[发明专利]一种嵌入式复合型传感器

说明书

本发明公开了一种嵌入式复合型传感器，包括电压、电流、温度传感器，MCU单片机，功率半导体芯片,传感器嵌入功率半导体芯片中，电压感应探头紧贴于芯片输入端，电流传感器套入芯片输入端，温度传感器紧靠芯片,传感器和MCU单片机复合于安装基片上,功率半导体芯片安装于散热基板上；包括电压传感、电流传感、温度传感和MCU单片机电路，全部复合于安装基片上形成完整复合体。本发明从功率半导体芯片部位得到电流、电压、温度控制信号，通过内置MCU单片机处理后反馈到控制中心，能对功率半导体功能模块控制的用电器具工作状态进行处理，保护用电器具与负载安全，克服了现有功率半导体器件无数据输入输出功能的缺陷。

技术领域

本发明属于工业自动化控制技术领域，涉及功率半导体器件应用领域，涉及数据的采集和传输，特别涉及一种嵌入式复合型传感器。

背景技术

当前具备自动保护功能的智能单相交流固态继电器、智能三相交流固态继电器、智能直流固态继电器以及IGBT组合控制模块IPM等，已经开始大量应用于工业电机、可控阻性加热器等场合。可以通过设定输出功率精确的控制负载功率，用来调节温度、转速、流量、光亮度等。但现有各种功率半导体组成的IPM功率模块或者智能工业控制器无数据输入、输出功能。

目前，工业控制场合需要一种更加智能化的功率半导体器件，要求功率半导体所组成的功率控制器都要能够智能地对所工作的客观条件进行电流、电压、温度的合理感应分析、判断及做出有效的快捷反应和有效地处理，并具备充份保护智能固态继电器器件本身以及负载的安全、高可靠运行的综合能力。并且有一组向数据控制中心输出功率模块所驱动的负载工作状态的信号，以满足工业自动化生产的需要，以完成数据的采集和传输，通过处理数据最终实现对数据的综合利用。

发明内容

针对现有技术的不足与市场的现实需求，本发明提供了一种嵌入式复合型传感器，通过将传感器嵌入于各种功率半导体器件中组成智能工业功率控制模块，以感应采集各种基础数据。功率半导体器件包括可控硅器件、IGBT及各种新型宽禁带半导体功率器件，基础嵌入式复合传感器可感应采集电流、电压、温度三个基础传输参数，并可根据实际工作需要植入振动、压力等其它所需要感应采集的信息。其可以应用于各种功率半导体组成的IPM功率模块或者智能工业控制器，使得在工业自动化信息控制中能够与制造执行管理系统良好对接基层数据，能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好操控方法和企业信息管理。同时，也为物联网、大数据信息反馈提供了良好的信息基础。

嵌入式复合型传感器具备从功率半导体芯片部位得到电流、电压、温度等控制信号，并可根据实际工作需要植入振动、压力等其它所需要感应的信息,通过其内置的MCU单片机处理后接入各种通讯协议的I/O接口，并通过数据总线用采用有线或无线的方式反馈到控制中心的双向通信功能，能对功率半导体组成的各种功能模块所控制的用电器具的即时工作状态工作数据进行处理，从而，综合保护用电器具与负载的工作状态以克服现有各种功率半导体组成的IPM功率模块或者智能工业控制器无数据输入、输出功能的缺陷。采用的具体技术方案如下：

一种嵌入式复合型传感器，包括电压、电流、温度传感器，MCU单片机，功率半导体芯片；所述电压、电流、温度传感器一端嵌入功率半导体芯片中，另一端，电压感应探头紧贴于功率半导体芯片输入端，电流传感器套入功率半导体芯片输入端，温度传感器紧靠功率半导体芯片；所述电压、电流、温度传感器和所述MCU单片机复合设置于一块安装基片上，所述安装基片设置在功率半导体芯片上，所述功率半导体芯片安装于功率半导体芯片散热基板上；所述温度传感获得功率半导体芯片的工作温度，所述电压、电流传感器获得动态与静态的工作信息；

电路包括电压传感、电流传感、温度传感和MCU单片机四部分电路，全部复合于安装基片之上形成一个完整复合体；电压传感、电流传感、温度传感同步向MCU单片机输出从功率半导体芯片所感应到的电压信号、电流信号、温度信号；MCU单片机通过所设定程序分析判定，对内发出工作控制指令，对外传输即时工作电流、电压、温度的信息；