CN114046896A - 一种多级联方式的温度采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级联方式的温度采样电路，各个所述从单板直接或间接连接至主单板的输入引脚；其中，存在至少两个从单板级联后与主单板的一个输入引脚相连；从单板中各个第一热敏单元分别连接至第一MCU对应的输入引脚；第一MCU的输出端作为从单板的输出端；主单板中：第二MCU的输入引脚，作为主单板的输入引脚，第二MCU的输出端与隔离光耦的输入端相连，隔离光耦的输出端作为主单板的输出端；从而该主单板以及从单板中需要采用引脚较少的MCU，降低成本；同时，每个从单板的输出线仅有一个，避免了从单板数量大于2时需要更多连接器和线束的问题；同时，其结构体积较小，布线方便，有利于拓展。

Description

一种多级联方式的温度采样电路

技术领域

本发明属于温度采样技术领域，更具体的说，尤其涉及一种多级联方式的温度采样电路。

背景技术

随着风力发电、光伏发电、储能等领域的发展，单机大功率变流器产品越来越多，三电平多并联的功率单元不断被开发，需采样的NTC（Negative TemperatureCoeffiCient，负温度系数）温度也随之增加，现有方案一般会选择仅做过温保护或使用更多引脚资源的MCU（Microcontroller Unit，微控制器）进行采样NTC温度，但模块NTC位置分布于不同的从单板上，不利于更多路采样进行扩展。

一般现有技术采用如图1所示的结构，但是其需要更多引脚资源控制器，价格高；从单板数量大于2时需要更多连接器和线束；同时，结构体积较大，布线不方便，不利于拓展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多级联方式的温度采样电路，用于使主单板以及从单板中需要采用引脚较少的MCU，降低成本。

本申请公开了一种多级联方式的温度采样电路，包括：多个从单板和一个主单板；

各个所述从单板直接或间接连接至所述主单板的输入引脚；其中，存在至少两个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连；

所述从单板包括：至少两个第一热敏单元和第一微控制器MCU；各个所述第一热敏单元分别连接至第一MCU对应的输入引脚；所述第一MCU的输出端作为所述从单板的输出端；

所述主单板包括：第二MCU和隔离光耦；所述第二MCU的输入引脚，作为所述主单板的输入引脚，所述第二MCU的输出端与所述隔离光耦的输入端相连，所述隔离光耦的输出端作为所述主单板的输出端。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，各个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，各个所述从单板按所处位置以就近为原则进行级联。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，所述第一热敏单元包括：至少一个电阻和至少一个热敏电阻；

各个所述电阻与各个所述热敏电阻串联连接后，设置于电源与地之间。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，所述电阻的数量为1，所述热敏电阻的数量为1；

所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第一热敏单元的输出端。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，所述电阻的一端与所述电源相连，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端接地。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，所述电阻的一端接地，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端与所述电源相连。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，第二MCU另外的输入引脚还连接有至少两个第二热敏单元。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，每个热敏单元与相应MCU的输入引脚为一一对应关系。

可选的，在上述多级联方式的温度采样电路中，一个所述从单板采集的温度数据为一路采样温度数据；

各个所述从单板按照相应的连接关系，依次向下一级传输、直至最后一级传输完成所有温度。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种多级联方式的温度采样电路，其中：各个所述从单板直接或间接连接至所述主单板的输入引脚；其中，存在至少两个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连；所述从单板包括：至少两个第一热敏单元和第一微控制器MCU；各个所述第一热敏单元分别连接至第一MCU对应的引脚；所述第一MCU的输出端作为所述从单板的输出端；所述主单板包括：第二MCU和隔离光耦；所述第二MCU的输入引脚，作为所述主单板的输入引脚，所述第二MCU的输出端与所述隔离光耦的输入端相连，所述隔离光耦的输出端作为所述主单板的输出端；从而该主单板以及从单板中需要采用引脚较少的MCU，降低成本；同时，每个从单板的输出线仅有一个，避免了从单板数量大于2时需要更多连接器和线束的问题；同时，其结构体积较小，布线方便，有利于拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种多级联方式的温度采样电路的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种多级联方式的温度采样电路的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种多级联方式的温度采样电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种多级联方式的温度采样电路的示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种多级联方式的温度采样电路中采样的时序示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请所采用的技术术语的解释为：

NTC温度:（Negative Temperature CoeffiCient，负温度系数）；是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。

MCU：（Microcontroller Unit，微控制器）；又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

IGBT：(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)；其是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。

本申请实施例提供了一种多级联方式的温度采样电路，用于解决现有技术中采用如图1所示的结构，但是其需要更多引脚资源控制器，价格高；从单板数量大于2时需要更多连接器和线束；同时，结构体积较大，布线不方便，不利于拓展的问题。

参见图1，该多级联方式的温度采样电路，包括：多个从单板和一个主单板。

各个所述从单板直接或间接连接至所述主单板的输入引脚。其中，存在至少两个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连。

