一种IGBT模块温度检测电路及汽车的制作方法

一种igbt模块温度检测电路及汽车
技术领域
1.本发明属于电机控制系统领域，涉及一种igbt模块温度检测电路及汽车。


背景技术：

2.随着化工能源的不断枯竭，环境污染的加剧，电动汽车在市场占有率逐年提升。电机控制器作为电动汽车的核心部件，为整车提供驱动力。绝缘栅双极型晶体管（igbt）作为其控制部分的核心元器件，扮演着重要的角色。由于电动汽车用驱动电机功率大，工作环境恶劣，这要求igbt模块能够处理较大的电流。这要求igbt模块本身具有良好的散热能力，同时可以承受较高的工作温度。
3.igbt模块虽然有着优越的性能，但仍需要外接电路对其进行温度保护。一般而言，igbt模块温度传感器主要分为两种，一种是芯片内部集成的测温二极管，另一种是安装在芯片旁边的热敏电阻。目前igbt模块应用最多的是第二种方式即热敏电阻。目前电机控制器的igbt模块温度测量电路一般采用模拟量转换成脉冲量输出的芯片与热敏电阻连接，此方案虽能满足使用要求，但存在设计复杂，器件多且性能欠佳，在成本上亦无优势。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种igbt模块温度检测电路及汽车，通过具有4路输出的运算放大器完成3路igbt模块的温度采集比较后，再通过一路运模拟量放大输出给mcu，可以实现节省2路温度检测电路，提高运算效率，同时也提高了温度检测电路的可靠性。
5.本发明的技术方案为：本发明提供了一种igbt模块温度检测电路，包括：与电源连接的多个温度采样电路11,12,13，与多个温度采样电路11,12,13连接的选择电路2，以及与所述选择电路2连接的放大电路3；所述选择电路2包括：与多个温度采样电路1对应连接的多个第一比较器a,c,d以及与多个第一比较器a,c,d的输出端对应连接的多个二极管d1,d2,d3；与多个二极管d1,d2,d3连接的第二比较器b；其中，各所述第一比较器a,c,d的同向输入端与各自对应的所述温度采样电路11,12,13的输出端连接，各所述第一比较器a,c,d的反向输入端均连接至电源，各第一比较器a,c,d的反向输入端与其对应的二极管的输出端连接，各所述第一比较器a,c,d的输出端与各自对应的所述二极管的输入端连接，多个所述二极管d1,d2,d3的输出端并联在一起且以并联的节点连接至所述第二比较器b的同向输入端，所述第二比较器b的同向输入端连接至电源；所述放大电路3对所述第二比较器b输出的信号进行放大后输出至mcu。
6.优选地，多个所述温度采样电路11,12,13均包括：依次串联的电阻r1,r4,r7、热敏电阻rt1,rt2,rt3和电阻r2,r5,r8，所述电阻r1,
r4,r7的另一端与电源连接，所述电阻r2,r5,r8的另一端接地；连接在所述电阻r1,r4,r7和所述热敏电阻rt1,rt2,rt3之间的电阻r3,r6,r9，所述电阻r2,r5,r8的另一端与对应的第一比较器a,c,d的同向输入端连接；与所述电阻r1,r4,r7并联的电容c1,c4,c7；与所述热敏电阻rt1,rt2,rt3并联的电容c2,c5,c8；与所述电阻r2,r5,r8并联的电容c3,c6,c9。
7.优选地，各所述第一比较器a,c,d的同向输入端与其对应的电阻r3,r6,r9之间还连接有电容c10,c11,c12，各所述电容c10,c11,c12的另一端接地；多个所述二极管d1,d2,d3的输出端并联在一起且以并联的节点连接至所述第二比较器b的同向输入端，各第一比较器a,c,d的反向输入端和第二比较器b的同向输入端还通过电阻r10与电源连接；第二比较器b的同向输入端还通过电容c15接地。
8.优选地，多个所述第一比较器a,c,d和所述第二比较器b集成于ad8544芯片中，其中，ad8544芯片的第四引脚和第十一引脚均连接在电源和地之间，且第四引脚、第十一引脚各自所在的回路中连接有电容c13,c14；ad8544芯片的第一引脚至第三引脚之间连接有一个第一比较器a、第八引脚至第十引脚之间连接有一个第一比较器c、第十二引脚至第十四引脚之间连接有一个第一比较器d；ad8544芯片的第五引脚至第七引脚之间连接有所述第二比较器b；ad8544芯片的第一引脚作为一个第一比较器a的输出端、第八引脚作为一个第一比较器c的输出端、第十四引脚作为第一比较器d的输出端；ad8544芯片的第五引脚为所述第二比较器b的同向输入端，ad8544芯片的第五引脚还通过第十电容c15接地，ad8544芯片的第六引脚和第七引脚直接相连实现信号输出。
