利用比较器构成的IGBT温度采样电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，主要包括比较器U1A、电阻R4、R5、IGBT模块内的NTC电阻、电容C1、DSP，C1作为比较器U1A的充放电电容、连接在比较器U1A的反相输入端，由电阻R4、R5和NTC构成电容C1的充电电阻网络，电阻R5和NTC构成电容C1的放电电阻网络，比较器U1A的输出端连接DSP的信号输入端。本实用新型专利技术输出信号对电源系统稳定性的依赖程度不高，相对于传统采样方式，输出信号不完全依赖于工作电源，此NTC采样方式提高了输出信号抗电源波动的能力及IGBT温度采样的准确性。

IGBT temperature sampling circuit based on comparator

【技术实现步骤摘要】
利用比较器构成的IGBT温度采样电路
本技术涉及电路领域，特别是涉及一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路。
技术介绍
伴随着新能源汽车的快速发展，封装的IGBT模块也得到了更广泛的应用。在众多影响IGBT模块应用的因素中，IGBT模块的工作结温Tvj,op已经成为IGBT模块应用设计人员非常关注的一个问题。许多IGBT模块集成了由陶瓷半导体材料做成的NTC电阻，利用NTC电阻的温度特性监控IGBT温度的变化。NTC热敏电阻是一种以过渡金属氧化物为主要材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏陶瓷组件。NTC热敏电阻的阻值受温度的升高而降低，在实际的应用中常常采用NTC热敏电阻的此特性检测温度的变化。NTC热敏电阻阻值与温度的对应关系如下：其中：RN：表示在额定温度TN(K)时，NTC对应的电阻值，单位Ω；B：NTC热敏电阻的材料常数，又称为热敏指数；T：NTC热敏电阻工作环境温度，单位K。目前常见的IGBT温度采样电路形式为采用串联电阻分压和集成运放构成的IGTB温度采样电路、基于555定时器的IGBT温度采样电路。采用串联电阻分压和运放构成的比例调理电路如图1所示，由于NTC的温度特性，当温度发生变化时，造成RNTC电阻阻值产生变化。如图1所示，R1、R2和RNTC三个电阻串联分压，因此，所以随温度的变化为变化；集成运放正相输入端输入的参考电压由电阻R4和R5对VCC进行分压得到，因此，集成运放输出为由以上可知，集成运放输出的电压Vout随IGBT温度的变化而变化。通过DSP采集运放输出的电压信号，利用软件对采集的电压信号进行处理，反推算出IGBT工作的温度。其对应曲线如图2所示，由图可以看出，当电源VCC出现偏差时，输出电压Vout也相应出现较大偏差，因此，这种NTC温度采样方式对电源的依赖性强，对电源系统的稳定性要求较高，一旦电源系统因为外界干扰、负载突变等原因导致输出电压出现波动时，将直接影响DSP对温度信号的采集，可能导致系统对温度监控功能出现误报、漏报等故障，直接影响系统稳定性及寿命。基于555定时器的IGBT温度采样电路如图3所示，电容C1、电阻R1和IGBT内部NTC电阻RNTC为振荡器的定时元器件。应用IGBT内部NTC热敏电阻的温度特性，使得由555定时器构成的振荡电路输出高电平的时间产生变化，最终导致555定时器输出的矩形波的频率跟随温度的变化而变化。并将由555定时器的工作原理可知：定时器输出高电平的时间ton：ton＝0.693×(RNTC+R1)×C1定时器输出低电平的时间toff：toff＝0.693×R1×C1输出频率fout与NTC电阻的阻值相关，即与温度相关：由此可以得出555定时器输出波形的频率随IGBT温度的变化为变化。通过DSP采集555定时器输出的波形信号并解析出波形频率f，利用软件对解析出的频率进行处理，进而反算出相应的IGBT温度信号。输出频率fout和温度对应曲线如图4所示。由以上分析可以看出，555定时器输出波形的频率不受工作电压波动的影响，输出频率的线性度可以通过调节电阻R1和电容C1的值进行调整；但是基于当前新能源汽车的成本压力较大，此方案的成本较高，并且市场上的多数555定时器为工业级产品，未得到汽车级认证，因而未能得到市场的普遍认可。因此亟需提供一种新型的IGBT温度采样电路来解决上述问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，能够提高IGBT温度采样电路对电源的抗干扰能力以及IGBT温度采样的准确性。