技术领域
[0001] 本
发明涉及利用设置在高
电压环境中的
传感器的温度测量方法。传感器例如位于承载功率部件的印刷
电路板上。这些功率部件例如形成逆变器的一部分，如图1所示。
背景技术
[0002] 在该图1中，可见看见，在此为负温度系数热敏
电阻(英语称为CTN)的传感器100通过输送
低电压(例如5V量级)的电压源101供电。该传感器100设置在与功率逆变器的
开关单元102相同的
基板，每个这些单元102例如尺寸设置为用于承受430V的电压和最大值为350A的
电流。逆变器的高电压电路和传感器100的低电压电路之间的隔离通过
硅树脂胶
覆盖基板被确保。该隔离承受1.5kV量级的电压。但是，如果更高的电压在高电压电路和低电压电路之间提供时，胶提供的
电隔离不足够，这可在高电压电路的情况下发生。
[0003] 为了保护传感器100，则必须添加一个或多个附加隔离屏障，这可耗费空间和金钱。
[0004] 需要在高电压环境中通过保护传感器不受高压电路中的任意事件影响而执行隔离温度测量。
发明内容
[0005] 本发明的主题设计与该需求相对应且其实现该主题，根据其一个方面，利用通过传感器测量至少一个
电子部件的温度的方法，特别是属于高电压电路且被提供高电压的部件，该传感器特别地被提供有低电压，且传输根据所述温度的电压，在该方法中：
[0006] -表示在传感器
端子处的电压的
信号通过隔离
差分放大器，和
[0007] -来自该隔离
差分放大器的
输出信号用于确定电子部件的温度。
[0008] 根据上述方法，隔离差分放大器的电流隔离用于保护温度传感器。由于该电流隔离，差分放大器被称为“隔离的(isolated)”。
[0009] 上述方法可使用测量电路，该测量电路的在隔离差分放大器输入部上游的部分处于高电压环境中，该测量电路的在隔离差分放大器输出部下游的部分处于低电压环境中。电流隔离由此用于将测量电路的这两个部分隔离。差分放大器的隔离可以是电容类型的。
作为变体，其可以是电感类型的隔离。
[0010] 差分放大器可实现其他功能，例如，将源于温度传感器的电压值变为用于数字处理级的可接受值范围，例如，将该处理级的输入电压变为0至5V的值，以便避免添加专用于执行电流隔离的部件。本发明可由此用于通过最佳地使用现有部件而减小与执行电流隔离相关的空间需求和成本。
[0011] 由隔离的差分放大器提供的隔离可用于抵抗4kV的峰值电压。该隔离可根据标准UL 1577或IEC 60747-5-2被评估。
[0012] 高电压电路例如被提供有传输0至430V电压的电压源，其特别是430V的量级。
[0013] 温度传感器特别由4.5V至5.5V之间的电压供电，特别是5V的量级，该电压与高电压环境隔离。
[0014] 该方法可包括一步骤，在于获得传感器端子处的电压和其测量的温度之间的线性关系。该步骤可通过隔离的差分放大器输入部上游的线性化级执行。该线性化级可包括安装在温度传感器的电压源和地线之间的电阻桥。这种结构可用于获得用于隔离差分放大器的差分电压。
[0015] 对于负温度系数
热敏电阻的情况，当温度传感器具有根据温度指数地变化的电阻，其传输的电压值可难以使用。线性化步骤使得测量结果更可用。
[0016] 线性化级可包括在温度传感器端子处的
电阻器，当温度为50℃时，其具有等于温度传感器电阻值的值。
[0017] 由于线性化，不是必须使用具有过大输入电压范围的隔离差分放大器。
[0018] 线性化仍可被使用，以能够当传感器被提供非常低电流时测量温度。为了获得线性关系，包括用于通常为-30℃量级的低温，对于这些通常为-30℃的低温的温度传感器的电阻值可施加在温度传感器端子处的电阻器上。
[0019] 来自线性化级的输出信号例如是几mV量级的电压，例如范围直到5mV。
[0020] 作为变体，该方法可没有该线性化步骤。
[0021] 来自该隔离差分放大器的输出信号可被接收用作比较器的参照地线的输入。
[0022] 来自比较器的输出信号可被接收用作用于确定由传感器测量的温度的处理级的输入。该处理级可包括模拟/数字转换器和数字处理单元。数字处理单元特别地包括至少一个微
控制器或至少一个
微处理器。
[0023] 隔离差分放大器可包括限制所述放大器的输入电流的系统和限制所述放大器的输出电流的系统。由此，在隔离差分放大器输入部或输出部处的过大电流的情况下，隔离损坏的
风险可被减小，这些过高电流值能够导致可影响隔离的电阻器的明显
散热。
[0024] 传感器和隔离差分放大器可安装在同一印刷
电路板上。
[0025] 印刷电路板可还包括温度要被测量的一个或多个电子部件。这些电子部件特别地每个具有大于或等于1kW的标称功率。这些例如是逆变器的开关单元。这些开关单元可包括功率晶体管，
二极管与之并联安装。逆变器可形成逆变器/充电器电路的一部分，该电路还包括电
马达和
电池，该电路被并入在电动或混合动
力车辆中。
[0026] 根据本发明的另一方面，本发明的另一主题还是一种用于通过由温度传感器输送的电压测量温度的电路，所述电路包括：
