离模块将温度信号隔离放大后输出至信号处理模块；信号处理模块接收光耦隔离模块输出的温度信号进行放大、滤波处理后输出至处理器；温度保护模块信号处理模块输出的信号与设定的温度阈值比较，当信号处理模块输出的信号超过温度阈值时输出过温信号至处理器。本实用新型同时实现了IGBT模块温度在线检测及过温保护，结构简单，利用IGBT内部NTC热敏电阻，测量温度准确，线性度好；同时避免了额外使用温度传感器增加成本，测量不准确。

Description

一种IGBT模块温度检测及保护电路
技术领域
本实用新型涉及一种IGBT模块温度检测及保护电路，属于电量测量领域。
背景技术
IGBT(绝缘栅双极性晶体管)广泛应用于电力电子行业，是实现功率变换的核心部件，且价格昂贵。IGBT在工作过程中要散发大量热量，对散热系统要求严格，过温故障是其损坏主要原因，实时检测IGBT工作温度并进行保护对IGBT的可靠工作有重大意义。
目前对IGBT温度检测主要方式有两种，一是在IGBT附近安装PT100等温度传感器，该种方法成本较高，并且测量误差较大；二是在IGBT附近散热器上安装温度开关，以进行保护，该方案不能检测实际温度，并且保护滞后。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种IGBT模块温度检测及保护电路，能够适用于高电磁干扰强度的环境，提高系统的可靠性。
本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
提供一种IGBT模块温度检测及保护电路，包括NTC电阻分压模块，光耦隔离模块，温度保护模块和信号处理模块；
所述NTC电阻分压模块与IGBT内部集成NTC热敏电阻并联分压，并输出温度信号；
光耦隔离模块将温度信号隔离放大后输出至信号处理模块；
信号处理模块接收光耦隔离模块输出的温度信号进行放大、滤波处理后输出至处理器；
温度保护模块信号处理模块输出的信号与设定的温度阈值比较，当信号处理模块输出的信号超过温度阈值时输出过温信号至处理器。
优选的，还包括设置在NTC电阻分压模块与光耦隔离模块之间的射极跟随器。
优选的，还包括DC/DC电源隔离带稳压器U6，DC/DC电源隔离带稳压器U6输入端连接光耦输出侧的15V供电电源，输出12V电源为光耦输入侧供电，并将15V和12V电源隔离。
优选的，光耦隔离模块构成具体为：电阻R17一端接收温度信号，另一端连接运算放大器U10A的负输入端，U10A的负输入端和输出端之间连接电容C33，U10A的输出端通过电阻R18连接到电流型光耦的信号输入端，U10A的负输入端连接电流型光耦的，U10A的正输入端连接电流型光耦的，电流型光耦的输出端作为光耦隔离模块的输出端，输出隔离放大后的温度信号。
优选的，运算放大器U8B的负输入端接收光耦隔离模块输出的信号，运算放大器U8B的正输入端接地；电容C34和电阻R19并联连接在运算放大器U8B的负输入端和输出端之间，运算放大器U8B的输出端通过电阻R35连接到运算放大器U8A的正输入端，运算放大器U8A的正输入端通过电容C39接地；运算放大器U8A的负输入端连接输出端，运算放大器U8A的输出端作为信号处理模块的输出端，输出信号至处理器。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
(1)本实用新型同时实现了IGBT模块温度在线检测及过温保护，结构简单；利用IGBT内部NTC热敏电阻，测量温度准确，线性度好；同时避免了额外使用温度传感器增加成本，测量不准确；
(2)本实用新型使用电流型线性光耦，并设置了反馈电路，抗干扰能力强，滤波电路能进一步抗电磁干扰；使用隔离性光耦和电源，电气隔离能力强，能保护后级采样电路；
(3)本实用新型使用了数字量保护和模拟量输出结合的方式，兼容性好，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型IGBT模块温度检测及保护电路的原理图；
图2为本实用新型IGBT模块温度检测及保护电路的电路图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种IGBT温度检测及保护电路，包括NTC电阻分压模块，光耦隔离模块，温度保护模块和信号处理模块，利用IGBT内部集成NTC热敏电阻，采用电阻分压与IGBT内部集成NTC热敏电阻连接，采集温度信号。所述NTC电阻分压模块与IGBT内部集成NTC热敏电阻并联分压，并输出温度信号；光耦隔离模块将温度信号隔离放大后输出至信号处理模块；信号处理模块接收光耦隔离模块输出的温度信号进行放大、滤波处理后输出至处理器；温度保护模块信号处理模块输出的信号与设定的温度阈值比较，当信号处理模块输出的信号超过温度阈值时输出过温信号至处理器。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：
