驱动器功率模块温度检测电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种驱动器功率模块温度检测电路，涉及温度检测【技术领域】。该驱动器功率模块温度检测电路包括：温度采样电路，用于采样功率模块的温度，并根据功率模块的温度输出相应的电压值；载波生成电路，用于生成三角波；模/数转换电路，用于将电压值与三角波相比较，并输出具有不同脉宽的数字脉冲至驱动器MCU的捕获口，以由驱动器MCU计算出数字脉冲的占空比，并根据占空比得出功率模块的温度值，驱动器MCU中预先存储有温度值与占空比的对应关系。本发明能够对功率模块的温度进行数字化采样，降低温度采样的延时，增强驱动器的输出能力。
【专利说明】驱动器功率模块温度检测电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及温度检测【技术领域】，更具体地说，涉及一种驱动器功率模块温度检测电路。
【背景技术】
[0002]低速车电机驱动器功率模块的温度是影响电机驱动器的输出能力以及电机驱动器的使用寿命的关键指标。目前国内低速车电机驱动器功率模块温度检测电路一般采用电阻分压的方式，将采样的电压值直接送到驱动器MCU的模/数转换端口，再根据模/数转换端口输出的数字信号来获取功率模块的温度值，这种采用电阻分压进行温度检测的方式主要有以下缺陷:
[0003](I)采样过程延时大，在严酷条件下，可能会因为不能及时获取功率模块的温度，导致保护不及时使功率模块过热而损坏电机驱动器；
[0004](2)电机驱动器的输出能力较差。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种驱动器功率模块温度检测电路，能够对功率模块的温度进行数字化采样，降低温度采样的延时，增强驱动器的输出能力。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种驱动器功率模块温度检测电路，包括:
[0007]温度采样电路，用于采样功率模块的温度，并根据功率模块的温度输出相应的电压值；
[0008]载波生成电路，用于生成三角波；
[0009]模/数转换电路，用于将所述电压值与所述三角波相比较，并输出具有不同脉宽的数字脉冲至驱动器MCU的捕获口，以由所述驱动器MCU计算出所述数字脉冲的占空比，并根据所述占空比获取功率模块的温度值，所述驱动器MCU中预先存储有所述温度值与所述占空比的对应关系；
[0010]在本发明所述的驱动器功率模块温度检测电路中，所述模/数转换电路包括第一运算放大器U1、分压电阻R1、第一滤波电容Cl，所述第一运算放大器Ul的供电端连接到电源电压，并通过所述第一滤波电容Cl接地，所述第一运算放大器Ul的正相输入端通过所述分压电阻Rl连接到所述载波生成电路的输出端，所述第一运算放大器Ul的反相输入端连接到所述温度采样电路的输出端，所述第一运算放大器Ul的输出端连接到驱动器MCU的捕获口。
[0011]在本发明所述的驱动器功率模块温度检测电路中，所述温度采样电路包括电阻R2、R3、R4、第二滤波电容C2，所述电阻R3为热敏电阻并置于驱动器功率模块的内部，且该电阻R3的一端接地、另一端通过所述电阻R2连接到电源电压以及通过所述电阻R4连接到所述模/数转换电路中所述第一运算放大器Ul的反相输入端，所述电阻R4与所述第一运算放大器Ul的反相输入端的节点通过所述第二滤波电容C2接地。
[0012]在本发明所述的驱动器功率模块温度检测电路中，所述载波生成电路包括:
[0013]方波生成电路,用于输出方波；
[0014]积分电路，用于将所述方波积分输出三角波；
[0015]所述方波生成电路包括第一基准电压生成电路、第二运算放大器U2、限流电阻R5,第一输出米样电阻R6,第三滤波电容C3,所述第一基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，所述第一基准电压生成电路的输出端连接到所述第二运算放大器U2的反相输入端，所述第二运算放大器U2的正相输入端通过所述第一输出采样电阻R6连接到所述积分电路的输出端，所述第一输出采样电阻R6与所述积分电路的输出端的节点通过所述第三滤波电容C3接地，以加快方波的稳定，所述第二运算放大器U2的正相输入端还通过所述限流电阻R5连接到所述第二运算放大器U2的输出端，所述第二运算放大器U2的输出端连接到所述积分电路；
