[發明專利]基于FPGA的溫度檢測技術

無效

• 申請號: 201110323304.8
• 申請日: 2011-10-22
• 公開（公告）號: CN103063323A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 史麗萍;趙井貴;王華東;董新偉
• 申請（專利權）人: 徐州上若伏安電氣有限公司
• 主分類號: G01K7/24
• 分類號: G01K7/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

??本發明涉及一種電能綜合補償中功率器件溫度檢測的方法，尤其是作為功率開關器件的溫度檢測。廣泛應用于可控整流、有源逆變、交流調壓、變頻器、無觸點功率開關等領域，具體的說是一種基于FPGA的溫度檢測技術。

背景技術

電力電子器件的發展經歷了晶閘管（SCR）、可關斷晶閘管（GTO）、晶體管（BJT）、絕緣柵晶體管（IGBT）等階段。目前正向著大容量、高頻率、易驅動、低損耗、模塊化、復合化方向發展。電力電子器件主要應用在電機、變換器（逆變器）、變頻器、UPS、EPS電源、風力發電、電能質量綜合補償設備等工業控制領域。但IGBT及晶閘管等大功率器件的缺點在于其允許的最高節溫（Tj）受限制。過溫引起的大功率器件失效是其失效的主要原因之一。所以準確檢測功率器件內部節溫是保障各種應用設備可靠性的重要措施。目前檢測大功率器件內部溫度方法大多采用把集成在大功率器件內部的熱敏電阻通過電路轉換成模擬電信號量，利用模數轉換器轉換為數字信號，繼而計算出IGBT的內部結溫。但是通過模擬電路檢測的方法存在一些缺點：成本高；檢測電路相對復雜，可靠性差。

發明內容

??本發明為了解決上述存在一些電路復雜，成本高等缺陷，提供了一種基于FPGA的數字化溫度檢測技術，該發明檢測速度快實效性好，檢測電路相對簡單，可靠性高，成本低。

??為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：該發明包括轉換電路及FPGA算法部分，通過將IGBT內部的熱敏電阻連接到轉換電路，熱敏電阻隨溫度的阻值不同相應變化，通過轉換電路將阻值的變化轉化為三角波信號，把三角波信號輸入到FPGA檢測引腳。利用FPGA的功能，檢測引入三角信號的上升時間，通過FPGA內部的IIR數字濾波器進一步消除干擾，得到穩定的三角波上升時間。通過查表獲得熱敏電阻的溫度。

????有益效果：該種基于FPGA的溫度檢測技術，與已有的檢測方法相比，具有電路結構簡單，測量準確，使用可靠及抗干擾性強的優點。

附圖說明

???圖1是基于FPGA溫度檢測的原理框圖。

???圖2是將溫度檢測電路拓撲圖。

??圖3?FPGA內部軟件計算示意圖。

具體實施方式

??見圖1是基于FPGA的溫度檢測技術原理框圖，其中最關鍵的是把熱敏電阻（NTC）通過轉換電路，把阻值的變化轉換為電路電容充電時間的變化，建立阻值和三角波上升沿時間的關系。

??見圖2是溫度檢測電路拓撲圖，由電路拓撲圖可知本拓撲圖的基本元器件有2個MOS管，2個電阻1個電容和FPGA內部的邏輯控制組成。電路非常簡單。

[0013]??電路工作原理是：電路通電時SET為高電平,所以RS觸發器輸出q為低電平，MOS管Q1處于關斷狀態，MOS管Q2也處于關斷狀態。此時電源2通過NTC（熱敏電阻）給C1充電，當C1上電壓高于MOS管Q2導通電壓時,Q2導通，SET變為低電平，RS觸發器輸出q為高電平，MOS管Q1處于開通狀態，C1開始放電。當C1放電完全后，FPGA使RS觸發器復位，以此循環往復。

??見圖3?FPGA檢測C1的充電時間（即上升沿）并濾波，再通過查表獲得對應的溫度。

??該種基于FPGA的溫度檢測技術，與已有的檢測方法相比，具有電路結構簡單，測量準確，使用可靠及抗干擾性強的優點。