CN208384442U - 温度检测电路及温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种温度检测电路及温度检测装置，其中，温度检测电路包括模块温度检测电路、环境温度检测电路及MCU控制电路；模块温度检测电路与环境温度检测电路均与MCU控制电路连接，所述MCU控制电路的控制端与所述功率半导体的受控端连接。本实用新型技术方案通过两个温度监测点互相参考判断，进而控制功率半导体的工作状态，从而解决了功率半导体因本身温度过高或因环境温度过低而导致失效的问题。

Description

温度检测电路及温度检测装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，特别涉及一种温度检测电路及温度检测装置。

背景技术

在电子设备的电路中通常都存在高电压和大电流的功率开关电路，功率开关电路工作时会产生功耗，而随着功耗的增加，功率开关电路中功率半导体的温度会上升，而过高的温升将会导致对温度敏感的功率半导体器件等元器件的失效，因此功率半导体器件的过热保护很重要。

并且，功率半导体器件通常会工作在不同的环境温度中，功率半导体器件的规格规定了它能够正常运行的环境温度范围，如果功率半导体器件长时间工作在低温环境下，功率半导体器件的工作状态易受到影响，甚至造成功率半导体器件的损坏。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种温度检测电路，旨在解决功率半导体因本身温度过高或因环境温度过低而导致失效的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的温度检测电路，用于检测功率半导体的温度及环境温度，该温度检测电路包括模块温度检测电路、环境温度检测电路及MCU控制电路；所述模块温度检测电路与所述环境温度检测电路均与所述MCU控制电路连接，所述MCU控制电路的控制端与所述功率半导体的受控端连接；

所述模块温度检测电路，用于检测所述功率半导体的温度并对应输出模块温度信号至所述MCU控制电路；

所述环境温度检测电路，用于检测所述功率半导体的环境温度并对应输出环境温度信号至所述MCU控制电路；

所述MCU控制电路，用于在所述功率半导体的温度大于或者等于第一预设温度时，输出第一控制信号至所述功率半导体以降低所述功率半导体的运行功率或者控制所述功率半导体停止工作；以及用于在所述功率半导体的环境温度小于或者等于第二预设温度时，输出第二控制信号至所述功率半导体以控制所述功率半导体停止工作；

所述第一预设温度大于或者等于100度且小于或者等于170度，所述第二预设温度小于或者等于-40度。

优选地，所述模块温度检测电路包括第一电阻、高温型NTC热敏电阻、第一电容、接口端子以及第一工作电压输入端；所述第一电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的两端还经由所述接口端子与所述高温型NTC热敏电阻的两端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端的连接节点为所述模块温度检测电路的信号输出端，所述模块温度检测电路的信号输出端与所述MCU控制电路的第一信号输入端连接。

优选地，所述高温型NTC热敏电阻贴设在所述功率半导体的高温监测点。

优选地，所述高温型NTC热敏电阻插接安装于所述接口端子上。

优选地，所述环境温度检测电路包括第二电阻、低温型NTC热敏电阻、第二电容以及所述第一工作电压输入端；所述第二电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，所述第二电阻的第二端、所述低温型NTC热敏电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连，所述低温型NTC热敏电阻的第二端与所述第二电容的第二端均接地，所述第二电阻的第二端、所述低温型NTC热敏电阻的第一端及所述第二电容的第一端的连接节点为所述环境温度检测电路的信号输出端，所述环境温度检测电路的信号输出端与所述MCU控制电路的第二信号输入端连接。

优选地，所述MCU控制电路包括MCU芯片以及所述第一工作电压输入端；所述MCU芯片的第一信号输入端为所述MCU控制电路的第一信号输入端，所述MCU芯片的第一信号输入端与所述模块温度检测电路的信号输出端连接，所述MCU芯片的第二信号输入端为所述MCU控制电路的第二信号输入端，所述MCU芯片的第二信号输入端与所述环境温度检测电路的信号输出端连接，所述MCU芯片的控制信号输出端为所述MCU控制电路的控制端，所述MCU芯片的控制信号输出端与所述功率半导体的受控端连接，所述MCU芯片的电源端与所述第一工作电压输入端连接，所述MCU芯片的接地端接地。