[0016]所述积分电路包括第二基准电压生成电路、第二输出采样电阻R7、积分电容C6、第三运算放大器U3，所述第二基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，所述第二基准电压生成电路的输出端连接到所述第三运算放大器U3的正相输入端，所述第三运算放大器U3的反相输入端通过所述第二输出采样电阻R7与所述方波生成电路中的所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述积分电容C6的一端连接到所述第二输出采样电阻R7与所述第三运算放大器U3的反相输入端之间的节点，所述积分电容C6的另一端连接到所述第三运算放大器U3的输出端，以对所述方波生成电路输出的方波进行积分输出三角波，所述第三运算放大器U3的输出端连接到所述载波生成电路中的所述分压电阻Rl的一端。
[0017]在本发明所述的驱动器功率模块温度检测电路中，所述第一基准电压生成电路包括电阻R8、R9、R10、第四滤波电容C4，所述电阻R8的一端连接到电源电压，所述电阻R8的另一端通过所述电阻RlO连接到所述方波生成电路中的所述第二运算放大器U2的反相输入端，为所述方波生成电路提供第一基准电压，所述电阻R8的另一端还分别通过所述电阻R9、所述第四滤波电容C4接地。
[0018]在本发明所述的驱动器功率模块温度检测电路中，所述第二基准电压生成电路包括电阻Rl 1、Rl2、Rl3、第五滤波电容C5，所述电阻Rl I的一端连接到电源电压，所述电阻Rl I的另一端通过所述电阻R13连接到所述积分电路中的所述第三运算放大器U3的正相输入端，为所述积分生成电路提供第二基准电压，所述电阻Rll的另一端还分别通过所述电阻Rl2、所述第五滤波电容C5接地。
[0019]实施本发明的驱动器功率模块温度检测电路，具有以下有益效果:
[0020](I)本发明设计的利用载波生成电路生成三角波，然后由模/数转化电路将温度采样电路输出的采样电压值与该三角波相比较后输出具有不同脉宽的数字脉冲，然后由驱动器MCU根据该数字脉冲的脉宽获取功率模块的温度值，从而将驱动器功率模块温度采样方式由传统的电阻分压式采样转换为了数字化采样，降低了温度采样过程的延时，避免了在严酷条件下，不能及时获取功率模块的温度而损坏电机驱动器的问题。
[0021](2)本发明设计的模/数转化电路，能够在驱动器处于过载、堵转等严酷条件下快速的反馈功率模块的温度变化，使得驱动器MCU能够根据快速变化的采样温度信号做出相应的故障处理，从而增强驱动器的输出能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0023]图1是本发明实施例的驱动器功率模块温度检测电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0025]图1是本发明实施例的驱动器功率模块温度检测电路的结构示意图。参见图1所示，本发明实施例提供的一种驱动器功率模块温度检测电路，包括:温度采样电路，用于根据功率模块的温度输出相应的电压值；载波生成电路，用于生成三角波；模/数转换电路，用于将电压值与三角波相比较，并输出具有不同脉宽的数字脉冲至驱动器MCU的捕获口，以由驱动器MCU (Micro Controller Unit,微控制单元)计算出数字脉冲的占空比，并根据占空比得出功率模块的温度值，驱动器MCU中预先存储有所述温度值与占空比的对应关系；这里的占空比是指数字脉冲的脉宽与该数字脉冲周期的比值。
[0026]模/数转换电路包括第一运算放大器Ul、分压电阻Rl、第一滤波电容Cl，第一运算放大器Ul的供电端连接到电源电压，并通过第一滤波电容Cl接地，第一运算放大器Ul的正相输入端通过分压电阻Rl连接到载波生成电路的输出端，第一运算放大器Ul的反相输入端连接到温度采样电路的输出端，第一运算放大器Ul的输出端连接到驱动器MCU的捕获□。
[0027]温度采样电路包括电阻R2、R3、R4、第二滤波电容C2，电阻R3为驱动器功率模块内部的热敏电阻R3，热敏电阻R3的一端接地，热敏电阻R3的另一端通过电阻R2连接到电源电压，还通过电阻R4连接到模/数转换电路中第一运算放大器Ul的反相输入端，电阻R4与所述第一运算放大器Ul的反相输入端的节点通过第二滤波电容C2接地。其中，电阻R4与第二滤波电容C2构成一阶滤波电路，对采样的温度信号进行滤波处理，温度采样电路输出的电压值随热敏电阻R3的变化而变化。
