一種用于功率模塊的過溫保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于功率模塊的過溫保護電路，其包括：檢測模塊，用于檢測功率模塊的溫度以生成檢測信號；輸出響應模塊，輸出響應模塊與檢測模塊相連，包括第一NMOS管和齊納二極管且之間具有第一節(jié)點，第一節(jié)點的電壓根據(jù)檢測信號產(chǎn)生變化，輸出響應模塊根據(jù)第一節(jié)點的電壓輸出控制信號；正反饋熱遲滯模塊，正反饋熱遲滯模塊分別與輸出響應模塊和檢測模塊相連，用于根據(jù)控制信號調節(jié)檢測信號以實現(xiàn)熱遲滯；保護模塊，保護模塊與輸出響應模塊相連，用于根據(jù)控制信號控制功率模塊停止工作以實現(xiàn)對功率模塊的保護。該用于功率模塊的過溫保護電路能夠準確檢測功率模塊的溫度，并具有熱遲滯功能，可以有效防止熱振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。
【專利說明】一種用于功率模塊的過溫保護電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及過溫保護電路【技術領域】，特別涉及一種用于功率模塊的過溫保護電路。
【背景技術】
[0002]智能功率模塊是一種將功率半導體器件、柵極驅動電路及保護電路等集成在一起的先進的混合集成電路，廣泛應用于變頻家電、逆變電源及工業(yè)電氣自動化等各個領域。智能功率模塊屬于大功率半導體器件，工作時會產(chǎn)生較高的溫度，因此，在其內部一般都含有過溫保護電路，以實現(xiàn)對模塊內部的溫度進行實時監(jiān)控，當溫度超標時啟動過溫保護電路，達到保護智能功率模塊的目的。
[0003]現(xiàn)有技術中應用于智能功率模塊的傳統(tǒng)的過溫保護電路如圖1所示。傳統(tǒng)的過溫保護電路包括PNP三極管Q1’、正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’、電容Cl’、電阻R2’和電阻R3’。其中，正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’的一端連接供電電源的正端VCC，另一端連接PNP三極管Q1’的基極；電容Cl’與正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’并聯(lián)；電阻R2’的一端連接PNP三極管Q1’的基極，另一端連接供電電源的負端GND ;電阻R3’的一端連接PNP三極管Q1’的集電極，另一端作為該過溫保護電路的輸出端0UT，連接其他外部電路。
[0004]如圖1所示，傳統(tǒng)的過溫保護電路工作原理如下:
[0005](I)正常工作時，智能功率模塊的溫度比較低，正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’的阻值較小，PNP三極管Q1’的發(fā)射極-基極未達到正向偏置條件，因此，PNP三極管Q1’截止，過溫保護電路輸出端OUT的電壓Vot為低電平，表示智能功率模塊溫度正常。
[0006](2)當智能功率模塊的溫度升高時，正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’的阻值隨之變大，當溫度上升至某一溫度點Thigh時，PNP三極管Q1’的發(fā)射極-基極之間的電壓Veb遠大于其導通電壓，PNP三極管Q1’飽和導通，Q1’集電極-發(fā)射極之間的壓降很小，過溫保護電路輸出端OUT的電壓Votit變?yōu)楦唠娖?，表示智能功率模塊溫度異常。
[0007]現(xiàn)有的技術的缺點在于，在過溫保護閾值點處必須使得PNP三極管Ql’工作在飽和區(qū)，這就要求正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’必須在過溫保護閾值點處具有突變的電阻值拐點。但是，熱敏電阻在生產(chǎn)的過程中存在偏差，電阻值拐點具有很大的離散性，這將可能導致PNP三極管Q1’在過溫保護閾值點處工作在放大區(qū)，導致過溫保護閾值點出現(xiàn)較大誤差。因此，傳統(tǒng)的過溫保護電路難以準確地檢測智能功率模塊的溫度。
[0008]而且，當智能功率模塊的溫度大于過溫保護閾值后，過溫保護電路輸出端OUT的電壓Vtot變?yōu)楦唠娖剑撾妷盒盘栞斎虢o相應的電路控制智能功率模塊暫停工作、減小發(fā)熱量，隨之，智能功率模塊的溫度開始下降。但是，隨著智能功率模塊溫度的下降，PNP三極管Q1’又會截止，Vtot重新變?yōu)榈碗娖?，此時智能功率模塊又開始正常工作，致使智能功率模塊的溫度再次上升，如此反復，使得智能功率模塊在過溫保護閾值點附近發(fā)生熱振蕩，這種熱振蕩對智能功率模塊的正常工作及可靠性都有很大影響。