[0027] -隔离差分放大器，将表示由传感器测量的温度的电压作为输入接收，和[0028] -处理级，其构造用于根据来自隔离差分放大器的输出信号确定测量的温度，[0029] 隔离差分放大器实现其输入部和其输出部之间的电流隔离。
[0030] 根据本发明的另一方面，本发明的主题还有系统，所述系统包括：
[0031] -上述电路，和
[0033] 在阅读以下非限制性
实施例以及查看附图时可更好地理解本发明，在附图中：
[0034] 图1示出印刷电路板，根据
现有技术的温度测量在其上执行，
[0035] 图2示出印刷电路板，根据本发明实施例的温度测量在其上执行，[0036] 图3详细示出温度传感器和其测量温度的部件，
[0037] 图4以功能
块形式示出根据本发明实施例的测量电路，
[0038] 图5和6以结构方式示出图4中的电路的不同块，和
[0039] 图7是显示在线性化之后的温度和在传感器端子处的电压之间的关系的曲线。
具体实施方式
[0040] 图2示出组件1，在其内可执行根据本发明实施例的例子的方法。该组件1包括具有多个开关单元2的逆变器。在所考虑的例子中，每个开关单元2通过晶体管(例如，
场效应晶体管)和二极管并联组合而形成。在所述例子中每个晶体管是MOS晶体管。图2所示的逆变器包括三个分支，每个分支具有两个开关单元2。
[0041] 每个单元2例如构造为承受大约十安培量级的电流，特别是350A，和在其端子处的几百伏的电压，例如430V。在所考虑的例子中，逆变器属于高电压电路。
[0042] 如可见，温度传感器4设置在逆变器处，在其两个分支之间。温度传感器4在此处是负温度系数热敏电阻(英语为CTN)。该传感器4由通过测量电路10传送4.5V至5.5V量级电压(即低电压)的电压源供电，该测量电路将在以下描述。电路10为传感器4供应有相对于逆变器的高电压隔离的低电压。
[0043] 传感器4构造用于测量开关单元2的至少一个的温度。
[0044] 在所考虑的例子中，传感器4和逆变器被承载在相同介质上，诸如印刷电路板5。
[0045] 如图3所示，在传感器4端子处测量的电压在电路10的输入端处被接收。
[0046] 电路10以功能方式在图4中示出，各功能具有块的形式，其可对应于根据本发明的方法的步骤。
[0047] 电路10包括线性化级12，如图5详细示出。该级12构造为建立传感器4提供的电压和一个或多个单元2的温度之间的线性关系。级12例如用作电压
衰减器，其具有一比，该比被选择使得，在以后描述的级13的输入端处的电压与该级13的操作匹配。级12例如包括安装在传感器4的电源和地线之间的电阻桥。
[0048] 与传感器4并联安装的电阻器可具有等于传感器4的电阻值的大体恒定的值(当温度大约为50℃时)。传感器4端子处的电压和温度之间的线性关系可由此在一温度范围上获得，该温度范围特别是在50℃至125℃之间。电阻桥的总体电阻值可通过设定冷值(例如在30℃时接近250mV)和热值(例如在125℃时为5mV)而计算，这些电压值可从级13看出。图7示出线性化级12的
输出电压和由传感器4测量的温度之间的关系。
[0049] 如可见，基本线性的关系可在宽的温度范围上获得，特别是对50℃至120℃之间的温度。
[0050] 来自线性化级12的输出信号被接收，作为具有使传感器4和电路10的在级13输入部上游的部分与电路10的其余部分电流隔离的功能的级13的输入。在所考虑的例子中，该级13包括隔离差分放大器。
[0051] 来自线性化级的输出信号则在隔离差分放大器的两个输入端子15和16之间接收。由该差分放大器提供的电流隔离14(例如电容或电感类型的)用于执行隔离温度测量。该隔离差分放大器例如由Texas 公司以标号AMC1200售卖。
[0052] 在该例子中，电流隔离14源自于差分放大器的输入部和输出部之间设置的
二氧化硅屏障。信号在该放大器的非反向输出端子18和反向输出端子19之间离开隔离差分放大器。
[0053] 信号则驱动图6所示的比较级20。在所考虑的例子中，该级20包括
运算放大器。差分放大器的非反向输出端子18例如直接或经由中间部件(诸如电阻器)连接到运算放大器的非反向输入端子22。在所述例子中，该端子22还经由电阻器24连接到地线。仍在图6的例子中，级13的反向输出端子19经由电阻器连接到运算放大器的反向输出端子23。
[0054] 级20特别用于将来自传感器4的信号参照地线。级20的输出通过运算放大器的输出端子26形成。
[0055] 来自级20的输出信号则驱动处理级30，用于确定通过传感器4测量的温度。该级30例如包括模拟/数字转换器和
微控制器或微处理器。
[0056] 本发明不限于刚刚已经描述的示例。
[0057] 当电路10包括级13用于将电路10的在级13上游的部分与电路10的在该级13下游的部分隔离时，电路10可特别地没有包括图4所示的全部级。
[0058] 表达方式“包括一个”应理解为“包括至少一个”，除了特别说明相反时。
