[實用新型]功率單元多路IGBT內部的NTC溫度傳感器的檢測電路

有效

• 申請號: 201320457779.0
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN203519195U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 王國梁;朱曉光
• 申請（專利權）人: 國電龍源電氣有限公司
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電力電子領域，特別地，涉及一種功率單元多路IGBT內部的NTC溫度傳感器的采集電路。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，對大功率電力電子設備的需求越來越大。大功率電力電子設備(例如高壓變頻器、風電變流器、光伏逆變器、無功補償裝置等)的核心部件IGBT應用越來越多，功率等級越來越大。

考慮到設備成本，越來越多的設備采用IGBT并聯的方式實現大功率電流的控制。這樣，一臺設備內的IGBT就會有很多。IGBT運行中一個重要的保護參數是其結溫。目前在一些新構裝結構的IGBT(例如：FF450R17ME4等)內部都預埋有NTC溫度傳感器。NTC是負溫度系數熱敏電阻，直接封裝在模塊內的陶瓷基板(DCB)上，可以大大簡化模塊殼溫的測量過程。因此，它可以有效地檢測功率模塊的穩態殼溫(Tc)。

圖1為NTC與IGBT的內部安裝結構。在圖1中，標記100表示連續，標記200表示NTC，標記300表示硅片，標記400表示陶瓷層。

如圖1所示，NTC與IGBT或二極管芯片位于同一陶瓷基板上，模塊內使用隔離用硅膠填充。在正常運行條件下，它滿足隔離電壓的要求。但根據實際應用的要求，必須在可能出現的任何故障期間保持安全隔離。由于IGBT模塊內NTC可能暴露在高壓下(例如：短路期間或模塊燒毀后)，用戶還須從外部進行安全隔離。

目前，常用的NTC溫度傳感器的采集電路如圖2所示。為保證NTC溫度傳感器與控制電路的可靠隔離，一般運用高壓線性光耦(例如：IL300系列)實現。如圖2所示，就是利用典型的線性光耦電路實現的NTC溫度傳感器的采集電路。

該電路主要應用高壓隔離線性光耦IL300的特性，實現了NTC溫度傳感器可靠隔離的應用要求。

目前，通用型功率單元出于成本考慮，多采用IGBT并聯方式實現。當一臺功率單元內部，采用并聯IGBT方式實現大電流控制時，就需要相應數量的NTC采集電路，這就造成如下問題：

成本：高壓隔離線性光耦屬于需要隔離幾千伏電壓且需要保證較高精度的元器件，與其他芯片相比，其價格比較昂貴，若采用過多，必然造成成本大幅增加。

體積：相比于其他電子芯片，高壓線性隔離光耦因其要隔離上千伏的電壓，其體積較大，當使用數量過多時，勢必造成PCB板的體積增加，對于功率單元的系統設計、布局及減小體積等方面不利。

占用系統資源：隨著應用IGBT的增多，勢必需要采集的溫度數量增加，就需要占用過多的A/D采樣通道，占用過多的系統資源。A/D采樣是電路系統里處理較慢且占用資源較多的地方，過多的A/D采樣系統，將造成系統繁瑣，增加控制系統負相。

實用新型內容

因此，需要一種更簡潔、優化的電路結構，來實現多路NTC溫度傳感器的采集。

為實現以上目的，本實用新型提供一種多路采集NTC溫度傳感器的電路。其結構精巧，充分考慮了IGBT內部集成的NTC溫度傳感器應用要求，并可多路復用一路AD采集通道，節約成本，控制靈活。

本實用新型可以通過下述方案來實現。

一種功率單元多路IGBT內部的NTC溫度傳感器的采集電路，其中，

所述采集電路包括：

最多16路NTC溫度傳感器采集電路；

并聯接收所述最多16路NTC溫度傳感器采集電路所采集的溫度信號的16通道模擬量選通芯片；

輸出連接到所述16通道模擬量選通芯片的信號光耦隔離電路；

與所述16通道模擬量選通芯片的輸出連接的電壓跟隨電路；以及

與所述電壓跟隨電路的輸出連接的高壓線性光耦隔離電路。

優選地，所述最多16路NTC溫度傳感器采集電路并聯接入到所述16通道模擬量選通芯片的Y0～Y15引腳，所述信號光耦隔離電路輸出的四路編碼信號并聯接入所述16通道模擬量選通芯片的S0～S4引腳，所述16通道模擬量選通芯片的輸出端Z依次與所述電壓跟隨電路和所述高壓線性光耦隔離電路串聯。

優選地，所述最多16路NTC溫度傳感器采集電路包括IGBT內部的NTC溫度傳感器分壓采集電路。

優選地，所述16通道模擬量選通芯片采用74HC4067系列芯片。其中，74HC4067系列芯片可以市場上購得。

優選地，所述信號光耦隔離電路包括隔離光耦ILQ615和外圍驅動電路。其中，隔離光耦ILQ615及相應的外圍驅動電路可在市場上購得。

優選地，所述電壓跟隨電路是采用運算放大器LM324搭建的電壓跟隨電路。其中，運算放大器LM324可在市場上購得。