[發明專利]用于自動校準二極管的溫度感測的IGBT溫度感測電路

有效

• 申請號: 201610906069.X
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN107561428B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 張智雄;李基宗;鄭岡鎬;張基永;申相哲
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R1/36;G01R35/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;岳磊

本發明涉及IGBT溫度感測電路。IGBT溫度感測電路基于溫度感測二極管的元件特性來自動校準二極管的溫度感測以最小化誤差，精確地感測溫度并且去除對IGBT的輸出的最大電流的限制(以增加最大電流)。溫度感測電路包括自動校準器和二極管溫度傳感器，自動校準器被配置為自動設定向二極管供給電流的電流源的供給電流，二極管溫度傳感器被配置為基于隨溫度變化的二極管的電流來測量二極管的一側端子的電壓，并調節保護對象器件的操作。

技術領域

本公開涉及絕緣柵雙極晶體管(IGBT)溫度感測電路，并且尤其涉及能夠通過自動校準二極管的溫度感測來感測溫度并操作IGBT以保護用以在環境友好型電動車輛中驅動電動機的三相交流電(AC)控制的高壓/高電流用IGBT的功率模塊的IGBT溫度感測電路。

背景技術

現有的溫度傳感器具有被放置在IGBT模塊的直接覆銅(DBC)上的負溫度系數(NTC)類型。特別地，DBC的溫度近似等于耦合到DBC底部的冷卻器(例如，散熱器)的溫度。換句話說，需要測量生成熱的半導體芯片的結溫度，然而，當監測以上所述的冷卻器或其冷卻劑的溫度時發生誤差。

因此，最近已經提出使用二極管的溫度-導通電壓特性來直接感測IGBT的溫度的方法。例如，多晶硅二極管被集成在IGBT芯片上以直接感測IGBT半導體芯片的結溫度。然而，由于在各采樣之間硅二極管有變化，因此難于準確地估計其溫度，并且對于每次采樣發生顯著誤差。此外，當通過IGBT的熱模型計算最大輸出時，限制了最大電流，這限制了電動車輛/混合動力車輛的電動機的最大輸出。此外，當電流傳感器故障或在壽命末期(EOL)錯誤地執行溫度估計時，可能危及駕駛者安全或者可能發生對功率模塊的損害。

在本節中所公開的以上信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，并且因此其可包含在本國對于本領域普通技術人員已知的不形成現有技術的信息。

發明內容

本公開提供了IGBT溫度感測電路，IGBT溫度感測電路具有用于自動校準二極管的溫度感測的電路，其能夠最小化根據溫度感測二極管的元件特性可能發生的誤差，更準確地感測溫度，并且減輕對IGBT輸出的最大電流的限制(例如，增加最大電流)。

根據本公開示例性實施例，一種溫度感測電路可以包括：自動校準器，被配置為：自動設定向二極管供給電流的電流源的供給電流；和二極管溫度傳感器，被配置為：根據基于溫度變化的二極管的電流來測量二極管的一側端子的電壓，并調節保護對象器件的操作。

所述二極管可以為嵌入作為保護對象器件的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)芯片中的溫度感測二極管。所述溫度感測電路可以被配置為：通過使用溫度感測二極管測量IGBT芯片的溫度來調節IGBT芯片的操作。所述二極管可以包括具有串聯或并聯組合的多個二極管。二極管每個溫度的導通電壓特性對于二極管的每次采樣可能具有偏差，二極管每個溫度的導通電壓特性可以是在通過在自動校準器中設定電流源的供給電流，在二極管溫度傳感器測量二極管的一側端子電壓時調節二極管的每次采樣的偏差而被測量的。

所述自動校準器可以被配置為：對于二極管的每次采樣，當在預定溫度下二極管的導通電壓小于基準值時將供給電流確定為大于基準電流，并且當在預定溫度下二極管的導通電壓大于基準值時將供給電流確定為小于基準電流。

所述自動校準器可以包括：控制器，被配置為：逐漸增加電流源的供給電流，并且將對應電流供給到二極管。比較器可以被配置為：將二極管的所述一側端子的電壓與基準電壓進行比較，以生成數字判定電壓，并且所述控制器可以被配置為：基于數字判定電壓來確定是否固定電流源的供給電流。所述自動校準器可以還包括被配置為生成基準電壓的帶隙基準芯片形式的基準電壓生成電路。所述自動校準器可以還包括耦合在控制器與比較器之間的D觸發器。所述D觸發器可以被配置為：在D端的輸入處接收直流(DC)電壓，在時鐘信號端的輸入處接收數字判定電壓，并且向控制器輸出Q端的輸出。