一种高压变频器功率单元温度采集模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种温度采集模块，特别涉及一种高压变频器功率单元温度采集模块。


背景技术：

2.随着节能减排工作的大力推广，高压变频器被大量应用，其安全性越来越受到重视。尤其是功率单元在发生故障时会存在造成设备损坏，火灾的风险。所以，增加高压变频器功率单元温度采集模块显得尤为重要。
3.现在的温度采集模块通常使用温度传感器来实现，目前最常用的温度传感器有以下五种：热敏电阻、热电偶、电阻温度检测器、数字温度传感器和模拟温度传感器。
4.热敏电阻、热电偶、电阻温度检测器、模拟量温度传感器输出的都是模拟量，而控制芯片需要处理的是数字量信号，这就需要增加ad采样电路。如果应用在像功率单元内部如此恶劣的环境下，温度采样电路必须要隔离，这就需要包括温度传感器、ad采样电路、光耦隔离电路、电源电路等，从而导致温度采集成本升高。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型为一种高压变频器功率单元温度采集模块，其技术方案为：
6.包括温度采集模块、高速光耦隔离模块、双向总线缓冲器模块和电源模块，所述高速光耦隔离模块采用两片单向光耦组成，温度采集模块信号管脚与一个单向光耦输入端连接，输出端连接双向总线缓冲器模块的rx管脚；另一个单向光耦输出端连接温度采集模块信号管脚，输出端连接双向总线缓冲器模块的tx管脚；经过光耦后的两路信号再经过一片双向总线缓冲器后与单元内部的控制芯片cpld连接；电源模块输出两路独立的电源，分别为温度采集模块和其他模块供电。
7.进一步地，温度采集模块输出端通过电阻r4与一个单向光耦输入端相连。
8.进一步地，电阻r5在温度采集模块的信号线输入数据时作为上拉电阻。
9.进一步地，电源模块提供两路独立的电源vcc和vcc1，vcc1为温度采集模块供电，vcc为其他模块供电。
10.进一步地，所述温度采集模块为数字温度传感器，采用具有单总线通信方式的ds18b20，将封装后的ds18b20模块与散热片触接。
11.本实用新型的有益效果为：本实用新型为一种高压变频器功率单元温度采集模块，温度采集模块、高速光耦隔离模块、双向总线缓冲器模块和电源模块，数字温度传感器采用具有单总线通信方式的ds18b20，将封装后的ds18b20模块与散热片可靠接触，然后通过高速光耦进行隔离，隔离电路前级的控制电源与ds18b20的供电电源是完全独立的。经过光耦后的两路信号再经过一片双向总线缓冲器后与单元内部的控制芯片cpld连接，cpld将读取的温度参数作为单元散热片超温与否的判断依据。本实用新型隔离效果好、运行稳定、
采样精度高等优点，是目前该领域比较有优势的温度采集方式。
附图说明
12.图1为本实用新型电路原理图；
13.图2为本实用新型结构框图。
具体实施方式
14.如图所示，本实用新型为一种高压变频器功率单元温度采集模块，包括温度采集模块、高速光耦隔离模块、双向总线缓冲器模块和电源模块。温度采集模块为数字温度传感器。采用具有单总线通信方式的 ds18b20，将封装后的ds18b20模块与散热片可靠接触，然后通过高速光耦隔离模块进行隔离。电源模块输出两路完全独立的电源vcc和vcc1，隔离电路前级的控制电源与ds18b20的供电电源是完全独立的，vcc为隔离电路前级的控制回路供电,vcc1为隔离电路后级的ds18b20供电。
15.光耦隔离模块采用两片单向光耦组成，隔离模块中的高速光耦u1和u2实现了输入端和输出端的电气隔离，增强了系统的抗干扰能力。一个所述单向光耦输入端连接所述 ds18b20 信号管脚，输出端连接所述双向总线缓冲器rx管脚，另一所述单向光耦输出端连接所述ds18b20 信号管脚，输入端连接所述双向总线缓冲器tx管脚。
16.双向总线缓冲器u3实现了控制芯片与隔离电路的双向信号的传输。经过光耦后的两路信号再经过一片双向总线缓冲器后与单元内部的控制芯片cpld连接，数字温度传感器与功率单元控制芯片cpld之间通过两片光耦实现信号隔离，功率单元控制芯片与隔离光耦之间通过一片双向总线缓冲器进行数据传输。
