一种变频器多路温度最大值检测电路的制作方法

本实用新型涉及交流变频传动技术领域，尤其是一种变频器多路温度最大值检测电路。

背景技术：

温度是影响IGBT模块可靠性的主要因素之一，因此，在变频器产品中都需要对IGBT的模块温度进行实时的监控。在中大功率变频器产品中，一般采用多个IGBT模块组成逆变单元，为了提高变频器的可靠性，需要对每一个IGBT模块的温度进行检测。现有的检测温度的方式有两种，一种是采用多路DSP AD通道对每一个NTC检测电压值均进行采样。这种方案的缺点是占用太多DSP AD资源，一般的DSP芯片无法满足要求；另一种是通过二极管限位电路求出多路NTC检测电压的最小值，然后送给DSP 的一个AD通道。这种方案确缺点需要采用低导通压降二极管，如果检测输入较多的话，成本较高，且二极管的导通压降仍然降低了检测精度。

技术实现要素：

为解决上述装置存在的技术不足，本实用新型提供了一种变频器多路温度最大值检测电路，该电路采用多路检测、单路输出方式，得到温度最大值，占用DSP AD资源少，电路简单；由于增加了误差矫正电路，使检测温度的精度大大提高，而且降低了成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种变频器多路温度最大值检测电路，包括多路NTC电压检测电路，二极管限位电路，误差矫正电路，DSP AD采样，多路NTC电压检测电路输出端接二极管限位电路输入端，二极管限位电路输出端接误差矫正电路输入端，误差矫正电路输出端接DSP AD采样口。

多路NTC电压检测电路包括若干个个热敏电阻NTC1至NTCN，若干个个分压电阻RT1至RTN，第一组若干个个运放单元U1-A至U1-N；RT1与NTC1串联分压得VT1，VT1经过运放单元U1-A跟随输出， RT2与NTC2串联分压得VT2，VT2经过运放单元U1-B跟随输出，直至RTN与NTCN串联分压得VTN，VTN经过运放单元U1-N跟随输出, 每个NTC电阻位于一个IGBT模块内部，所有NTC具有相同的温度特性曲线；所有分压电阻的阻值相等，N的取值小于20。

二极管限位电路包括若干个个二极管D1至DN，每个二极管阴极接多路NTC电压检测电路的一路输出，所有二极管的阳极连接在一起，作为二极管限位电路的输出。

误差矫正电路包括误差矫正二级管DD1，第二组运放单元U2-A、U2-B、U2-C，第一至第十三电阻R1至R13和第一至第三电容C1至C3；其中电阻阻值匹配关系满足：R8=R9，R10=R11=R12=R13；误差矫正二极管DD1与二极管矫正电路中的二极管具有同样的规格型号和输出特性，所有二极管都可选低成本高导通压降的普通二极管。

工作流程，多路NTC电压检测电路假定温度检测路数为N，多路NTC电压检测电路包括若干个个热敏电阻NTC1至NTCN，若干个个分压电阻RT1至RTN，第一组若干个个运放单元U1A至U1-N，RT1与NTC1串联分压得VT1，VT1经过运放单元U1-A跟随输出, RT2与NTC2串联分压得VT2，VT2经过运放单元U1-B跟随输出, 直至RTN与NTCN串联分压得到检测到的多路电压值VTN，VTN经过运放单元U1-N跟随输出至二极管限位电路。

二极管限位电路，包括若干个限位二极管D1至DN，多路NTC电压检测电路第一路输出VT1连接到第一限位二极管D1负极，第二路输出VT2连接到第二限位二极管D2负极，直至第N路输出VTN连接到第N限位二极管DN负极。所有限位二极管D1至DN共阳极，阳极电压为VTA，VTA为二极管限位电路输出的多组二极管限位得到最小电压，VTA输出至误差矫正电路进行误差矫正。