也就是说，存在至少两个所述从单板共用一个主单板的输入引脚。其共用方式是，级联后的一端作为总输出端。

各个从单板的连接关系，可以是如图1所示的结构，也可以是如图2所示所述的结构，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，可以是存在多组级联；也就是说，第一组：存在至少两个从单板级联后与主单板的一个输入引脚相连；第二组：存在另外至少连个从单板级联后与主单板的另一个输入引脚相连。

其他组数的情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

所述从单板包括：至少两个第一热敏单元和第一微控制器MCU；各个所述第一热敏单元分别连接至第一MCU对应的输入引脚；所述第一MCU的输出端作为所述从单板的输出端。

具体的，一个第一热敏单元的输出端与第一MCU的第一输入引脚相连；另一个第一热敏单元的输出端与第一MCU的第二输入引脚相连。

需要说明的是，为了区别将从单板划分为一个第一从单板和其他第二从单板。若存在其他第二从单板通过该第一从单板连接到主单板时；该第一主单板中的第一MCU还具备一个与相应第二从单板相连的引脚。

也就是说，MCU中具体引脚的数量可以是视实际情况而定，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

值得说明的是，每个MCU选型可以相同，当然也可以不同，此处不对各个MCU的选型做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

所述主单板包括：第二MCU和隔离光耦；所述第二MCU的输入引脚，作为所述主单板的输入引脚，所述第二MCU的输出端与所述隔离光耦的输入端相连，所述隔离光耦的输出端作为所述主单板的输出端。

需要说明的是，该第二MCU也具备多个输入引脚，其每个输入引脚均可以作为该主单板的一个输入引脚。

需要说明的是，该第二MCU的一个输入引脚仅与一个从单板的输出端有直接的连接关系。

如存在两个从单板级联后与主单板的一个输入引脚相连。具体的，第一从单板的输出端与第二从单板的输入端一端相连；第二从单板的输出端与第二MCU的一个输入引脚相连。

主单板中的第二MCU的输出引脚将信号输入至隔离光耦，该隔离光耦的输入侧为发光二极管（即左侧输入端），该隔离光耦的输出侧为光敏三极管（即右侧输出端），该光敏三极管将光信号转换为电信号输出至控制板。

需要说明的是，大功率变流器系统拓扑由两电平转变为三电平，IGBT模块数量增加为原来的三倍，实现多个模块内部NTC电阻采样，可更精确监控模块结温，提高系统可靠性。

在本实施例中，各个所述从单板直接或间接连接至所述主单板的输入引脚；其中，存在至少两个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连；所述从单板包括：至少两个第一热敏单元和第一微控制器MCU；各个所述第一热敏单元分别连接至第一MCU对应的引脚；所述第一MCU的输出端作为所述从单板的输出端；所述主单板包括：第二MCU和隔离光耦；所述第二MCU的输入引脚，作为所述主单板的输入引脚，所述第二MCU的输出端与所述隔离光耦的输入端相连，所述隔离光耦的输出端作为所述主单板的输出端；从而该主单板以及从单板中需要采用引脚较少的MCU，降低成本；同时，每个从单板的输出线仅有一个，避免了从单板数量大于2时需要更多连接器和线束的问题；同时，其结构体积较小，布线方便，有利于拓展。

在实际应用中，如图1所示，各个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连。

具体的，从单板的数量为N个，则第一个从单板的输出端Tx与第二个从单板的输入引脚Rx相连；第二个从单板的输出端Tx与第三个从单板的输入引脚Rx相连；依次类推，第N-1个从单板的输出端Tx与第N个从单板的输入引脚Rx相连；第N个从单板的输出端Tx与主单板的一个输入引脚Rx相连。

需要说明的是，图4中以1个从单板为例进行展示，从单板个数为其他数量的结构示意图，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，在不同的单板上设置MCU，其采样本单板内的NTC温度量，使最终仅需一根信号线输出所有路NTC采样信号。

在实际应用中，各个所述从单板按所处位置以就近为原则进行级联。

需要说明的是，采用就近原则可以节省连接线的用料，如若不采用就近原则，则连接线的用料可能达到第一长度，如果采用就近原则，则连接线的用料达到第二长度，第一长度大于第二长度。

各个单板的具体连接关系，此处不再一一赘述，只要保证最终的连接线用料最小即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，所述第一热敏单元包括：至少一个电阻和至少一个热敏电阻。

各个所述电阻与各个所述热敏电阻串联连接后，设置于电源与地之间。

如图3和图4所示，VDD为电源；NTC 1、NTC 2、NTC n1、NTC n2、NTC m1和NTC m2均为热敏电阻。

具体的，可以是各个电阻也即普通电阻，相邻设置，各个热敏电阻相邻设置。

当然也不排除间隔设置的方式，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，所述电阻的数量为1，所述热敏电阻的数量为1。