本实用新型还提出一种温度检测装置，该温度检测装置包括如上所述的温度检测电路。

本实用新型温度检测电路包括模块温度检测电路、环境温度检测电路及MCU控制电路，模块温度检测电路与环境温度检测电路均与MCU控制电路连接，MCU控制电路的控制端与被测功率半导体的受控端连接。本实用新型温度检测电路工作时，模块温度检测电路检测功率半导体高温处的温度，环境温度检测电路检测功率半导体所处的环境温度，在功率半导体温度大于或者等于第一预设温度时，MCU控制电路输出第一控制信号至功率半导体以使功率半导体降低运行功率或者停止工作，当检测到当前环境温度小于或者等于第二预设温度时，MCU控制电路输出第二控制信号至功率半导体以使功率半导体停止工作，通过两个温度监测点互相参考判断，从而使功率半导体在允许的温度范围内正常可靠的工作，解决了功率半导体因本身温度过高或因环境温度过低而导致失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型温度检测电路一实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种温度检测电路，用于检测功率半导体的温度及环境温度。

如图1所示，图1为本实用新型温度检测电路一实施例的电路结构示意图，该温度检测电路包括模块温度检测电路10、环境温度检测电路20及MCU控制电路30；所述模块温度检测电路10与所述环境温度检测电路20均与所述MCU控制电路30连接，所述MCU控制电路30的控制端与所述功率半导体200的受控端连接；

所述模块温度检测电路10，用于检测所述功率半导体200的温度并对应输出模块温度信号至所述MCU控制电路30；

所述环境温度检测电路20，用于检测所述功率半导体200的环境温度并对应输出环境温度信号至所述MCU控制电路30；

所述MCU控制电路30，用于在所述功率半导体200的温度大于或者等于第一预设温度时，输出第一控制信号至所述功率半导体200以降低所述功率半导体200的运行功率或者控制所述功率半导体200停止工作；以及用于在所述功率半导体200的环境温度小于或者等于第二预设温度时，输出第二控制信号至所述功率半导体200以控制所述功率半导体200停止工作；

所述第一预设温度大于或者等于100度且小于或者等于170度，所述第二预设温度小于或者等于-40度。

需要说明的是，本实施例中，功率半导体200器件又称为电力电子器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件，功率半导体200种类包括多种，按照功率半导体200能够被控制电路信号所控制的程度分类，包括半控型器件例如晶闸管，全控型器件例如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)，不可控器件例如电力二极管等等，功率半导体200实现功率变换的同时伴随着热量的产生，温度过高或者过低影响功率半导体200的工作状态及工作寿命，因此对于其温度的检测尤其重要。本实施例中，模块温度检测电路10以及环境温度检测电路20分别检测功率半导体200自身温度以及环境温度，并在MCU控制电路30中进行比较判断，进而输出控制信号至功率半导体200以控制其工作状态。

可以理解的是，模块温度检测电路10可设置多路，分别监测不同的功率半导体200，并在MCU控制电路30中进行分别设定温度阈值。

此外，根据不同功率半导体200材质以及结构的不同，其所能承受的高低温均不相同，因此，本实施例中，在MCU控制电路30中可设定不同的预设温度，第一预设温度可设置在100度至170度，第二预设温度设置在-40度，当功率半导体200自身出现高温超过第一预设温度时，MCU控制电路30输出第一控制信号至功率半导体200的受控端控制功率半导体200降低运行功率或者停止功率变换工作，当环境温度检测电路20检测到功率半导体200当前环境温度低于功率半导体200的低温工作点即第二预设温度时，MCU控制电路30输出第二控制信号至功率半导体200，以使功率半导体200停止功率变换工作，控制功率半导体200工作在安全的温度范围内。

进一步的，MCU控制电路30的控制端还可与功率半导体200前端的电源开关的受控端连接，输出控制信号至电源开关以使电源开关关断，从而使功率半导体200或者功率半导体200所在的电路或者设备停止工作。

在一实施例中，所述模块温度检测电路10及环境温度检测电路20在不同环境温度下的检测值如表1所示。

表1

根据环境温度检测电路20及模块温度检测电路10的检测结果进行对比可知，模块温度检测电路10在-20度以上检测范围与环境温度检测电路20接近，低于-20度时，环境温度检测电路20可以正常准确的检测当前环境温度，模块温度检测电路10无法准确检测功率半导体200的温度，因此，在MCU控制电路30中设定模块温度检测电路10可检测的温度下限为-20度，在模块温度检测电路10输出的模块温度信号在MCU控制电路30中为小于或者等于-20度对应的电压信号时，MCU控制电路30则根据环境温度检测电路20输出的环境温度信号进行温度判断，以控制功率半导体200的工作状态。