[0028]载波生成电路包括:方波生成电路，用于输出方波；积分电路，用于将方波生成电路输出的方波进行积分输出三角波。其中，方波生成电路包括第一基准电压生成电路、第二运算放大器U2、限流电阻R5,第一输出米样电阻R6,第三滤波电容C3,第一基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，第一基准电压生成电路的输出端连接到第二运算放大器U2的反相输入端，第二运算放大器U2的正相输入端通过第一输出采样电阻R6连接到积分电路的输出端，第一输出采样电阻R6与积分电路的输出端的节点通过第三滤波电容C3接地，以加快方波的稳定，第二运算放大器U2的正相输入端还通过限流电阻R5连接到第二运算放大器U2的输出端，第二运算放大器U2的输出端连接到积分电路，以将第二运算放大器U2输出的方波作为积分电路的反相输入。
[0029]积分电路包括第二基准电压生成电路、第二输出采样电阻R7、积分电容C6、第三运算放大器U3，第二基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，第二基准电压生成电路的输出端连接到第三运算放大器U3的正相输入端，第三运算放大器U3的反相输入端通过第二输出米样电阻R7与方波生成电路中的第二运算放大器U2的输出端连接,积分电容C6的一端连接到第二输出采样电阻R7与第三运算放大器U3的反相输入端之间的节点，积分电容C6的另一端连接到第三运算放大器U3的输出端，以对方波生成电路输出的方波进行积分输出三角波，第三运算放大器U3的输出端连接到载波生成电路中的分压电阻Rl的一端，将输出的三角波作为模/数转换电路的正相输入。其中，方波生成电路中的限流电阻R5和第一输出电压米样电阻R6决定三角波的幅值,第二输出电压米样电阻R7和积分电容C6决定三角波的振荡频率。
[0030]第一基准电压生成电路包括电阻R8、R9、R10、第四滤波电容C4，电阻R8的一端连接到电源电压，电阻R8的另一端通过电阻RlO连接到方波生成电路中的第二运算放大器U2的反相输入端，为方波生成电路提供第一基准电压，电阻R8的另一端还分别通过电阻R9、第四滤波电容C4接地。
[0031]第二基准电压生成电路包括电阻Rll、R12、R13、第五滤波电容C5，电阻Rll的一端连接到电源电压，电阻Rll的另一端通过电阻R13连接到积分电路中的第三运算放大器U3的正相输入端，为积分生成电路提供第二基准电压，电阻Rll的另一端还分别通过电阻Rl2、第五滤波电容C5接地。
[0032]本发明实施例提供的驱动器功率模块温度检测电路的工作原理如下:
[0033]在如上所述的载波生成电路中，由第一基准电压生成电路生成第一基准电压，将第一基准电压作为方波生成电路中第二运算放大器U2的反相输入，在方波生成电路中，限流电阻Rl连接在第二运算放大器U2的正相输入端和输出端之间，构成一个正反馈回路，使第二运算放大器U2输出方波，在此过程中，连接在第二运算放大器正相输入端与积分电路输出端之间的第一输出米样电阻R2决定方波的幅值，第三滤波电容C3对通过第一输出米样电阻R2的电压信号进行滤波能够加快方波的稳定。然后，将方波生成电路输出的方波通过第二输出采样电阻R7采样后作为积分电路中第三运算放大器U3的反向输入，由第二基准电压生成电路产生的第二基准电压作为积分电路中第三运算放大器U3的正相输入，连接在第三运算放大器反相输入端与输出端之间的积分电容C6对第三运算放大器U3反相输入端输入的方波进行积分后与正相输入端的第二基准电压进行比较，并输出三角波，其中，第二输出采样电阻R7和积分电容C6决定三角波的振荡频率。
[0034]在上述的温度采样电路中，电阻R4与第二滤波电容C2构成一阶滤波电路，对热敏电阻R3采样温度对应的电压信号进行滤波处理后输出功率模块温度采样的电压值。
[0035]在上述的模/数转换电路中，分别将载波生成电路输出的三角波和温度采样电路输出的电压值作为第一运算放大器Ul的反相输入和正相输入,第一运算放大器Ul将两者进行比较后输出一个具有一定脉宽的数字脉冲，驱动器的MCU通过捕获口获取该数字脉冲，并读取该数字脉冲的脉宽，计算出该数字脉冲的占空比，进而根据该数字脉冲的占空比获取功率模块的温度值。这里需要说明的数字脉冲的占空比与功率模块的温度值是一一对应的关系，驱动器MCU中预先存储有数字脉冲的占空比与功率模块温度值的对应关系。
[0036]综上，本发明实施例提供的一种驱动器功率模块温度检测电路能够对功率模块的温度进行数字化采样，降低温度采样的延时，避免了在严酷条件下，不能及时获取功率模块的温度而损坏电机驱动器的问题，而且还能够增强驱动器的输出能力。
[0037]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，包括: 温度采样电路，用于根据功率模块的温度输出相应的电压值； 载波生成电路，用于生成三角波； 模/数转换电路，用于将所述电压值与所述三角波相比较，并输出具有不同脉宽的数字脉冲至驱动器MCU的捕获口，以由所述驱动器MCU计算出所述数字脉冲的占空比，并根据所述占空比获取功率模块的温度值，所述驱动器MCU中预先存储有所述温度值与所述占空比的对应关系。
