[发明专利]用于自动校准二极管的温度感测的IGBT温度感测电路

说明书

本发明涉及IGBT温度感测电路。IGBT温度感测电路基于温度感测二极管的元件特性来自动校准二极管的温度感测以最小化误差，精确地感测温度并且去除对IGBT的输出的最大电流的限制(以增加最大电流)。温度感测电路包括自动校准器和二极管温度传感器，自动校准器被配置为自动设定向二极管供给电流的电流源的供给电流，二极管温度传感器被配置为基于随温度变化的二极管的电流来测量二极管的一侧端子的电压，并调节保护对象器件的操作。

技术领域

本公开涉及绝缘栅双极晶体管(IGBT)温度感测电路，并且尤其涉及能够通过自动校准二极管的温度感测来感测温度并操作IGBT以保护用以在环境友好型电动车辆中驱动电动机的三相交流电(AC)控制的高压/高电流用IGBT的功率模块的IGBT温度感测电路。

背景技术

现有的温度传感器具有被放置在IGBT模块的直接覆铜(DBC)上的负温度系数(NTC)类型。特别地，DBC的温度近似等于耦合到DBC底部的冷却器(例如，散热器)的温度。换句话说，需要测量生成热的半导体芯片的结温度，然而，当监测以上所述的冷却器或其冷却剂的温度时发生误差。

因此，最近已经提出使用二极管的温度-导通电压特性来直接感测IGBT的温度的方法。例如，多晶硅二极管被集成在IGBT芯片上以直接感测IGBT半导体芯片的结温度。然而，由于在各采样之间硅二极管有变化，因此难于准确地估计其温度，并且对于每次采样发生显著误差。此外，当通过IGBT的热模型计算最大输出时，限制了最大电流，这限制了电动车辆/混合动力车辆的电动机的最大输出。此外，当电流传感器故障或在寿命末期(EOL)错误地执行温度估计时，可能危及驾驶者安全或者可能发生对功率模块的损害。

在本节中所公开的以上信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此其可包含在本国对于本领域普通技术人员已知的不形成现有技术的信息。

发明内容

本公开提供了IGBT温度感测电路，IGBT温度感测电路具有用于自动校准二极管的温度感测的电路，其能够最小化根据温度感测二极管的元件特性可能发生的误差，更准确地感测温度，并且减轻对IGBT输出的最大电流的限制(例如，增加最大电流)。

根据本公开示例性实施例，一种温度感测电路可以包括：自动校准器，被配置为：自动设定向二极管供给电流的电流源的供给电流；和二极管温度传感器，被配置为：根据基于温度变化的二极管的电流来测量二极管的一侧端子的电压，并调节保护对象器件的操作。

所述二极管可以为嵌入作为保护对象器件的绝缘栅双极晶体管(IGBT)芯片中的温度感测二极管。所述温度感测电路可以被配置为：通过使用温度感测二极管测量IGBT芯片的温度来调节IGBT芯片的操作。所述二极管可以包括具有串联或并联组合的多个二极管。二极管每个温度的导通电压特性对于二极管的每次采样可能具有偏差，二极管每个温度的导通电压特性可以是在通过在自动校准器中设定电流源的供给电流，在二极管温度传感器测量二极管的一侧端子电压时调节二极管的每次采样的偏差而被测量的。

所述自动校准器可以被配置为：对于二极管的每次采样，当在预定温度下二极管的导通电压小于基准值时将供给电流确定为大于基准电流，并且当在预定温度下二极管的导通电压大于基准值时将供给电流确定为小于基准电流。

所述自动校准器可以包括：控制器，被配置为：逐渐增加电流源的供给电流，并且将对应电流供给到二极管。比较器可以被配置为：将二极管的所述一侧端子的电压与基准电压进行比较，以生成数字判定电压，并且所述控制器可以被配置为：基于数字判定电压来确定是否固定电流源的供给电流。所述自动校准器可以还包括被配置为生成基准电压的带隙基准芯片形式的基准电压生成电路。所述自动校准器可以还包括耦合在控制器与比较器之间的D触发器。所述D触发器可以被配置为：在D端的输入处接收直流(DC)电压，在时钟信号端的输入处接收数字判定电压，并且向控制器输出Q端的输出。