本实用新型温度检测电路包括模块温度检测电路10、环境温度检测电路20及MCU控制电路30，模块温度检测电路10与环境温度检测电路20均与MCU控制电路30连接，MCU控制电路30的控制端与被测功率半导体200的受控端连接。本实用新型温度检测电路工作时，模块温度检测电路10检测功率半导体200高温处的温度，环境温度检测电路20检测功率半导体200所处的环境温度，在所述功率半导体200温度大于或者等于第一预设温度时，MCU控制电路30输出第一控制信号至所述功率半导体200以使功率半导体200降低运行功率或者停止工作，当检测到当前环境温度小于或者等于第二预设温度时，MCU控制电路30输出第二控制信号至所述功率半导体200以使功率半导体200停止工作，通过两个温度监测点互相参考判断，从而使功率半导体200在允许的温度范围内正常可靠的工作，解决了功率半导体因本身温度过高或因环境温度过低而导致失效的问题。

优选地，所述模块温度检测电路10包括第一电阻R1、高温型NTC热敏电阻HR、第一电容C1、接口端子J1以及第一工作电压VCC输入端。

具体地，所述第一电阻R1的第一端与所述第一工作电压VCC输入端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端接地，所述第一电容C1的两端还经由所述接口端子J1与所述高温型NTC热敏电阻HR的两端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第一电容C1的第一端的连接节点为所述模块温度检测电路10的信号输出端，所述模块温度检测电路10的信号输出端与所述MCU控制电路30的第一信号输入端连接。

需要说明的是，NTC(Negative Temperature Coefficient.负温度系数)热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低，本实施例中，第一电阻R1与高温型NTC热敏电阻HR构成分压电路，根据高温型NTC热敏电阻HR随温度变化从而输出不同电压信号至MCU控制电路30中，从而确定当前功率半导体200的温度，由于功率半导体200工作时温度较高，所以本实施例中，NTC热敏电阻选用高温范围精准度高的高温型NTC热敏电阻HR，并且，模块温度检测电路10还可检测高温型NTC热敏电阻HR开路状态，当高温型NTC热敏电阻HR松动或者未接时，模块温度检测电路10输出的电压信号为零，MCU控制电路30从而判断高温型NTC热敏电阻HR为开路状态，此外，需要说明的是，当环境温度低于-20度时，由于模块温度检测电路10检测的温度不准确，所以当环境温度低于-20度时，MCU控制电路30无法判断NTC热敏电阻的开路状态。

本实施例中，所述高温型NTC热敏电阻HR贴设在所述功率半导体200的高温监测点。

需要说明的是，功率半导体200在功率变换时，其内部开关器件开始发热，为了更加准确的检测功率半导体200的温度，模块温度检测电路10中的高温型NTC热敏电阻HR与功率半导体200中开关器件，即高温监测点贴合，提高准确度，避免因环境影响模块温度检测的数据。

本实施例中，所述高温型NTC热敏电阻HR插接安装于所述接口端子J1上。

本实施例中，为了适应更多的检测对象，高温型NTC热敏电阻HR可插接在接口端子J1上，当需要检测不同的功率半导体200时，因其工作产生的高温范围不一致，可选用不同温度型号的高温型NTC热敏电阻HR，减少模块温度检测电路10中焊接的工作。

本实施例中，所述环境温度检测电路20包括第二电阻R2、低温型NTC热敏电阻LR、第二电容C2以及所述第一工作电压VCC输入端。

具体地，所述第二电阻R2的第一端与所述第一工作电压VCC输入端连接，所述第二电阻R2的第二端、所述低温型NTC热敏电阻LR的第一端及所述第二电容C2的第一端互连，所述低温型NTC热敏电阻LR的第二端与所述第二电容C2的第二端均接地，所述第二电阻R2的第二端、所述低温型NTC热敏电阻LR的第一端及所述第二电容C2的第一端的连接节点为所述环境温度检测电路20的信号输出端，所述环境温度检测电路20的信号输出端与所述MCU控制电路30的第二信号输入端连接。

需要说明的是，第二电阻R2与低温型NTC热敏电阻LR组成分压电路，由于环境温度存在低温环境，所以本实施例中NTC热敏电阻采用低温型热敏电阻，其在低温到正常温度范围内精准度较高，根据环境温度变化，环境温度检测电路20输出不同电压信号至MCU控制电路30，根据不同功率半导体200所能工作的极限温度不同，在MCU控制电路30中可设定不同温度下限值，当环境温度检测电路20输出的环境温度信号低于所设定的温度下限值时，MCU控制电路30输出第二控制信号至功率半导体200的受控端或者前端的电源开关，从而控制功率半导体200停止工作，避免功率半导体200因低温造成损坏。

此外，需要说明的是，低温型NTC热敏电阻LR可与第二电阻R2直接焊接在同一块电路板上，或者采用接口端子J1插接安装，具体安装方式可根据实际情况而设定，在此，不作具体限制。