如图1所示，分压电阻R16一端和12V隔离电源连接，另外一端和NTC电阻连接，电阻R16和IGBT的NTC电阻进行分压，输出温度信号。DC/DC电源隔离带稳压模块U6实现了输入15V和输出12V的电源和电气隔离，保护后级采样电路。运算放大器U10B连成跟随器模式，U10B的负反馈端5脚和NTC电阻和电阻R16连接，7脚接电阻R17，电阻R17和电容C33连接，电阻R18和C33连接，R18调节光耦的工作电流；运放U10A实现了线性反馈提高精度，运放U10A反馈端3和4分别连接运放U10A的负输入端和正输入端，运放U10A的输出端连接电容C33，电容C33是防止信号震荡，电阻R17与R19组成比例调节环节，对温度信号进行放大。线性光耦U7是电流型隔离，隔离电压超过2000V。运算放大器U8B的负输入端接收光耦隔离模块输出的信号，运算放大器U8B的正输入端接地；电容C34和电阻R19并联连接在运算放大器U8B的负输入端和输出端之间，运算放大器U8B的输出端通过电阻R35连接到运算放大器U8A的正输入端，运算放大器U8A的正输入端通过电容C39接地；运算放大器U8A的负输入端连接输出端，运算放大器U8A的输出端作为信号处理模块的输出端，输出温度信号至处理器，处理器采集温度信号。电阻R19调节输出大小，电容C34的作用为防止信号震荡。电阻R35、电容C39和运放U8A组成低通滤波器，比较器U11反向输入端6接到U8A输出端，同向输入端通过R24和R25组成比较阀值，当出现过温时，输出过温信号至处理器上，处理器控制过温保护装置启动，实现了模拟量采集和数字量保护的结合。
以上所述，仅为实用新型最佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种IGBT模块温度检测及保护电路，其特征在于：包括NTC电阻分压模块，光耦隔离模块，温度保护模块和信号处理模块；
所述NTC电阻分压模块与IGBT内部集成NTC热敏电阻并联分压，并输出温度信号；
光耦隔离模块将温度信号隔离放大后输出至信号处理模块；
信号处理模块接收光耦隔离模块输出的温度信号进行放大、滤波处理后输出至处理器；
温度保护模块将信号处理模块输出的信号与设定的温度阈值比较，当信号处理模块输出的信号超过温度阈值时输出过温信号至处理器。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块温度检测及保护电路，其特征在于：还包括设置在NTC电阻分压模块与光耦隔离模块之间的射极跟随器。
3.根据权利要求1或2所述的IGBT模块温度检测及保护电路，其特征在于：还包括DC/DC电源隔离带稳压器U6，DC/DC电源隔离带稳压器U6输入端连接光耦输出侧的15V供电电源，输出12V电源为光耦输入侧供电，并将15V和12V电源隔离。
4.根据权利要求1或2所述的IGBT模块温度检测及保护电路，其特征在于，光耦隔离模块构成具体为：电阻R17一端接收温度信号，另一端连接运算放大器U10A的负输入端，U10A的负输入端和输出端之间连接电容C33，U10A的输出端通过电阻R18连接到电流型光耦的信号输入端，U10A的负输入端连接电流型光耦的负反馈端，U10A的正输入端连接电流型光耦的正反馈端，电流型光耦的输出端作为光耦隔离模块的输出端，输出隔离放大后的温度信号。
5.根据权利要求1或2所述的IGBT模块温度检测及保护电路，其特征在于，信号处理模块构成具体为：运算放大器U8B的负输入端接收光耦隔离模块输出的信号，运算放大器U8B的正输入端接地；电容C34和电阻R19并联连接在运算放大器U8B的负输入端和输出端之间，运算放大器U8B的输出端通过电阻R35连接到运算放大器U8A的正输入端，运算放大器U8A的正输入端通过电容C39接地；运算放大器U8A的负输入端连接输出端，运算放大器U8A的输出端作为信号处理模块的输出端，输出信号至处理器。
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