如何使用模块内部NTC测量温度值.doc
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1、如何使用模块内部NTC测量温度值芯片的温度是电力电子器件运行时最重要的参数之一。测量芯片温度的一个可行的办法是测量底板温度作为基础数据,然后通过一个热模型来计算结温。在英飞凌公司的很多功率模块中,热敏电阻,也称作NTC,作为一个温度传感器集成在模块内部,用来方便地测量温度。本文详细介绍说明了有关的隔离措施以及如何使用NTC测量温度值。内部设计NTC安装在硅芯片的附近,以得到一个比较紧密的热耦合。根据模块的不同,NTC或者与硅芯片安装在同一块DCB上,或者安装在单独的基板上。图1 (a) EconoDUALTM 3内部的NTC安装在靠近IGBT 的独立的DCB上图1(b)没有底板的模块NTC,安
2、装在靠近硅芯片的地方绝缘隔离措施不管NTC处于什么位置,都被模块内部填充的硅胶所覆盖,可以满足常规工作条件下的隔离需求。如果失效,高压侧与NTC之间将产生导电通路,导电通路路径如图2所示:图2 击穿失效时的导电通路路径这个导电通路可以由故障发生时连接线改变位置连接而成,或者击穿时的电弧产生的等离子路径形成。 出于这个原因,内部NTC的绝缘只是满足功能性的绝缘,如果需要加强隔离,需要加入外部隔离屏障。可行的方法有:- 把高压作为设计控制电路的参考电位,并在人可接触部分和控制电路间加入绝缘隔离屏障层。- 使用带有内部隔离的运放来检测NTC两端的电压。- 使用隔离器件如磁或光耦将NTC的电压转化为能
3、够传输到控制电路的数字信号。NTC的散热情况内置NTC的模块内部的热量流动路径如图3所示图3 电力电子模块内部的热量流动芯片产生的大部分热量通过散热片直接散到环境中。除此之外,还有一部分热量经过DCB基板和底板传导到NTC所在的位置。 由于热量无法瞬间流动,NTC只适合测量模块稳态工作时的温度。因为相关的时间常数太小,一些瞬时现象,比如短路时产生的瞬时热量就没办法监测到。一个重要的结论,NTC不能用于短路保护!热传导路径的等效热路图如图4所示:图4 等效热路原理图可以得出两个结论:1.由于连接结到NTC的路径RthJNTC上有温度的降低,热敏电阻的温度TNTC会比结温TJunction低。2.
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