专利名称：一种温度保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及UPS、变频器及逆变器领域，特别涉及应用在包含多个功率器件的系统中的温度保护电路。
背景技术：
近年来，大功率的UPS、变频器以及逆变器都得到了越来越为广泛的应用，单机功率越来越大，应用领域也越来越广泛，而单个的功率器件(如IGBT、整流桥)的额定电流因为工艺以及成本等多方面的因素，很难能够做到非常大的额定电流，所以采用多个功率器件并联的拓扑来设计大功率UPS、变频器以及逆变器就是各个厂商的优先选择，并已经取得了广泛的应用。所以在这些系统中，包含的功率器件的数量就会变得非常庞大，达到十几甚至是几十个。绝缘栅双极晶体管，简称IGBT，因其具有驱动电路简单、驱动功率小、工作频率高等优点，是目前在中大功率UPS、变频器及逆变器领域应用最为广泛的一种电力电子开关器件。同所有其他半导体器件一样，IGBT也有最高工作结温的要求，如果结温超过最高允许工作结温，IGBT的寿命将会受到影响，甚至会导致IGBT的损坏。而在大功率系统中，后端负载或者系统本身乃至是环境的任何异常都可能导致IGBT的结温超过其额定值，所以系统中的IGBT过温损害的风险是很高的。而因为IGBT —般都工作在高压大电流情况下，IGBT的损坏将会导致系统的严重破坏，对系统本身以及跟系统相连的设备都可能会造成极为严重的损害，甚至有危及人身安全的危险。所以对IGBT进行有效而可靠的温度保护非常重要。大功率UPS、变频器及逆变器系统中的另外一类重要的功率器件一整流桥，也是亟需进行可靠的温度保护的，所以在这些系统中，温度保护电路对系统的可靠性变得非常之重要。但是由于主控制芯片一般都只有有限的AD端口，所以目前对系统中多个的功率器件的温度保护一般都采用以下两种方案:一、如图1所示，应用热分析，在系统的温度最高处进行温度采样，当该采样点的温度超过限值时，关断系统输出，防止功率器件损坏。二、如图2所示，对多个功率器件都进行温度采样，然后计算这些采样点温度的平均值，当此平均值超过保护限值时，对系统进行保护动作。以上两种方案在相关行业中都已经有比较广泛的应用，但是它们也都有明显的缺陷。方案一因为只采集了一个(或者是极少数几个)温度点，当多个功率器件中的某一个发生异常，而这个故障功率器件又离温度采样点比较远时，这种情况下，系统的温度故障保护动作将会不能及时被触发，功率器件就有被损坏的风险。尤其是当系统中采用多个IGBT(或者整流桥)并联成一组应用时，因为并联元件存在均流问题，相并联的多个元件中的某一个很有可能会因为均流问题而发生温度异常。在这种情况下，采用方案一就会变得非常危险。第二种方案的缺陷在于，系统中的功率器件的数量越多，单个功率器件的温度与送给主控制单元的温度采集数据的偏差将会越大，温度保护的及时性及可靠性就会越差，因为送给主控制单元的温度采集数据部超过温度上限并不能确保系统中每个功率器件的温度都不超过温度上限。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种温度保护电路，在保证不明显增加系统成本的条件下，使系统的温度保护更加可靠。为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种温度保护电路，包括温度检测电路、温度比较电路、选择输出电路及主控制单元，温度检测电路与温度比较电路相连，输出选择电路与温度检测电路及温度比较电路相连，主控制单元与选择输出电路相连；温度检测电路分别向温度比较电路的输入端及输出选择电路的信号输入端传输温度信号，温度比较电路向输出选择电路输出的控制端传输控制信号，选择输出电路的信号输出端向主控制单元输出温度信号中的最高值，主控制单元对温度信号中的最高值进行显示并实现温度保护。所述温度检测电路包括若干温度米样电阻；每一温度米样电阻的一端与一上拉电阻相连，另外一端接地；每一温度采样电阻上的压降作为温度信号。所述温度比较电路包括多个温度比较单元；每一温度比较单元均包括依次连接的比较器及非门，比较器的输入端与温度检测电路连接，非门的输出端与选择输出电路的控制端连接。所述选择输出电路为多路模拟选择输出器。所述主控制单元采用CPU或DSP。本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果:1、本实用新型减少了温度检测所需要的主控制单元的资源，只需要一个AD采样口就可以对系统中的多个功率器件进行有效的温度保护。2、本实用新型提高了系统温度保护的及时性以及可靠性，系统中的任意一个功率器件发生过热故障都能立即出发系统的温度保护功能，降低了系统因为过温而产生的损坏风险，可靠性高。
图1为现有技术中方案一的框图。图2为现有技术中方案二的框图。图3为本专利提出的新方案的框图。图4为温度检测电路的原理图。图5为温度比较器的原理图。图6为选择输出电路的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。如图3所示，本实用新型温度保护电路应用在包含多个功率器件的系统中，包括温度检测电路、温度比较电路、选择输出电路及主控制单元，温度检测电路与温度比较电路相连，输出选择电路与温度检测电路及温度比较电路相连，主控制单元与选择输出电路相连。如图4所示，所述温度检测电路包括若干温度采样电阻；每一温度采样电阻的一端与一上拉电阻相连，另外一端接地，且每一温度采样电阻上的压降作为温度信号输出给温度比较电路的输入端及选择输出电路的信号输入端。其中温度采样电路在本实施例中采用NTC热敏电阻，包括电阻RT1、RT2、RT3、RT4及RT5，上拉电阻则包括R1、R2、R3、R4及R5。当温度发生变化时，NTC热敏电阻的阻值将会按照其温度曲线发生相应的变化，而相应温度信号Tl、T2、T3、T4及T5的电压也将会跟随发生相应的变化。