CN213780337U - Ntc检测电路及电力电子器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种NTC检测电路及电力电子器件；所述电路包括控制单元、差分运放单元及开关单元；差分运放单元分别与检测电阻和控制单元，用于对检测电阻两端的电压进行差分放大，并将差分放大后所得的目标电压输出至控制单元；开关单元分别与第一电阻、检测电阻及控制单元连接；第一电阻与检测电阻相连，且共同连接至NTC电阻和第二电阻；NTC电阻与第二电阻相连，且共同连接至第一电源；本实用新型通过增加一开关单元，并根据控制单元在该开关单元状态切换前后，所检测到的电压变化，实现判断该NTC电阻所处的工作状态，从而区分出该NTC电阻是处于正常工作状态，还是处于短路或断路状态。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子器件技术领域，特别是涉及一种NTC检测电路及电力电子器件。
背景技术
电力电子器件最重要的参数之一就是芯片的温度，NTC(负温度系数的热敏电阻)是最常用的温度检测工具，为提高分辨率，常规做法为将全温度范围转换为MCU AD全电压检测范围，因此，存在极低温度或极高温度时，AD端口检测到的电压值接近零电平。
NTC作为电力电子器件芯片的一部分，在极端情况下，可能存在短路或者断线的可能，而断线与短路时，AD端口检测到的电压值与极低温度或极高温度时相似，所以，常规检测无法检测NTC短路或断线，而这对于严重依靠NTC检测保护功率器件尤其重要。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种NTC检测电路及电力电子器件，用于解决现有技术中无法检测NTC短路或断线的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种NTC检测电路，包括：控制单元、差分运放单元及开关单元；所述差分运放单元的第一端与检测电阻的一端连接，所述差分运放单元的第二端与所述检测电阻的另一端连接，所述差分运放单元的第三端与所述控制单元的第一端连接，用于对所述检测电阻两端的电压进行差分放大，并将差分放大后所得的目标电压输出至所述控制单元；所述开关单元分别与第一电阻的一端、所述检测电阻的另一端及所述控制单元的第二端连接；所述第一电阻的另一端与所述检测电阻的一端相连，且共同连接至NTC电阻的一端和第二电阻的一端；所述NTC电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，且共同连接至第一电源；所述开关单元用于在所述控制单元的控制作用下，实现状态切换，以根据所述开关单元状态切换前后，对应的所述目标电压，判断所述NTC电阻所处的工作状态。
于本实用新型的一实施例中，所述开关单元采用三极管；所述三极管的集电极与所述第一电阻的一端连接，所述三极管的基极分别与第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述三极管的发射极与所述第四电阻的另一端和所述检测电阻的另一端相连，且共同连接至所述第一电源的零线端；所述第三电阻的另一端与所述控制单元的第二端连接。
于本实用新型的一实施例中，所述开关单元采用MOS管。
于本实用新型的一实施例中，所述检测电阻的阻值是所述第一电阻阻值的10～100倍。
于本实用新型的一实施例中，所述第二电阻的阻值为10K～100K。
于本实用新型的一实施例中，所述控制单元的第一端为所述控制单元的AD端口，所述控制单元的第二端为所述控制单元的I/O端口。
于本实用新型的一实施例中，所述控制单元采用MCU；所述第一电源采用3.3V的电源。
于本实用新型的一实施例中，所述开关单元的状态包括：导通状态或关断状态；所述NTC电阻所处的工作状态包括：正常状态、短路状态及断线状态中的任意一种。
本实用新型提供一种电力电子器件，包括：上述的NTC检测电路。
如上所述，本实用新型所述的NTC检测电路及电力电子器件，具有以下有益效果：
(1)与现有技术相比，本实用新型通过增加一开关单元，并根据控制单元在该开关单元状态切换前后，所检测到的电压变化，实现判断该NTC电阻所处的工作状态，从而区分出该NTC电阻是处于正常工作状态，还是处于短路或断路状态。
(2)结合该NTC检测电路，实现了对电力电子器件的节能控制，有效降低了电力电子器件因过温引起的故障率，保证了该电力电子器件稳定可靠地运行。
附图说明
图1显示为本实用新型的NTC检测电路于一实施例中的结构示意图。
图2显示为本实用新型的NTC电阻的阻值随温度变化于一实施例中的关系曲线图。
图3显示为本实用新型的当NTC电阻处于不同工作状态下时，控制单元的AD端口的采样电压随温度变化于一实施例中的关系曲线图。
标号说明
1 控制单元
2 差分运放单元
3 开关单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实用新型的NTC检测电路及电力电子器件，与现有技术相比，本实用新型通过增加一开关单元，并根据控制单元在该开关单元状态切换前后，所检测到的电压变化，实现判断该NTC电阻所处的工作状态，从而区分出该NTC电阻是处于正常工作状态，还是处于短路或断路状态；结合该NTC检测电路，实现了对电力电子器件的节能控制，有效降低了电力电子器件因过温引起的故障率，保证了该电力电子器件稳定可靠地运行。