本实施例中，所述MCU控制电路30包括MCU芯片U1以及所述第一工作电压VCC输入端。

具体地，所述MCU芯片U1的第一信号输入端为所述MCU控制电路30的第一信号输入端，所述MCU芯片U1的第一信号输入端与所述模块温度检测电路10的信号输出端连接，所述MCU芯片U1的第二信号输入端为所述MCU控制电路30的第二信号输入端，所述MCU芯片U1的第二信号输入端与所述环境温度检测电路20的信号输出端连接，所述MCU芯片U1的控制信号输出端为所述MCU控制电路30的控制端，所述MCU芯片U1的控制信号输出端与所述功率半导体200的受控端连接，所述MCU芯片U1的电源端与所述第一工作电压VCC输入端连接，所述MCU芯片U1的接地端接地。

MCU芯片U1中通过接收环境温度检测电路20与模块温度检测电路10输出的不同电压信号进行温度判断，通过两个温度监测点互相参考判断，当功率半导体200出现温度过高情况时，MCU芯片U1输出第一控制信号控制功率半导体200降低运行性能或停止运行的方式来控制温度在一个安全的范围内，同时当功率半导体200处于低温环境时也能检测到当前的环境温度并控制功率半导体200停止工作，从而使功率半导体200在允许的温度范围内正常可靠的工作，当模块温度检测电路10的NTC热敏电阻开路时，MCU芯片U1根据电压信号同样可以检测出来出NTC热敏电阻开路状态并通过外接指示灯或者警报进行告警。

本实用新型还提出一种温度检测装置，该温度检测装置包括如上所述的温度检测电路，该温度检测电路的具体结构参照上述实施例，由于本温度检测装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种温度检测电路，用于检测功率半导体的温度及环境温度，其特征在于，包括模块温度检测电路、环境温度检测电路及MCU控制电路；所述模块温度检测电路与所述环境温度检测电路均与所述MCU控制电路连接，所述MCU控制电路的控制端与所述功率半导体的受控端连接；

所述模块温度检测电路，用于检测所述功率半导体的温度并对应输出模块温度信号至所述MCU控制电路；

所述环境温度检测电路，用于检测所述功率半导体的环境温度并对应输出环境温度信号至所述MCU控制电路；

所述MCU控制电路，用于在所述功率半导体的温度大于或者等于第一预设温度时，输出第一控制信号至所述功率半导体以降低所述功率半导体的运行功率或者控制所述功率半导体停止工作；以及用于在所述功率半导体的环境温度小于或者等于第二预设温度时，输出第二控制信号至所述功率半导体以控制所述功率半导体停止工作；

所述第一预设温度大于或者等于100度且小于或者等于170度，所述第二预设温度小于或者等于-40度。

2.如权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述模块温度检测电路包括第一电阻、高温型NTC热敏电阻、第一电容、接口端子以及第一工作电压输入端；

所述第一电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的两端还经由所述接口端子与所述高温型NTC热敏电阻的两端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端的连接节点为所述模块温度检测电路的信号输出端，所述模块温度检测电路的信号输出端与所述MCU控制电路的第一信号输入端连接。

3.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述高温型NTC热敏电阻贴设在所述功率半导体的高温监测点。

4.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述高温型NTC热敏电阻插接安装于所述接口端子上。

5.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述环境温度检测电路包括第二电阻、低温型NTC热敏电阻、第二电容以及所述第一工作电压输入端；

所述第二电阻的第一端与所述第一工作电压输入端连接，所述第二电阻的第二端、所述低温型NTC热敏电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连，所述低温型NTC热敏电阻的第二端与所述第二电容的第二端均接地，所述第二电阻的第二端、所述低温型NTC热敏电阻的第一端及所述第二电容的第一端的连接节点为所述环境温度检测电路的信号输出端，所述环境温度检测电路的信号输出端与所述MCU控制电路的第二信号输入端连接。

6.如权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述MCU控制电路包括MCU芯片以及所述第一工作电压输入端；

所述MCU芯片的第一信号输入端为所述MCU控制电路的第一信号输入端，所述MCU芯片的第一信号输入端与所述模块温度检测电路的信号输出端连接，所述MCU芯片的第二信号输入端为所述MCU控制电路的第二信号输入端，所述MCU芯片的第二信号输入端与所述环境温度检测电路的信号输出端连接，所述MCU芯片的控制信号输出端为所述MCU控制电路的控制端，所述MCU芯片的控制信号输出端与所述功率半导体的受控端连接，所述MCU芯片的电源端与所述第一工作电压输入端连接，所述MCU芯片的接地端接地。

7.一种温度检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的温度检测电路。