误差校正电路，包括误差矫正二级管DD1，第二组运放单元U2-A、U2-B、U2-C，第一偏置电阻R1，第二输入电阻R2，第三输入电阻R3，第四至第十运算电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，第十一至第十三抑制振荡电阻R11、R12、R13和第一至第三抑制振荡电容C1至C3；二极管限位电路的输出VTA通过电阻R3接入运放U2-B的正向输入端，误差校正二极管的负极连接到VTA上，阳极电压为VTB，VTB通过电阻R2接入运放U2-A的同相输入端，偏置电阻R1一端接误差校正二极管DD1的阳极，一端接偏置电源+15V；运放U2-A，U2-B均用于对输入电压VTA和VTB进行同相放大，VTA经放大后输出电压为VTC，VTB经放大后输出电压为VTD。电容C1接在运放U2-A的输出端与反相输入端之间，电阻R11接在输出电压VTC与运放U2-A输出端之间，电容C2接在运放U2-B的输出端与反相输入端之间，电阻R12接在输出电压VTD与运放U2-B输出端之间；R11与C1用于提高运放U2-A工作的稳定性，R12与C2用于提高运放U2-B工作的稳定性。运放U2-C主要用于构成一个差分放大电路，VTD和VTC分别经电阻R9和R7接入U2-C的同相输入端和反相输入端，R10一端接U2-C同相输入端，一端接地，电容C3接在运放U2-C的输出端与反相输入端之间，电阻R13接在输出电压VTO与运放U2-C输出端之间，R8接在VTO与运放反相输入端之间，R13和C3用于提高运放U2-C的工作稳定性。

误差矫正电路的原理推导过程如下：

设N路NTC检测电路1电压值VT1至VTN的最小值为VTmin，则有：

VTmin=Min(VT1至VTN)

根据二极管限位电路的原理，阴极电压最小的二极管将导通，其导通电压假设为Vf，则有：

VTB=VTmin+Vf

又误差矫正二极管DD1必导通，其导通电流和导通的限位二极管近似相等，又DD1与限位二极管规格型号相同，因此其导通压降也为Vf，因此：

VTA=VTB+Vf=VTmin+2×Vf

U2-A单元的放大倍数为1，U2-C单元电路的放大倍数为（R5+R6）/R5,由于R5=R6，因此有：

VTC=VTA=VTmin+2×Vf

VTD=VTB×(R5+R6)/R5=VTB×2=2×VTmin+2×Vf

因为R7=R8=R9=R10，因此后级差分电路U2-C的放大倍数为1，所以有：

VTO=(VTD-VTC)×R8/R7=VTmin

VTO=min(VT1至VTN)

可见，输出电压VTO为N路NTC检测电路中检测电压最小的那一路的检测值，又因温度检测全部采用负温度系数热敏电阻，所以检测电压值最小的输入回路必定是温度最高的输入回路，输出电压VTO送入DSP AD采样口，DSP根据NTC温度曲线求出最大温度。

本实用新型的有益效果是，一种变频器多路温度最大值检测电路，采用多路检测、单路输出方式，得到温度最大值，占用DSP AD资源少，电路简单；通过增加误差矫正电路，使检测温度的精度大大提高；通过增加误差矫正电路，使电路中的多组二极管均可采用高饱和压降的低成本普通二极管，因此降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为变频器多路温度最大值检测电路的原理框图。

图2为现有技术中的变频器多路温度检测最大值电路原理图。

图3为本实用新型的变频器多路温度检测最大值电路原理图。

图中1.多路NTC电压检测电路，2.二极管限位电路，3.误差矫正电路，4.DSP AD采样。

具体实施方式

参照附图，一种变频器多路温度检测最大值电路，包括多路NTC电压检测电路1，二极管限位电路2，误差矫正电路3，DSP AD采样4，多路NTC电压检测电路1输出端接二极管限位电路2输入端，二极管限位电路2输出端接误差矫正电路3输入端，误差矫正电路3输出端接DSP AD采样4口。

多路NTC电压检测电路1包括若干个热敏电阻NTC1至NTCN，若干个分压电阻RT1至RTN，第一组若干个运放单元U1A至U1N；RT1与NTC1串联分压得VT1，VT1经过运放单元U1-A跟随输出, RT2与NTC2串联分压得VT2，VT2经过运放单元U1-B跟随输出，直至RTN与NTCN串联分压得VTN，VTN经过运放单元U1-N跟随输出, 每个NTC电阻位于一个IGBT模块内部，所有NTC具有相同的温度特性曲线；所有分压电阻的阻值相等，N的取值小于20。

