专利名称：用于智能功率模块的过热保护电路及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种过热保护电路，特别是一种用于智能功率模块的过热保护电路及其控制方法。
背景技术：
智能功率模块，即IPMdntelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种理想电力电子器件。智能功率模块属于大功率器件，工作时发热量较大，并且其应用场合的环境温度通常较高，为了保证智能功率模块内的驱动IC、IGBT等器件的工作温度不超出其可用范围，避免发生意想不到的情况，智能功率模块通常都会集成过热保护电路，在温度超过某一值时，过热保护电路使智能功率模块停止工作。目前传统的用于智能功率模块的过热保护电路，如
图1所示过热保护电路的供电电源的正端为Vcc、负端为GND，正温度系数热敏电阻101的一端连接供电电源的正端 Vcc，正温度系数热敏电阻101的另一端连接PNP管103的基极；电容102与正温度系数热敏电阻101并联；电阻107的一端与PNP管103的基极相连，电阻107的另一端接GND ；PNP 管103的射极连接Vcc，PNP管103的集电极连接电阻104 ；电阻104的一端与PNP管103 的集电极相连，电阻104的另一端连接电压比较器108的正输入端；电阻105的一端与电压比较器108的正端相连，电阻105的另一端连接GND ；恒压源106的正端与电压比较器108 的负输入端相连，恒压源106的负端连接GND ；电压比较器108的输出记为OUT。图1所示的过热保护电路的工作原理如下(1)当温度比较低的时候，正温度系数热敏电阻101的阻值(记为Rl)远小于电阻 107的阻值(记为R7)，此时PNP管103的基极电压Vb
R7Vr = Vrr--~ Vrr，
β cc R1 + R7 ccPNP管103的射极-基极间电压Veb Veb = Vcc-Vb ^ 0，即此时PNP管103的射极-基极间电压Veb远小于导通电压0. 7V，PNP管103截止，电压比较器108的正端电压记为Ua，该Ua为0，小于电压比较器108的负端电压，电压比较器108的负端电压记为Ubo电压比较器108的输出OUT为低电平。(2)当温度比较高的时候，正温度系数热敏电阻101的阻值变得很大，将PNP管 103的阈值电压记为Vth，直到Rl满足以下条件
权利要求
1.一种用于智能功率模块的过热保护电路，包括电压比较器(401)和恒压源002)，其特征是还包括输出电压骤变型热敏电路003)，输出电压骤变型热敏电路003)的供电电源的正端为Vcc、负端为GND ；输出电压骤变型热敏电路(40 的输出端与电压比较器(401) 的正端相连；电压比较器G01)的负端与恒压源(402)的正端相连，恒压源(402)的电压记为UB，恒压源002)的负端与GND相连，恒压源002)的输出端记为OUT。
2.根据权利要求1所述的用于智能功率模块的过热保护电路，其特征是所述输出电压骤变型热敏电路(40 包括负温度系数热敏电阻004)、电阻005)、施密特触发器(406) 和非门(407)；负温度系数热敏电阻(404)的一端接Vrc，负温度系数热敏电阻(404)的另一端接施密特触发器(406)的输入端和电阻(40 的一端，电阻(40 的另一端接地，施密特触发器(406)的输出端接非门(407)的输入端，非门(407)的输出端与电压比较器(401) 的正端相连。
3.—种如权利要求1所述的用于智能功率模块的过热保护电路的控制方法，其特征是当智能功率模块工作在常温时，输出电压骤变型热敏电路G03)的输出端的电压为某一值 UAtb,该UAtb远低于Ub ；随着智能功率模块的温度上升，只要不超过某一温度点TA，输出电压骤变型热敏电路G03)的输出端的电压保持在某一值UAtb不变；当智能功率模块的温度升高到温度点TA后，输出电压骤变型热敏电路(403)的输出端的电压骤变为UAta,该UAta远高于Ub ；智能功率模块的温度继续上升，输出电压骤变型热敏电路G03)的输出端的电压保持在某一值UAta不变；当智能功率模块的温度从大于等于TA的值下降，下降到某一温度点TB后，输出电压骤变型热敏电路G03)的输出端的电压从电压UAta骤变回电压UAtb,远低于UB;其中，TB ^ TA。
4.根据权利要求3所述的用于智能功率模块的过热保护电路的控制方法，其特征是当智能功率模块的温度> TA时，OUT为高电平；当智能功率模块的温度彡TB时，OUT为低电平；当TB <智能功率模块的温度< TA时若温度是从大于TA的温度下降而来，OUT为高电平；若温度是从小于TB的温度上升而来，OUT为低电平。
全文摘要
一种用于智能功率模块的过热保护电路及其控制方法，用于智能功率模块的过热保护电路，包括电压比较器和恒压源，其特征是还包括输出电压骤变型热敏电路，输出电压骤变型热敏电路的供电电源的正端为VCC、负端为GND；输出电压骤变型热敏电路的输出端与电压比较器的正端相连；电压比较器的负端与恒压源的正端相连，恒压源的电压记为UB，恒压源的负端与GND相连，恒压源的输出端记为OUT。本发明在温度保护点附近不存在比较电压过渡区域，使智能功率模块的温度保护点可以被精确控制，从而确保智能功率模块工作在安全温度范围内，提高智能功率模块的使用寿命，并可避免智能功率模块因温度过高而烧毁造成的整机损坏。
文档编号H02H7/10GK102208799SQ20111014788
公开日2011年10月5日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者冯宇翔, 华庆, 潘志坚, 程德凯, 陈超, 黄祥钧 申请人:广东美的电器股份有限公司