[发明专利]一种用于IGBT模块的温度检测电路

说明书

本发明涉及一种用于IGBT模块的温度检测电路，包括：热敏电阻Rt，安装在IGBT模块内部；模拟量转换成脉冲量芯片U1，与热敏电阻Rt连接，用于将热敏电阻Rt的阻值变化的模拟量转换成脉冲宽度变化的数字量；FPGA，与模拟量转换成脉冲量芯片U1连接，用于检测脉冲宽度或者占空比，算出NTC电阻值再通过查表法，读出与之对应的IGBT模块结温温度。与现有技术相比，本发明具有线性度好、精度高、带安全隔离等优点。

技术领域

本发明涉及一种温度检测电路，尤其是涉及一种用于IGBT模块的温度检测电路。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，电力电子技术也得到突飞猛进，功率半导体是其重中之重器件，是功率模块被广泛应用于电力电子变换领域中，尤为突出的在新能源汽车、储能、变频器、有源滤波器、SVG等热门行业中功率模块发挥着极其重要的作用。在实际应用过程中，由于基板散热不均和内部过流等引起的IGBT结温过高是模块失效的主要原因之一，制约半导体应用的一个重要因素也是它们的最大结温Tvj，因此无论是应用开发人员还是管理其运行的用户,IGBT模块结温的测量都非常重要，这直接影响到设备的可靠性和寿命，如果IGBT模块结温温度检测设计不合理，严重时机器设备不能正常工作甚至会出现炸机的风险。

随着IGBT技术的逐渐发展成熟，许多厂家在IGBT模块内部都集成了NTC热敏电阻，如英飞凌、富士、西门康等功率模块都有集成NTC，NTC是负温度系数热敏电阻，安装在模块内部硅片附近以实现紧密的热耦合，将热敏电阻阻值与之对应的温度值匹配，作为一个温度传感器以简化精确的温度测量设计，它可以有效地检测功率模块的稳态壳温(Tc)，各厂家模块内封装的NTC参数基本相近。目前常见的NTC检测电路有电阻分压法、比较器比较法、间接测量法，然而这几种方法都存在不足的地方:

1、电阻分压法，结合单片机技术能够很方便的实现温度测量。但是由于NTC传感器的特性是阻值会随不同温度的变化而变化，变化范围可达千倍以上，常见单片机的AD采样位数通常为十位，加上采集过程中的系统噪声，测量的误差难以满足全温度范围内高精度温度测量要求。

2、比较器比较法，电路简单，只能作为设置IGBT最大温度的过温保护判断，不能线性的测量出模块结温温度。

3、间接测量法，不是直接测量芯片的实际温度,而是测量系统中其他参考点的温度，通常是检测IGBT模块的基板或散热器温度，不能准确真实有效的测量模块结温温度。

而且这几种方法都不带隔离检测，线性度和精度都不高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种线性度好、精度高、带安全隔离的用于IGBT模块的温度检测电路，。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于IGBT模块的温度检测电路，包括：

热敏电阻Rt，安装在IGBT模块内部；

模拟量转换成脉冲量芯片U1，与热敏电阻Rt连接，用于将热敏电阻Rt的阻值变化的模拟量转换成脉冲宽度变化的数字量；

FPGA，与模拟量转换成脉冲量芯片U1连接，用于检测脉冲宽度或者占空比，算出NTC电阻值再通过查表法，读出与之对应的IGBT模块结温温度。

优选地，所述的电路还包括限流电阻Ra和充放电电容C，所述的限流电阻Ra一端分别与模拟量转换成脉冲量芯片U1的7号管脚和热敏电阻Rt连接，另一端通过分别与模拟量转换成脉冲量芯片U1的2号管脚、充放电电容C一端连接，所述的充放电电容C另一端接地。

优选地，所述的热敏电阻Rt、限流电阻Ra和充放电电容C构成充电电路，此时所述的模拟量转换成脉冲量芯片U1的7号管脚放电管断开，3号管脚输出高电平。