温度越高，对应的温度信号的电压值就会越低。如图5所示，所述温度比较电路包括多个温度比较单元，每一温度比较单元均包括依次连接的比较器及非门；比较器的输入端与温度检测电路连接，在本实施例中是与温度采样电阻连接；而非门的输出端与选择输出电路的控制端子连接。温度检测电路输出的温度信号传输到比较器的输入端，比较器输出信号经非门后，最终得到一个与该比较器输出信号反相的控制信号，并传输到选择输出电路的控制端。在本实施例中，每一温度比较单元可用于比较温度检测电路输出的两个温度信号。如图6所示，选择输出电路为多路模拟选择输出器，多路模拟选择输出器的信号输入端与温度检测电路的输出端相连，控制端与温度比较电路的输出端相连，信号输出端与主控制单兀相连；在本实施例中，多路模拟选择输出器的信号输入端与温度米样电阻相连，控制端与非门相连。在多路模拟选择输出器的信号输出端得到温度信号中的较小值，也就是采样点中温度较高的温度数值。假设系统中需要进行温度监控的功率单元的个数为N，其温度信号分别为T1、T2 "TN，这N组温度信号将被分成N/2 (当N为偶数时)或(N+1)/2(当N为奇数时)两两进行比较，两两比较之后的较大值又将会再次进行两两之间的比较，以此类推，直到比较出一个温度最高值，并将此最高值送给主控制单元用于温度检测、保护。主控制单元可采用CPU或DSP，其AD输入端与选择输出电路的信号输出相连，实现对温度信号的检测，显示，并且在所采集的温度信号超过系统软件设定的温度上限时开启温度保护措施。
假设功率器件的数量为5，采样温度分别为T1、T2、T3、T4及T5，Tl与T2进行比较，得到比较信号COMA以及其反相信号COMA’，T3与T4进行比较，得到比较输出信号COMB以及其反相信号COMB’，同时Tl、T2、T3和T4都送到多路模拟选择输出IC U3的输入端。Tl输入到Ul的I脚INA，T2输入到4脚INB，当Tl大于T2时，COMA将会是高电平，COMA’为低电平，所以U30UTA (0UTA跟OUTB短接)的输出也就是TA的数值将会等于T2 ;当T2大于Tl时，COMA将会是低电平，而COMA’将会是低电平，所以U30UTA(0UTA跟OUTB短接)的输出也就是TA的数值将会等于T2。T3输入到U3的8脚即INC，T4输入到Ul的11脚即IND,当T3大于T4，C0MB将会是高电平，COMB’为低电平，TB将会等于T4 ;当T3小于T4时，COMB为低电平，C0MB’为高电平，TB将会等于T3。TA与TB将分别送到U4的I脚与4脚，当TA大于TB，TC将等于TB，否则，TC将等于TA。而TC与T5又将分别输入到U4的8脚与11脚，当TC大于T5，TD将会等于T5，否则TD等于TC.至此，此电路就得到了 Tl，T2，T3，T4，T5中的最小值，也就是这5各温度采样点的最高温度值T0，比较的精度在I摄氏度以内。TO将会送到主控制单元的AD 口，由主控制单元将温度数值显示出来并实现温度保护。本实用新型可根据实际情况，通过增加电路中相应元件的数量，来实现更多组温度数据的检测与比较，并最后将最高温度数值送入到主控制单元。从而实现在有限资源的情况下，最及时而可靠地对系统中的功率器件实现温度监控与温度保护。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种温度保护电路，其特征在于，包括温度检测电路、温度比较电路、选择输出电路及主控制单元，温度检测电路与温度比较电路相连，输出选择电路与温度检测电路及温度比较电路相连，主控制单元与选择输出电路相连；温度检测电路分别向温度比较电路的输入端及输出选择电路的信号输入端传输温度信号，温度比较电路向输出选择电路输出的控制端传输控制信号，选择输出电路的信号输出端向主控制单元输出温度信号中的最高值，主控制单元对温度信号中的最高值进行显示并实现温度保护。
2.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，所述温度检测电路包括若干温度米样电阻；每一温度米样电阻的一端与一上拉电阻相连，另外一端接地；每一温度米样电阻上的压降作为温度信号。
3.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，所述温度比较电路包括多个温度比较单元；每一温度比较单元均包括依次连接的比较器及非门，比较器的输入端与温度检测电路连接，非门的输出端与选择输出电路的控制端连接。
4.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，所述选择输出电路为多路模拟选择输出器。
5.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，所述主控制单元采用CPU或DSP。
专利摘要本实用新型为一种温度保护电路，包括温度检测电路、温度比较电路、选择输出电路及主控制单元，温度检测电路与温度比较电路相连，输出选择电路与温度检测电路及温度比较电路相连，主控制单元与选择输出电路相连；温度检测电路分别向温度比较电路的输入端及输出选择电路的信号输入端传输温度信号，温度比较电路向输出选择电路输出的控制端传输控制信号，选择输出电路的信号输出端向主控制单元输出温度信号中的最高值，主控制单元对温度信号中的最高值进行显示并实现温度保护。本实用新型简化了包含多个功率器件的系统的温度保护电路，减少了对主控制单元资源的占用，提高的系统温度保护的实时性与可靠性，降低了系统因为过温而产生的损坏风险。
文档编号H02H5/04GK203026913SQ201220741410
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者邬志国 申请人:广州三晶电气有限公司