IGBT模塊NTC溫度傳感器阻值與溫度測(cè)量

1.采用模擬電路方式測(cè)量IGBT模塊NTC溫度傳感器溫度：這個(gè)基本的方法是基于一個(gè)分壓器作為熱敏裝置，如下圖所示：

NTC的特性在數(shù)據(jù)手冊(cè)中有兩種不同的格式，一種圖形方式R=f(θ)，該函數(shù)可近似解析描述該圖形的全部參數(shù)。有效的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

為了更精確地計(jì)算，如果集中在一個(gè)較小的溫度范圍，規(guī)格書也提供了B25/50及B25/80的值。

根據(jù)已知測(cè)量的UR，實(shí)際電阻R(θ)的值可由下式計(jì)算：

如果有一個(gè)溫度期待值，該方程可以很容易地通過微處理器處理，采用數(shù)字化的UR作為輸入。

如果只是需要一個(gè)最高溫度作為閾值信號(hào)，采用一個(gè)比較器觸發(fā)預(yù)定值就足夠了。

分壓器電阻R1的規(guī)定：

選擇R1需要仔細(xì)完成，以獲得正確的讀數(shù)。如果選擇得太小，NTC內(nèi)部的流動(dòng)電流將導(dǎo)致?lián)p耗，進(jìn)而加熱器件，從而偽造測(cè)量結(jié)果。另一方面，如果選擇的R1太大，則測(cè)量的電壓會(huì)變得太小，進(jìn)而測(cè)量精度再次降低。

為了盡量減少電流的影響，熱視圖很有幫助。NTC的導(dǎo)熱系數(shù)為145K/W。如果可以容忍1K的影響，則NTC內(nèi)部的功耗不得超過Pmax=6.9mW。

假設(shè)需要進(jìn)行高達(dá) 100°C 的測(cè)量，NTC 將達(dá)到 R100=493 的值。由此，可以計(jì)算出最大電流為

當(dāng)電源電壓U1=5V且電流限值為3mA時(shí)，電阻R1變?yōu)椋?/p>

由于沒有這樣的電阻，可以選擇910??，導(dǎo)致Imax=3.56mA;只要 1K 的差異是可以容忍的，就可以考慮將電流限制在 I<4mA 的任何值。

2.采用數(shù)字方式測(cè)量IGBT模塊NTC溫度傳感器溫度：

除了用一個(gè)電壓分壓器，NTC電阻隨溫度的變化可用來影響一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)，如下圖所示：

圖7 獲取數(shù)字溫度信息的基本原理圖

電阻R11、R12決定了比較器改變輸出狀態(tài)的閾值，輸出信號(hào)電壓Uout被用來觸發(fā)晶體管Q1以使電容器放電。電容通過NTC電阻R(θ)充電，Uout以一定的頻率fout=g(θ)工作在脈沖模式。

為了根據(jù)Uout重建實(shí)際溫度，采用一個(gè)規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)是足夠的。脈沖數(shù)代表了溫度值，脈沖數(shù)與溫度的映射可以通過解析描述或者兩個(gè)最接近的值之間的插值查表。