17.如图1所示，ds18b20是单总线数字温度传感器，在一条数据线上完成读写操作，具有双向传输数据的功能。而光耦芯片是单向的，没有双向通信功能，本发明将两个单向光耦组合来实现数据的双向通信功能。光耦u1作为ds18b20 芯片的输出信号传输，将另一个光耦u2作为ds18b20芯片的输入信号传输，通过u1和u2两个光耦的配合，实现了对 ds18b20 芯片的双向读写操作。
18.电阻r4在温度传感ds18b20的信号线输出数据时起限流电阻的作用，电阻r5在温度传感ds18b20的信号线输入数据时作为上拉电阻使用。电阻r3在双向总线缓冲器输出数据时起限流电阻的作用，电阻r2在双向总线缓冲器输入数据时作为上拉电阻使用。电阻r1的作用是作为功率单元控制芯片(cpld)tr管脚的上拉电阻使用。
19.本实用新型电路连接方式：
20.数字温度传感器ds18b20先通过两片单向光耦将单总线分成输入和输出两路隔离电路。一个单向光耦输入端连接 ds18b20 信号管脚，输出端连接双向总线缓冲器rx管脚，另一单向光耦输出端连接ds18b20 信号管脚，输入端连接双向总线缓冲器tx管脚，双向总线缓冲器与功率单元控制芯片cpld的tr管脚连接实现对温度传感器ds18b20的温度读取，读取的温度参数将作为功率单元内部散热片是否超温的判断依据。
21.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡
在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种高压变频器功率单元温度采集模块，包括温度采集模块、高速光耦隔离模块、双向总线缓冲器模块和电源模块，其特征在于，所述高速光耦隔离模块采用两片单向光耦组成，温度采集模块信号管脚与一个单向光耦输入端连接，输出端连接双向总线缓冲器模块的rx管脚；另一个单向光耦输出端连接温度采集模块信号管脚，输出端连接双向总线缓冲器模块的tx管脚；经过光耦后的两路信号再经过一片双向总线缓冲器后与单元内部的控制芯片cpld连接；电源模块输出两路独立的电源，分别为温度采集模块和其他模块供电。2.如权利要求1所述的一种高压变频器功率单元温度采集模块，其特征在于，温度采集模块输出端通过电阻r4与一个单向光耦输入端相连。3.如权利要求1所述的一种高压变频器功率单元温度采集模块，其特征在于，电阻r5在温度采集模块的信号线输入数据时作为上拉电阻。4.如权利要求1所述的一种高压变频器功率单元温度采集模块，其特征在于，电源模块提供两路独立的电源vcc和vcc1，vcc1为温度采集模块供电，vcc为其他模块供电。5.如权利要求1所述的一种高压变频器功率单元温度采集模块，其特征在于，所述温度采集模块为数字温度传感器，采用具有单总线通信方式的ds18b20，将封装后的ds18b20模块与散热片触接。

技术总结
本实用新型为一种高压变频器功率单元温度采集模块，温度采集模块、高速光耦隔离模块、双向总线缓冲器模块和电源模块，数字温度传感器采用具有单总线通信方式的DS18B20，将封装后的DS18B20模块与散热片可靠接触，然后通过高速光耦进行隔离，隔离电路前级的控制电源与DS18B20的供电电源是完全独立的。经过光耦后的两路信号再经过一片双向总线缓冲器后与单元内部的控制芯片CPLD连接，CPLD将读取的温度参数作为单元散热片超温与否的判断依据。本实用新型隔离效果好、运行稳定、采样精度高等优点，是目前该领域比较有优势的温度采集方式。是目前该领域比较有优势的温度采集方式。是目前该领域比较有优势的温度采集方式。


技术研发人员：高兆申 刘佳 高海军 李万伟 刘宁宁 陈维占 张辉 陈品富
受保护的技术使用者：山东泰开自动化有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/6/16