[实用新型]利用比较器构成的IGBT温度采样电路

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种利用比较器构成的IGBT温度采样电路。

背景技术

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：