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，主要包括比较器U1A、电阻R4、R5、IGBT模块内的NTC电阻、电容C1、DSP，C1作为比较器U1A的充放电电容、连接在比较器U1A的反相输入端，由电阻R4、R5和NTC构成电容C1的充电电阻网络，电阻R5和NTC构成电容C1的放电电阻网络，比较器U1A的输出端连接DSP的信号输入端。在本技术一个较佳实施例中，该电路还包括电阻R1—R3、RF、电容C2，电阻R1的一端连接VCC电源、另一端连接比较器U1A的正相输入端，电阻R2的一端接地、另一端连接比较器U1A的正相输入端，比较器U1A的输出端通过电阻R3连接DSP的信号输入端，电阻RF的一端连接比较器U1A的正相输入端、另一端与电DSP的信号输入端连接。在本技术一个较佳实施例中，该电路中电阻R5的一端连接比较器U1A的反相输入端、另一端与电阻NTC串联，电阻NTC的另一端与DSP的信号输入端连接，电阻R4的一端与VCC电源连接、另一端与DSP的信号输入端连接，电容C2的一端连接DSP的信号输入端、另一端接地。本技术的有益效果是：(1)本技术输出信号对电源系统稳定性的依赖程度不高，相对于传统采样方式，输出信号不完全依赖于工作电源，此NTC采样方式提高了输出信号抗电源波动的能力；(2)DSP检测的为频率信号，相对于传统采样方式检测的低电压信号，抗外界电磁干扰能力较强；(3)传统的电压信号采样，由于DSP允许输入电压的限制，采样精度受到一定程度的限制，该电路在输出高电平一定的情况下，可以充分调节输出信号频率，提高采样精度；(4)具有成本优势，可提供产品的市场竞争力。附图说明图1是采用串联电阻分压和运放构成的比例调理电路图；图2是集成运放输出电压Vout和温度的对应曲线图；图3是基于555定时器的IGBT温度采样电路图；图4是555定时器输出波形频率f和温度的对应关系图；图5是本技术利用比较器构成的IGBT温度采样电路图；图6是比较器输出波形频率F和温度的对应关系图。具体实施方式下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图5，本技术实施例包括：一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，包括电阻R1—R5、RF、比较器U1A、IGBT模块内的NTC电阻、电容C1—C2、DSP。C1作为比较器U1A的充放电电容、连接在比较器U1A的反相输入端，由电阻R4、R5和NTC构成电容C1的充电电阻网络，电阻R5和NTC构成电容C1的放电电阻网络，比较器U1A的输出端连接DSP的信号输入端。各电路元器件及其连接关系如图5所示，电阻R1的一端连接VCC电源、另一端连接比较器U1A的正相输入端，电阻R2的一端接地、另一端连接比较器U1A的正相输入端，比较器U1A的输出端通过电阻R3连接DSP的信号输入端，电阻RF的一端连接比较器U1A的正相输入端、另一端与电DSP的信号输入端连接。电阻R5的一端连接比较器U1A的反相输入端、另一端与电阻NTC串联，电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，其特征在于，主要包括比较器U1A、电阻R4、R5、IGBT模块内的NTC电阻、电容C1、DSP，C1作为比较器U1A的充放电电容、连接在比较器U1A的反相输入端，由电阻R4、R5和NTC构成电容C1的充电电阻网络，电阻R5和NTC构成电容C1的放电电阻网络，比较器U1A的输出端连接DSP的信号输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路，其特征在于，主要包括比较器U1A、电阻R4、R5、IGBT模块内的NTC电阻、电容C1、DSP，C1作为比较器U1A的充放电电容、连接在比较器U1A的反相输入端，由电阻R4、R5和NTC构成电容C1的充电电阻网络，电阻R5和NTC构成电容C1的放电电阻网络，比较器U1A的输出端连接DSP的信号输入端。


2.根据权利要求1所述的利用比较器构成的IGBT温度采样电路，其特征在于，还包括电阻R1—R3、RF、电容C2，电阻R1的一端连接VCC电源、另一端连接比较器U...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑旺，秦辉，储诚通，陈威，祖彬彬，
申请(专利权)人：合肥道一动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34