9.优选地，所述放大电路3包括：第三放大器31，所述第三放大器31的同向输入端通过电阻r11连接所述第二比较器b的输出端，所述第三放大器31的反向输入端连接有下拉限流电路，所述第三放大器31的输出端通过保护电路连接至mcu。
10.优选地，所述第三放大器31布置在ad8542芯片中，其中，所述ad8542芯片的第一引脚至第三引脚之间连接所述第三放大器31；所述ad8542芯片的第一引脚作为所述第三放大器31的输出端，所述ad8542芯片的第一引脚通过两个串联的电阻r12和电阻r13连接至mcu，所述电阻r12上并联有电容c16，所述电阻r13通过电容c17接地；所述电阻r12、所述电阻r13、所述电容c16和所述电容c17共同形成所述保护电路；所述ad8542芯片的第三引脚作为所述第三放大器31的反向输入端，所述ad8542芯片的第三引脚通过电阻r14接入电源，所述ad8542芯片的第三引脚和所述电阻r14之间连接有并联设置的电阻r15和电容c18，所述电阻r15的另一端和所述电容c18的另一端均接地；所述电阻r14、所述电阻r15和所述电容c18共同构成所述下拉限流电路；所述ad8542芯片的第四引脚和第五引脚接地；所述ad8542芯片的第六引脚和第七引脚悬空；
所述ad8542芯片的第八引脚接入电源和地之间，且所述第八引脚所在的回路中连接有第九电容c19。
11.优选地，多个所述二极管d1,d2,d3均为肖特基二极管，各所述二极管的第一引脚为所述二极管的输出端，各所述二极管的第三引脚为所述二极管的输入端，各所述二极管的第二引脚悬空。
12.本发明提供了一种汽车，包括上述的igbt模块温度检测电路。
13.本发明的有益效果为：1、温度检测电路设计简化，只需一个运算放大器u4和三个二极管，即可实现3路热敏电阻检测的信号比较；不需要复杂的每路单独的信号放电电路即可实现温度监控2、采用u4、u5二级运算放大，一级用作比较输出，二级用于信号放大，在节省器件的同时保证模拟量信号精度。在功能齐全的条件下，电路整体设计简化，器件少，有利于降低成本。
附图说明
14.图1本发明的具体电路图；图2为ad8544芯片的引脚示意图。
具体实施方式
15.参照图1和图2，本发明实施例提供了一种汽车的igbt模块温度检测电路，包括：与电源连接的多个温度采样电路11,12,13，与多个温度采样电路11,12,13连接的选择电路2，以及与所述选择电路2连接的放大电路3；所述选择电路2包括：与多个温度采样电路1对应连接的多个第一比较器a,c,d以及与多个第一比较器a,c,d的输出端对应连接的多个二极管d1,d2,d3；与多个二极管d1,d2,d3连接的第二比较器b；其中，各所述第一比较器a,c,d的同向输入端与各自对应的所述温度采样电路11,12,13的输出端连接，各所述第一比较器a,c,d的反向输入端均连接至电源，各第一比较器a,c,d的反向输入端与其对应的二极管的输出端连接，各所述第一比较器a,c,d的输出端与各自对应的所述二极管的输入端连接，多个所述二极管d1,d2,d3的输出端并联在一起且以并联的节点连接至所述第二比较器b的同向输入端，所述第二比较器b的同向输入端连接至电源；所述放大电路3对所述第二比较器b输出的信号进行放大后输出至mcu。
16.其中，本实施例中，该选择电路包括运算放大器u4，该放大电路包括运算放大器u5。运算放大器u4为ad8544芯片，运算放大器u5为ad8542芯片。其中，运算放大器u4的4脚为供电脚，接在外部电路的+5v和电源之间，且引脚4所在的回路中连接有电容c13；运算放大器u4的1脚至3脚与第一比较器a连接，运算放大器u4的5脚至6脚与第二个第一比较器b连接，运算放大器u4的8脚至10脚与第一比较器c连接，运算放大器u4的12脚至14脚与第一比较器d连接；运算放大器u5的11脚为低压端公共地vee，直接接地，并且外部电路的+5v通过电容c14连接该运算放大器u5的11脚；运算放大器u5的1脚、8脚、14脚分别为u5的第一比较器a、c、d的输出端，分别接二极管d1、d2、d3的3脚；运算放大器u5的3脚、10脚、12脚分别为第一比较器a、c、d的同向输入脚，运算放大器u5的3脚、10脚、12脚分别接igbt模块的3路温度
采样电路，运算放大器u5的2脚、9脚、13脚分别为第一比较器a、c、d的反向输入脚，分别接二极管d1、d2、d3的1脚以及通过第九电阻r10接入5v电源，运算放大器u5的5脚为第二比较器b的同向输入脚，同时接d1、d2、d3的1脚，运算放大器u5的6脚、7脚直接相连为跟随信号输出，二极管d1、d2、d3的2脚悬空。