如图1所示，于一实施例中，本实用新型的NTC检测电路包括控制单元1、差分运放单元2及开关单元3。
具体地，所述差分运放单元2的第一端①与检测电阻R5的一端连接，所述差分运放单元2的第二端②与所述检测电阻R5的另一端连接，所述差分运放单元2的第三端③与所述控制单元1的第一端①连接，用于对所述检测电阻R5两端的电压进行差分放大，并将差分放大后所得的目标电压输出至所述控制单元1。
需要说明的是，该差分运放单元2为领域内常规的技术手段，其具体电路结构组成和连接关系，不作为限制本实用新型的条件，所以，在此也不再赘述。
于一实施例中，所述控制单元1的第一端①为所述控制单元1的AD端口。
优选地，所述控制单元1采用MCU。
需要说明的是，常规MCU_AD端口检测范围为0V至3.3V，通过在检测电阻R5的后端连接上该差分运放单元2，可实现提高该控制单元1的AD端口的采样分辨率。
所述开关单元3分别与第一电阻R1的一端、所述检测电阻R5的另一端及所述控制单元1的第二端②连接；所述第一电阻R1的另一端与所述检测电阻R5的一端相连，且共同连接至NTC电阻的一端和第二电阻R2的一端；所述NTC电阻的另一端与所述第二电阻R2的另一端相连，且共同连接至3.3V的第一电源(火线端)。
需要说明的是，NTC，即负温度系数的热敏电阻，是最常用的温度检测工具，其阻值随温度变化关系如图2所示；具体地，由图2可知，在检测温度范围内，NTC阻值变化很大。
需要说明的是，所述开关单元3用于在所述控制单元1的控制作用下，实现状态切换，以根据所述开关单元3状态切换前后，对应的所述目标电压，判断所述NTC电阻所处的工作状态。
于一实施例中，所述开关单元3的状态包括导通状态或关断状态；所述NTC电阻所处的工作状态包括正常状态、短路状态及断线状态中的任意一种。
如图1所示，于一实施例中，所述开关单元3采用三极管Q1。
具体地，所述三极管Q1的集电极与所述第一电阻R1的一端连接，所述三极管Q1的基极分别与第三电阻R3(驱动电阻)的一端和第四电阻R4(下拉电阻)的一端连接，所述三极管Q1的发射极与所述第四电阻R4的另一端和所述检测电阻R5的另一端相连，且共同连接至所述第一电源的零线端(对应图1中的DCN)；所述第三电阻R3的另一端与所述控制单元1的第二端②连接。
于一实施例中，所述控制单元1的第二端②为所述控制单元1的I/O端口。
需要说明的是，当三极管Q1由导通状态切换为关断状态时，AD端口可以得到相应的电压变化，以便于做出相应的NTC电阻工作状态的判断。
进一步地，当判断该NTC电阻处于正常工作状态时，可以此时控制单元1的AD端口的采样电压作为温度检测的依据，实现温度检测功能。
需要说明的是，该三极管Q1的状态切换由控制单元1的I/O端口控制；具体地，在正常工作过程中，该控制单元1控制该三极管Q1始终处于导通状态，为判断NTC电阻所处的工作状态，可在正常工作过程中，按照一定的时间周期，使该控制单元1控制该三极管Q1关断，从而实现判断该NTC电阻的工作状态；还可在每一次上电工作时，通过控制单元1控制该三极管Q1关断，以实现判断该NTC电阻的工作状态。
如图3所示，于一实施例中，当三极管Q1处于导通状态，该NTC检测电路处于正常工作状态，以此时控制单元1的AD端口的采样电压作为温度检测的依据，对应的AD端口的采样电压与温度之间的关系曲线见图3中的曲线①。
当三极管Q1由导通状态切换为关断状态后，对应的控制单元1的AD端口的采样电压与温度之间的关系曲线见图3中的曲线②。
具体地，根据三极管Q1状态切换前后，控制单元1的AD端口的采样电压来判断是否异常。
需要说明的是，当三极管Q1由导通状态切换为关断状态后，若AD端口的采样电压变化明显，即认为该NTC电阻处于正常工作状态；当三极管Q1由导通状态切换为关断状态后，若AD端口的采样电压不变，且均接近于0V，即认为该NTC电阻的工作状态是处于断线状态，对应的AD端口的采样电压与温度之间的关系曲线见图3中的曲线③；当三极管Q1由导通状态切换为关断状态后，若AD端口的采样电压不变，且均接近于3.3V，即认为该NTC电阻的工作状态处于短路状态，对应的AD端口的采样电压与温度之间的关系见图3中的曲线④。
需要说明的是，上述的“变化明显”没有明确的限定，不同的温度，对应的变化也有所不同，该变化明显是相较于“断线状态”和“短路状态”时，AD端口采样电压在三极管Q1状态切换前后的变化来说的。
如图3中的曲线⑤，在温度为0℃时，由曲线⑤可知，若此时NTC电阻处于正常工作状态，则在三极管Q1状态切换前后，对应的AD端口的采样电压的变化为图3中的X1；在温度为100℃时，由曲线⑥可知，若此时NTC电阻处于正常工作状态，则在三极管Q1状态切换前后，对应的AD端口的采样电压的变化为图3中的X2，X1和X2均定义为变化明显。
需要说明的是，该开关单元3不限于采用三极管Q1，还可采用任何可作为开关，实现导通和关断功能的结构，诸如，MOS管。
于一实施例中，所述检测电阻R5的阻值是所述第一电阻R1阻值的10～100倍。