2.根据权利要求1所述的驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，所述模/数转换电路包括第一运算放大器U1、分压电阻R1、第一滤波电容Cl，所述第一运算放大器Ul的供电端连接到电源电压，并通过所述第一滤波电容Cl接地，所述第一运算放大器Ul的正相输入端通过所述分压电阻Rl连接到所述载波生成电路的输出端，所述第一运算放大器Ul的反相输入端连接到所述温度采样电路的输出端，所述第一运算放大器Ul的输出端连接到驱动器MCU的捕获口。
3.根据权利要求2所述的驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，所述温度采样电路包括电阻R2、R3、R4、第二滤波电容C2，所述电阻R3为热敏电阻并置于驱动器功率模块的内部，且该电阻R3的一端接地、另一端通过所述电阻R2连接到电源电压以及通过所述电阻R4连接到所述模/数转换电路中所述第一运算放大器Ul的反相输入端，所述电阻R4与所述第一运算放大器Ul的反相输入端的节点通过所述第二滤波电容C2接地。
4.根据权利要求1所述的驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，所述载波生成电路包括: 方波生成电路，用于输出方波；` 积分电路，用于将所述方波积分输出三角波； 所述方波生成电路包括第一基准电压生成电路、第二运算放大器U2、限流电阻R5，第一输出米样电阻R6,第三滤波电容C3,所述第一基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，所述第一基准电压生成电路的输出端连接到所述第二运算放大器U2的反相输入端，所述第二运算放大器U2的正相输入端通过所述第一输出采样电阻R6连接到所述积分电路的输出端，所述第一输出采样电阻R6与所述积分电路的输出端的节点通过所述第三滤波电容C3接地，以加快方波的稳定，所述第二运算放大器U2的正相输入端还通过所述限流电阻R5连接到所述第二运算放大器U2的输出端，所述第二运算放大器U2的输出端连接到所述积分电路； 所述积分电路包括第二基准电压生成电路、第二输出采样电阻R7、积分电容C6、第三运算放大器U3，所述第二基准电压生成电路的输入端连接到电源电压，所述第二基准电压生成电路的输出端连接到所述第三运算放大器U3的正相输入端，所述第三运算放大器U3的反相输入端通过所述第二输出采样电阻R7与所述方波生成电路中的所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述积分电容C6的一端连接到所述第二输出采样电阻R7与所述第三运算放大器U3的反相输入端之间的节点，所述积分电容C6的另一端连接到所述第三运算放大器U3的输出端，以对所述方波生成电路输出的方波进行积分输出三角波，所述第三运算放大器U3的输出端连接到所述载波生成电路中的所述分压电阻Rl的一端。
5.根据权利要求4所述的驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，所述第一基准电压生成电路包括电阻R8、R9、R10、第四滤波电容C4，所述电阻R8的一端连接到电源电压，所述电阻R8的另一端通过所述电阻RlO连接到所述方波生成电路中的所述第二运算放大器U2的反相输入端，为所述方波生成电路提供第一基准电压，所述电阻R8的另一端还分别通过所述电阻R9、所述第四滤波电容C4接地。
6.根据权利要求4所述的驱动器功率模块温度检测电路，其特征在于，所述第二基准电压生成电路包括电阻R11、R12、R13、第五滤波电容C5，所述电阻Rll的一端连接到电源电压，所述电阻Rll的另一端通过所述电阻R13连接到所述积分电路中的所述第三运算放大器U3的正相输入端，为所述积分生成电路提供第二基准电压，所述电阻Rll的另一端还分别通过所述电阻R12、所述`第五滤波电容C5接地。
【文档编号】G01K7/24GK103884445SQ201410083197
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】汪顺军, 潘波, 杨睿诚, 张昊, 梁松波, 张超 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司