当然，也不排除电阻数量为其他数量的情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

也不排除热敏电阻为其他数量的情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第一热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

需要说明的是，该热敏电阻与电阻的设置位置，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在申请的保护范围内。

下面对两种设置位置，进行说明：

（1）所述电阻的一端与所述电源相连，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端接地。

需要说明的是，所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第一热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

（2）所述电阻的一端接地，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端与所述电源相连。

需要说明的是，所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第一热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

需要说明的是，在电阻和热敏电阻的数量为其他数量时，其具体设置位置与上述举例说明的两种方式相似，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

上述热敏电阻可以为NTC电阻，也可以为PCT电阻；附图均以NCT电阻为例进行展示，当热敏电阻为PCT电阻与上述说明相似，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，如图2所示，第二MCU另外的输入引脚还连接有至少两个第二热敏单元。

具体的，一个第二热敏单元的输出端与第二MCU的一个输入端相连；另一个第二热敏单元的输出端与第二MCU的另一个输入端相连。

在实际应用中，所述第二热敏单元包括：至少一个电阻和至少一个热敏电阻。

各个所述电阻与所述热敏电阻串联连接后，设置于电源与地之间。

具体的，可以是各个电阻也即普通电阻，相邻设置，各个热敏电阻相邻设置。

当然也不排除间隔设置的方式，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，所述电阻的数量为1，所述热敏电阻的数量为1。

当然，也不排除电阻数量为其他数量的情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

也不排除热敏电阻为其他数量的情况，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第二热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

需要说明的是，该热敏电阻与电阻的设置位置，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在申请的保护范围内。

下面对两种设置位置，进行说明：

（1）所述电阻的一端与所述电源相连，所述电阻的另一端与所述热敏电阻相连；所述热敏电阻的另一端接地。

需要说明的是，所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第二热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

（2）所述电阻的一端接地，所述电阻的另一端与所述热敏电阻相连；所述热敏电阻的另一端与所述电源相连。

需要说明的是，所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第二热敏单元的输出端。

也就是说，热敏电阻与电阻之间的连接点的电压，可以反映当前单板的环境温度情况。

需要说明的是，在电阻和热敏电阻的数量为其他数量时，其具体设置位置与上述举例说明的两种方式相似，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

上述热敏电阻可以为NTC电阻，也可以为PCT电阻；附图均以NCT电阻为例进行展示，当热敏电阻为PCT电阻与上述说明相似，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

每个热敏单元与相应MCU的输入引脚为一一对应关系。

在实际应用中，一个所述从单板采集的温度数据为一路采样温度数据；

各个所述从单板按照相应的连接关系，依次向下一级传输、直至最后一级传输完成所有温度。

需要说明的是，如图5所示，信号传出时序以最开始输出温度信号为始，如图2所示结构，单板1采样NTC 1和NTC 2为第一路采样温度数据，依次传输完本单板上所有采样温度；下一级采样温度数据接续上一级继续向更下一级传输，直至最后一级传输完成所有温度。

如图5所示，“ID：n2”表示第n级第2路，其他依次类推。此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多级联方式的温度采样电路，其特征在于，包括：多个从单板和一个主单板；

各个所述从单板直接或间接连接至所述主单板的输入引脚；其中，存在至少两个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连；

所述从单板包括：至少两个第一热敏单元和第一微控制器MCU；各个所述第一热敏单元分别连接至与第一MCU对应的输入引脚；所述第一MCU的输出端作为所述从单板的输出端；

所述主单板包括：第二MCU和隔离光耦；所述第二MCU的输入引脚，作为所述主单板的输入引脚，所述第二MCU的输出端与所述隔离光耦的输入端相连，所述隔离光耦的输出端作为所述主单板的输出端。

2.根据权利要求1所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，各个所述从单板级联后与所述主单板的一个输入引脚相连。

3.根据权利要求2所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，各个所述从单板按所处位置以就近为原则进行级联。

4.根据权利要求2所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，所述第一热敏单元包括：至少一个电阻和至少一个热敏电阻；

各个所述电阻与各个所述热敏电阻串联连接后，设置于电源与地之间。

5.根据权利要求4所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，所述电阻的数量为1，所述热敏电阻的数量为1；

所述热敏电阻与所述电阻之间的连接点作为所述第一热敏单元的输出端。

6.根据权利要求5所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，所述电阻的一端与所述电源相连，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，所述电阻的一端接地，所述电阻的另一端与所述热敏电阻的一端相连；所述热敏电阻的另一端与所述电源相连。

8.根据权利要求1所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，所述第二MCU另外的输入引脚还连接有至少两个第二热敏单元。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，每个热敏单元与相应MCU的输入引脚为一一对应关系。

10.根据权利要求1-8任一项所述的多级联方式的温度采样电路，其特征在于，一个所述从单板采集的温度数据为一路采样温度数据；

各个所述从单板按照相应的连接关系，依次向下一级传输、直至最后一级传输完成所有温度。

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