需要说明的是，为保证在正常工作状态下，开关单元3在导通和关断前后，对应的控制单元1的AD端口检测到的电压有明显的变化，需使该检测电阻R5的阻值与该第一电阻R1的阻值相差1至2个数量级，即该检测电阻R5的阻值是该第一电阻R1阻值的10～100倍。
于一实施例中，所述第二电阻R2的阻值为10K～100K。
需要说明的是，该第二电阻R2起到了分流的作用，避免在使用该NTC电阻进行温度检测时，由于该NTC电阻自身发热，影响温度检测的准确性。
于一实施例中，本实用新型的电力电子器件包括上述的NTC检测电路。
需要说明的是，结合该NTC检测电路，实现了对电力电子器件的节能控制，有效降低了电力电子器件因过温引起的故障率，保证了该电力电子器件稳定可靠地运行。
进一步地，可将上述的NTC检测电路具体应用在空调驱动器中，尤其是风冷驱动器，有效地降低了空调因过温引起的故障率，保证了空调稳定可靠运行的同时，提高了客户体验度及降低了生产商的服务成本。
综上所述，本实用新型的NTC检测电路及电力电子器件，与现有技术相比，本实用新型通过增加一开关单元，并根据控制单元在该开关单元状态切换前后，所检测到的电压变化，实现判断该NTC电阻所处的工作状态，从而区分出该NTC电阻是处于正常工作状态，还是处于短路或断路状态；结合该NTC检测电路，实现了对电力电子器件的节能控制，有效降低了电力电子器件因过温引起的故障率，保证了该电力电子器件稳定可靠地运行；所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种NTC检测电路，其特征在于，包括：控制单元、差分运放单元及开关单元；
所述差分运放单元的第一端与检测电阻的一端连接，所述差分运放单元的第二端与所述检测电阻的另一端连接，所述差分运放单元的第三端与所述控制单元的第一端连接，用于对所述检测电阻两端的电压进行差分放大，并将差分放大后所得的目标电压输出至所述控制单元；
所述开关单元分别与第一电阻的一端、所述检测电阻的另一端及所述控制单元的第二端连接；
所述第一电阻的另一端与所述检测电阻的一端相连，且共同连接至NTC电阻的一端和第二电阻的一端；
所述NTC电阻的另一端与所述第二电阻的另一端相连，且共同连接至第一电源；
所述开关单元用于在所述控制单元的控制作用下，实现状态切换，以根据所述开关单元状态切换前后，对应的所述目标电压，判断所述NTC电阻所处的工作状态。
2.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述开关单元采用三极管；
所述三极管的集电极与所述第一电阻的一端连接，所述三极管的基极分别与第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述三极管的发射极与所述第四电阻的另一端和所述检测电阻的另一端相连，且共同连接至所述第一电源的零线端；
所述第三电阻的另一端与所述控制单元的第二端连接。
3.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述开关单元采用MOS管。
4.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述检测电阻的阻值是所述第一电阻阻值的10～100倍。
5.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值为10K～100K。
6.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述控制单元的第一端为所述控制单元的AD端口，所述控制单元的第二端为所述控制单元的I/O端口。
7.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述控制单元采用MCU；所述第一电源采用3.3V的电源。
8.根据权利要求1所述的NTC检测电路，其特征在于，所述开关单元的状态包括：导通状态或关断状态；所述NTC电阻所处的工作状态包括：正常状态、短路状态及断线状态中的任意一种。
9.一种电力电子器件，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一项所述的NTC检测电路。
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| CN202022742743.XU CN213780337U (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | Ntc检测电路及电力电子器件 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114184936A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-15 | 上海儒竞智控技术有限公司 | 芯片连焊自检测方法、系统、介质及芯片 |
| CN114199403A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种温度采样装置及其控制方法、电机控制系统 |
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