17.此外，运算放大器u5的4脚、11脚均连接在电源和地之间，且与引脚4、引脚11各自所在的回路中连接有电容。具体来说，引脚4所在的回路中连接有电容c13，引脚11所在的回路中连接有电容c14，电容c13和电容c14用于+5v的储容。
18.运算放大器u5的2脚接运算放大器u4的6、7脚；运算放大器u5的8脚接入外部电路的+5v和地之间，且引脚8所在的回路中连接有电容c19，运算放大器u5的4脚、5脚接低压端公共地vee，直接接地；运算放大器u5的3脚接r40、r38放大增益电路，运算放大器u5的6脚、7脚使用时悬空，运算放大器u5的1脚为信号输出脚，接mcu。
19.本实施例中，温度采样电路有3路，分别为热敏电阻r t1、r t2、r t3检测电路。例如，对于第一比较器a对应的这一路温度采样电路来说，包括由串联的电阻r1、热敏电阻rt1、电阻r2，以及与电阻r1、热敏电阻rt1、电阻r2分别并联的电容c1、电容c2和电容c3，连接在所述电阻r1和所述热敏电阻rt1之间的电阻r3，其中电阻r1和电容c1并联、热敏电阻rt1和电容c2并联、电阻r2和电容c3并联分别构成rc滤波回路，所述电阻r1的另一端与电源连接，所述电阻r2的另一端接地，所述电阻r3的另一端与对应的第一比较器a的同向输入端连接。电阻r3与热敏电阻rt1、电阻r2串联后接入运算放大器u4的3脚（进而连接至第一比较器a的同向输入脚）。
20.本实施例中，各所述第一比较器a、c、d的同向输入端与其对应的电阻r3、r6、r9之间还连接有电容c10、c11、c12，所述电容c10、c11、c12的另一端接地，该电容c10、c11、c12用于吸收高频干扰。
21.多个所述二极管d1,d2,d3的输出端并联在一起且以并联的节点连接至所述第二比较器b的同向输入端，各第一比较器a,c,d的反向输入端和第二比较器b的同向输入端还通过电阻r10与电源连接；第二比较器b的同向输入端还通过电容c15接地。
22.本实施例中，第四电容c10、c11和c12用于吸收高频干扰。
23.本实施例中，放大电路包括：第三放大器31，所述第三放大器31的同向输入端通过电阻r11连接所述第二比较器b的输出端，所述第三放大器31的反向输入端连接有下拉限流电路，所述第三放大器31的输出端通过保护电路连接至mcu。
24.具体来说，该第三放大器包括运算放大器u5，运算放大器u5的输入电阻（本实施例中的第四电阻r11），构成输入增益，串联的电阻r12和电阻r13为u5的 1脚输出的输出电阻，适配于mcu电路，电阻r12上并联有电容c16，所述电阻r13通过电容c17接地；所述电阻r12、所述电阻r13下、所述电容c16和电容c17共同形成所述保护电路，电容c16和电容c17用于抑制高频干扰；+5v输入经过电阻r14和电阻r15构成下拉限流回路，电容c8用于抑制高频干扰；电容c19接算放大器u5的8脚和5脚，构成5v稳压电容。
25.本实施例中，以热敏电阻rt1所在的温度采样电路举例，的温度最高，根据ntc特性r t1阻值越低，热敏电阻r t1所在的温度采样电路的电压最低，第一比较器a的“out
”ꢀ
端电
压最低，二极管d1、d2、d3是自身导通压降较小的二极管，可以认为d1、d2、d3端的1、3脚电压相同，同时第一比较器c和d的“out”端与d1的1脚直连，通过二极管实现钳位保持第一比较器c和d的“out”端与第一比较器a的“out”电压相同，第一比较器c和d同理将温度采样电路的最低值输入到第二比较器b的“+”端（即运算放大器u4的5脚），第二比较器b的
“‑”
端、“out”端(即u4的6、7脚)直连做跟随处理后输入到运算放大器u5的1脚。
26.运算放大器u4 完成送入运算放大器u5的2脚后，配置运算放大器的放大功能完成模拟信号的放大通过1脚输出给mcu单元。运算放大器u5的3脚接下拉电阻（即电阻r7和电阻r8）用于配置型号放大系数，通过电阻r14和电阻r15的阻值比完成增益系数的配置，并配置有电容c18。
27.本实施例中，运算放大器u4 的8脚通过第九电容c19接外部供电5v。运算放大器u5的2脚接u4的6、7脚，运算放大器u5的4脚、5脚接低压端公共地vee，直接接地，运算放大器u5的6脚、7脚使用时悬空，运算放大器u5的脚为信号输出脚，接mcu。
28.本发明上述温度检测电路，具有如下技术效果：1、温度检测电路设计简化，只需一个运算放大器u4和三个二极管，即可实现3路热敏电阻检测的信号比较；不需要复杂的每路单独的信号放电电路即可实现温度监控2、采用u4、u5二级运算放大，一级用作比较输出，二级用于信号放大，在节省器件的同时保证模拟量信号精度。在功能齐全的条件下，电路整体设计简化，器件少，有利于降低成本。