【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[0010]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于功率模塊的過溫保護電路，該用于功率模塊的過溫保護電路能夠準確檢測功率模塊的溫度，并具有熱遲滯功能，可以有效防止熱振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提出的一種用于功率模塊的過溫保護電路，包括:檢測模塊，用于檢測所述功率模塊的溫度以生成檢測信號；輸出響應模塊，所述輸出響應模塊與所述檢測模塊相連，所述輸出響應模塊包括第一 NMOS管和齊納二極管,所述第一NMOS管的漏極與所述齊納二極管的陰極相連且之間具有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點的電壓根據(jù)所述檢測信號產(chǎn)生變化，所述輸出響應模塊根據(jù)所述第一節(jié)點的電壓輸出控制信號；正反饋熱遲滯模塊，所述正反饋熱遲滯模塊分別與所述輸出響應模塊的輸出端和所述檢測模塊相連，用于根據(jù)所述控制信號調節(jié)所述檢測信號以實現(xiàn)熱遲滯；以及保護模塊，所述保護模塊與所述輸出響應模塊的輸出端相連，用于根據(jù)所述控制信號控制所述功率模塊停止工作以實現(xiàn)對所述功率模塊的保護。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的用于功率模塊的過溫保護電路，其電路結構簡單、可靠性高，在不增加電路復雜度的情況下，可準確地檢測功率模塊的溫度，且該過溫保護電路還具有熱遲滯功能，可有效防止熱振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，當所述功率模塊的溫度小于等于第一溫度閾值時，所述第一 NMOS管導通以使所述第一節(jié)點的電壓小于第一電壓閾值，所述輸出響應模塊輸出低電平控制信號。
[0014]進一步地，當所述功率模塊的溫度大于所述第一溫度閾值時，所述第一 NMOS管截止以使所述第一節(jié)點的電壓大于第一電壓閾值，所述輸出響應模塊輸出高電平控制信號。
[0015]并且，所述保護模塊根據(jù)所述高電平控制信號控制所述功率模塊停止工作。
[0016]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述輸出響應模塊還包括:第二電阻，所述第二電阻的一端與電源相連，所述第二電阻的另一端與所述第一節(jié)點相連；第一電容，所述第一電容的一端與所述第一節(jié)點相連，所述第一電容的另一端分別與所述第一 NMOS管的源極和地相連；三極管，所述三極管的基極與所述齊納二極管的陽極相連，所述三極管的集電極與所述電源相連，所述三極管的發(fā)射極作為所述輸出響應模塊的輸出端；第三電阻，所述第三電阻的一端所述三極管的發(fā)射極相連，所述第三電阻的另一端接地。
[0017]所述檢測模塊包括:相互串聯(lián)的第一電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻，所述第一電阻的一端與電源相連，所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的一端接地，所述第一電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻之間具有第二節(jié)點。
[0018]并且，所述正反饋熱遲滯模塊包括:第四電阻，所述第四電阻的一端分別與所述第二節(jié)點和所述第一 NMOS管的柵極相連；第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的漏極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二 NMOS管的柵極與所述輸出響應模塊的輸出端相連，所述第二NMOS管的源極接地。
[0019]在本發(fā)明的實施例中，該用于功率模塊的過溫保護電路采用電阻、電容、三極管、MOS管等簡單的元器件，節(jié)省了成本，并且可靠性還高。
[0020]在本發(fā)明的一個示例中，所述第一溫度閾值為100°C ?110°C，所述第一電壓閾值為所述齊納二極管的擊穿電壓和所述三極管的發(fā)射結開啟電壓之和。其中，所述齊納二極管的擊穿電壓可以為7V。
[0021]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023]圖1為現(xiàn)有技術中應用于智能功率模塊的傳統(tǒng)的過溫保護電路的電路圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于功率模塊的過溫保護電路的原理方框圖；
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于功率模塊的過溫保護電路的電路原理圖；以及
[0026]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于功率模塊的過溫保護電路中熱遲滯回路溫度曲線圖。