二极管限位电路2包括若干个二极管D1至DN，每个二极管阴极接多路NTC电压检测电路的一路输出，所有二极管的阳极连接在一起，作为二极管限位电路的输出。

误差矫正电路3包括误差矫正二级管DD1，第二组运放单元U2-A、U2-B、U2-C，第一至第十三电阻R1至R13和第一至第三电容C1至C3；其中电阻阻值匹配关系满足：R8=R9，R10=R11=R12=R13；误差矫正二极管DD1与二极管矫正电路中的二极管具有同样的规格型号和输出特性，所有二极管都可选低成本高导通压降的普通二极管。

多路NTC电压检测电路1假定温度检测路数为N，多路NTC电压检测电路1包括若干个热敏电阻NTC1至NTCN，若干个分压电阻RT1至RTN，第一组若干个运放单元U1A至U1-N，RT1与NTC1串联分压得VT1，VT1经过运放单元U1-A跟随输出, RT2与NTC2串联分压得VT2，VT2经过运放单元U1-B跟随输出, 直至RTN与NTCN串联分压得到检测到的多路电压值VTN，VTN经过运放单元U1-N跟随输出至二极管限位电路2。

二极管限位电路2，包括若干个限位二极管D1至DN，多路NTC电压检测电路1第一路输出VT1连接到第一限位二极管D1负极，第二路输出VT2连接到第二限位二极管D2负极，直至第N路输出VTN连接到第N限位二极管DN负极。所有限位二极管D1至DN共阳极，阳极电压为VTA，VTA为二极管限位电路2输出的多组二极管限位得到最小电压，VTA输出至误差矫正电路3进行误差矫正。

误差校正电路3，包括误差矫正二级管DD1，第二组运放单元U2-A、U2-B、U2-C，第一偏置电阻R1，第二输入电阻R2，第三输入电阻R3，第四至第十运算电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，第十一至第十三抑制振荡电阻R11、R12、R13和第一至第三抑制振荡电容C1至C3；二极管限位电路的输出VTA通过电阻R3接入运放U2-B的正向输入端，误差校正二极管的负极连接到VTA上，阳极电压为VTB，VTB通过电阻R2接入运放U2-A的同相输入端，偏置电阻R1一端接误差校正二极管DD1的阳极，一端接偏置电源+15V；运放U2-A，U2-B均用于对输入电压VTA和VTB进行同相放大，VTA经放大后输出电压为VTC，VTB经放大后输出电压为VTD。电容C1接在运放U2-A的输出端与反相输入端之间，电阻R11接在输出电压VTC与运放U2-A输出端之间，电容C2接在运放U2-B的输出端与反相输入端之间，电阻R12接在输出电压VTD与运放U2-B输出端之间；R11与C1用于提高运放U2-A工作的稳定性，R12与C2用于提高运放U2-B工作的稳定性。运放U2-C主要用于构成一个差分放大电路，VTD和VTC分别经电阻R9和R7接入U2-C的同相输入端和反相输入端，R10一端接U2-C同相输入端，一端接地，电容C3接在运放U2-C的输出端与反相输入端之间，电阻R13接在输出电压VTO与运放U2-C输出端之间，R8接在VTO与运放反相输入端之间，R13和C3用于提高运放U2-C的工作稳定性。

误差矫正电路3的原理推导过程如下：

设N路NTC检测电路1电压值VT1至VTN的最小值为VTmin，则有：

VTmin=Min(VT1至VTN)

根据二极管限位电路2的原理，阴极电压最小的二极管将导通，其导通电压假设为Vf，则有：

VTB=VTmin+Vf

又误差矫正二极管DD1必导通，其导通电流和导通的限位二极管近似相等，又DD1与限位二极管规格型号相同，因此其导通压降也为Vf，因此：

VTA=VTB+Vf=VTmin+2×Vf

U2-A单元的放大倍数为1，U2-C单元电路的放大倍数为（R5+R6）/R5,由于R5=R6，因此有：

VTC=VTA=VTmin+2×Vf

VTD=VTB×(R5+R6)/R5=VTB×2=2×VTmin+2×Vf

因为R7=R8=R9=R10，因此后级差分电路U2-C的放大倍数为1，所以有：

VTO=(VTD-VTC)×R8/R7=VTmin

VTO=min(VT1至VTN)

可见，输出电压VTO为N路NTC检测电路1中检测电压最小的那一路的检测值，又因温度检测全部采用负温度系数热敏电阻，所以检测电压值最小的输入回路必定是温度最高的输入回路，输出电压VTO送入DSP AD采样口，DSP根据NTC温度曲线求出最大温度。