[0027]附圖標記:
[0028]PNP三極管Q1’、正溫度系數(shù)熱敏電阻R1’、電容Cl’、電阻R2’和電阻R3’，檢測模塊10、輸出響應模塊20、正反饋熱遲滯模塊30和保護模塊40，第一 NMOS管麗I和齊納二極管D1，第一節(jié)點A，第二電阻R2、第一電容Cl、三極管Ql和第三電阻R3，第一電阻Rl和負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx，第二節(jié)點B，第四電阻R4和第二 NMOS管麗2。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0030]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。
[0032]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
[0033]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的一種用于功率模塊的過溫保護電路。
[0034]如圖2所示，該用于功率模塊的過溫保護電路包括檢測模塊10、輸出響應模塊20、正反饋熱遲滯模塊30和保護模塊40。
[0035]其中，檢測模塊10用于檢測功率模塊的溫度以生成檢測信號。輸出響應模塊20與檢測模塊10相連，并且輸出響應模塊20包括第一 NMOS(N-Mental-Oxide-Semiconductor,N型金屬-氧化物-半導體)管MNl和齊納二極管D1，第一 NMOS管MNl的漏極與齊納二極管Dl的陰極相連且第一 NMOS管MNl與齊納二極管Dl之間具有第一節(jié)點A，第一節(jié)點A的電壓根據(jù)檢測模塊10生成的檢測信號產(chǎn)生變化，輸出響應模塊20根據(jù)第一節(jié)點A的電壓輸出控制信號。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，如圖2所示，正反饋熱遲滯模塊30分別與輸出響應模塊20的輸出端OUT和檢測模塊10相連，用于根據(jù)控制信號調節(jié)檢測信號以實現(xiàn)熱遲滯，有效地防止熱振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。保護模塊40與輸出響應模塊20的輸出端OUT相連，用于根據(jù)控制信號控制功率模塊停止工作以實現(xiàn)對功率模塊的保護。
[0037]進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，當功率模塊的溫度小于等于第一溫度閾值時，第一 NMOS管麗I導通以使第一節(jié)點A的電壓小于第一電壓閾值，輸出響應模塊20輸出低電平控制信號，表不功率模塊溫度正常。當功率模塊的溫度大于第一溫度閾值時，第一NMOS管麗I截止以使第一節(jié)點A的電壓大于第一電壓閾值，輸出響應模塊20輸出高電平控制信號，表示功率模塊的溫度異常。保護模塊40根據(jù)高電平控制信號控制功率模塊停止工作以使功率模塊的溫度下降，從而實現(xiàn)對功率模塊的保護。
[0038]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，輸出響應模塊20還包括第二電阻R2、第一電容Cl、三極管Ql和第三電阻R3。其中，第二電阻R2的一端與電源VCC相連，第二電阻R2的另一端與第一節(jié)點A相連。第一電容Cl的一端與第一節(jié)點A相連,第一電容Cl的另一端分別與第一 NMOS管麗I的源極和地GND相連。三極管Ql的基極與齊納二極管Dl的陽極相連，三極管Ql的集電極與電源VCC相連，三極管Ql的發(fā)射極作為輸出響應模塊20的輸出端OUT。第三電阻R3的一端三極管Ql的發(fā)射極相連，第三電阻R3的另一端接地。三極管Ql為NPN三極管。
[0039]在本發(fā)明的實施例中，如圖3所示，檢測模塊10具體包括第一電阻Rl和負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx。其中，第一電阻Rl和負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx相互串聯(lián)連接，第一電阻Rl的一端與電源VCC相連，負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx的一端接地，并且第一電阻Rl和負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx之間具有第二節(jié)點B，第二節(jié)點B作為檢測模塊10的輸出端。
[0040]如圖3所示，正反饋熱遲滯模塊30具體包括第四電阻R4和第二 NMOS管麗2。其中，第四電阻R4的一端分別與第二節(jié)點B和第一 NMOS管麗I的柵極相連，第二 NMOS管麗2的漏極與第四電阻R4的另一端相連，第二 NMOS管MN2的柵極與輸出響應模塊20的輸出端OUT相連，第二 NMOS管MN2的源極接地。
[0041]所以說，本發(fā)明的實施例提出的用于功率模塊的過溫保護電路采用電阻、電容、三極管、MOS管等簡單的元器件，節(jié)省了成本，并且可靠性還高。
[0042]在本發(fā)明的實施例中，上述用于功率模塊的過溫保護電路的工作原理如下:
[0043](I)當功率模塊工作在正常溫度時，負溫度系數(shù)熱敏電阻Rx的阻值較高，檢測模塊10的輸出端即第二節(jié)點B的電壓Vb為:
【權利要求】
1.一種用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，包括: 檢測模塊，用于檢測所述功率模塊的溫度以生成檢測信號； 輸出響應模塊，所述輸出響應模塊與所述檢測模塊相連，所述輸出響應模塊包括第一NMOS管和齊納二極管,所述第一 NMOS管的漏極與所述齊納二極管的陰極相連且之間具有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點的電壓根據(jù)所述檢測信號產(chǎn)生變化，所述輸出響應模塊根據(jù)所述第一節(jié)點的電壓輸出控制信號； 正反饋熱遲滯模塊，所述正反饋熱遲滯模塊分別與所述輸出響應模塊的輸出端和所述檢測模塊相連，用于根據(jù)所述控制信號調節(jié)所述檢測信號以實現(xiàn)熱遲滯；以及 保護模塊，所述保護模塊與所述輸出響應模塊的輸出端相連，用于根據(jù)所述控制信號控制所述功率模塊停止工作以實現(xiàn)對所述功率模塊的保護。
2.如權利要求1所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，當所述功率模塊的溫度小于等于第一溫度閾值時，所述第一 NMOS管導通以使所述第一節(jié)點的電壓小于第一電壓閾值，所述輸出響應模塊輸出低電平控制信號。
3.如權利要求2所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，當所述功率模塊的溫度大于所述第一溫度閾值時，所述第一 NMOS管截止以使所述第一節(jié)點的電壓大于第一電壓閾值，所述輸出響應模塊輸出高電平控制信號。
4.如權利要求3所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述保護模塊根據(jù)所述高電平控制信號控制所述功率模塊停止工作。
5.如權利要求2所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述輸出響應模塊還包括: 第二電阻，所述第二電阻的一端與電源相連，所述第二電阻的另一端與所述第一節(jié)點相連； 第一電容，所述第一電容的一端與所述第一節(jié)點相連，所述第一電容的另一端分別與所述第一 NMOS管的源極和地相連； 三極管，所述三極管的基極與所述齊納二極管的陽極相連，所述三極管的集電極與所述電源相連，所述三極管的發(fā)射極作為所述輸出響應模塊的輸出端； 第三電阻，所述第三電阻的一端所述三極管的發(fā)射極相連，所述第三電阻的另一端接地。
6.如權利要求1所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述檢測模塊包括: 相互串聯(lián)的第一電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻，所述第一電阻的一端與電源相連，所述負溫度系數(shù)熱敏電阻的一端接地，所述第一電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻之間具有第二節(jié)點。
7.如權利要求6所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述正反饋熱遲滯模塊包括: 第四電阻，所述第四電阻的一端分別與所述第二節(jié)點和所述第一 NMOS管的柵極相連；第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的漏極與所述第四電阻的另一端相連，所述第二 NMOS管的柵極與所述輸出響應模塊的輸出端相連，所述第二 NMOS管的源極接地。
8.如權利要求5所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述第一溫度閾值為100°C ~110°c，所述第一電壓閾值為所述齊納二極管的擊穿電壓和所述三極管的發(fā)射結開啟電壓之和。
9.如權利要求8所述的用于功率模塊的過溫保護電路，其特征在于，所述齊納二極管的擊穿電壓 為7V。
【文檔編號】H02H5/04GK103840434SQ201210480565
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權日:2012年11月22日
【發(fā)明者】華慶, 程德凱, 黃祥鈞, 李澤宏, 張波 申請人:廣東美的制冷設備有限公司