本发明公开了一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置及检测方法，所述温度检测装置包括带激励线圈的铁氧体、铁氧体驱动电路、比较器电路和控制器；铁氧体驱动电路用于改变铁氧体内激励电流的方向，并对激励电流采样输出采样电压Vs；比较器电路用于设定两个参考电压与采样电压进行比较，并输出比较结果由控制器处理。本发明提出了一种新的温度检测方法，解决铁氧体移相器磁芯温度难以采集的问题，及磁芯温度补偿问题；铁氧体只需要一根激励线圈，相较于双线圈激励简化了器件结构和激励电路，提高了可靠性；实时监测，具有微秒级的响应速度；可广泛应用于微波铁氧体开关，微波铁氧体移相器等产品的磁芯温度检测与补偿。
1.一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，包括带激励线圈的铁氧体、铁氧体驱动电路，其特征在于：还包括比较器电路和控制器；
所述铁氧体驱动电路用于改变铁氧体内激励电流的方向，并对激励电流采样输出采样电压Vs；所述激励电流包括置位电流和复位电流，二者电流方向相反；
所述采样电压Vs随激励电流的增大而增大，且将铁氧体激励至最大剩磁通量时，采样电压达到最大值Vsmax；
所述比较器电路包括输入端、第一输出端FB1和第二输出端FB2，且输入端接采样电压Vs，设置第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，并分别将Vref1、Vref2与Vs比较，其中Vsmax＞Vref2＞Vref1；
若Vs＜Vref1，则FB1输出低电平，若Vs≥Vref1，则FB1输出高电平；
若Vs＜Vref2，则FB2输出低电平，若Vs≥Vref2，则FB2输出高电平；
所述铁氧体已进行温度标定，其温度标定方法为：将带激励线圈的铁氧体和铁氧体驱动电路置于高低温箱中，设置一温度区间TA‑TB，在其中选择n个温度，从小到大依次标记为T1‑Tn；
设置高低温箱温度为T1，先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，得到温度T1时，FB1和FB2上升沿的时间差△t1；
依次设置高低温箱温度为T2‑Tn，得到温度T2‑Tn时，FB1和FB2上升沿的时间差△t2‑△tn，并将T1‑Tn对应的时间差△t1‑△tn进行存储，得到该铁氧体对应的温度标定数据；
所述控制器用于获取FB1和FB2上升沿的时间差△t、存储并在温度标定数据中查找△t对应的铁氧体温度。
2.根据权利要求1所述的一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，其特征在于：所述铁氧体驱动电路包括一驱动电源和H桥电路；
所述H桥电路包括N‑MOSFET管Q1、N‑MOSFET管Q2、N‑MOSFET管Q3和N‑MOSFET管Q4，Q1和Q2的D极接驱动电源，Q1的S极接Q3的D极，Q2的S极接Q4的D极，Q3和Q4的S极经采样电阻R6接地；
所述铁氧体一端接在Q1的S极和Q3的D极之间，另一端接在Q2的S极和Q4的D极之间；
3.根据权利要求1所述的一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，其特征在于：所述比较器电路包括第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、直流电压源，所述直流电压源依次经串联的电阻R1、R3、R5接地；
R1和R3之间分为两路，一路输出Vref2至U1的反向输入端，一路经滤波电容C3接地，U1的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第二输出端FB2；
R3和R5之间分为两路，一路输出Vref1至U2的反向输入端，一路经滤波电容C5接地，U2的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第一输出端FB1。
4.根据权利要求1所述的一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，其特征在于：所述控制器为高速FPGA，所述高速FPGA连接一flash存储器，用于存储温度标定数据。
5.根据权利要求1所述的一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤；
（21）将带激励线圈的铁氧体和铁氧体驱动电路置于高低温箱中，设置一温度区间TA‑TB，在其中选择n个温度，从小到大依次标记为T1‑Tn；
（22）设置高低温箱温度为T1，先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，得到温度T1时，FB1和FB2上升沿的时间差△t1；
（23）依次设置高低温箱温度为T2‑Tn，得到温度T2‑Tn时，FB1和FB2上升沿的时间差△t2‑△tn，并将T1‑Tn对应的时间差△t1‑△tn进行存储，得到该铁氧体磁芯材料对应的温度标定数据；
（31）选择已进行温度标定的铁氧体磁芯材料制作移相器的磁芯；
（32）先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，控制器得到此时FB1和FB2上升沿的时间差△t，在温度标定数据中查找△t对应的铁氧体磁芯温度。
一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置及检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微波器件领域，尤其涉及一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置及检测方法。
背景技术
[0002] 铁氧体材料的磁滞回线会随温度的变化产生不小的变化，因此用铁氧体制作的移相器具有一定的温度特性，此特性会导致在温度改变时，微波指标的变化，严重时会影响整
个系统的正常工作。因此，需要对铁氧体移相器温度特性进行分析，并寻求解决方案以提高
移相器的温度稳定性。为了能够对铁氧体移相器进行温度补偿，则第一步需要准确采集到
铁氧体磁芯的温度。
[0003] 传统的温度补偿方案有：1、在铁氧体磁芯附近埋入温度传感器；其缺点是：温度传感器埋入的位置与铁氧体磁芯有一定距离，不能准确采集磁芯温度，且只能采集局部温度；
埋入温度传感器需要增加额外硬件，增加了电路和结构上的复杂度。2、磁通反馈补偿，通过
检测磁通随温度的变化来做相应补偿；缺点是：铁氧体需要穿双线圈，即激励线圈和磁通反
馈线圈，这就增加了产品结构的复杂度，降低了产品的性能指标；电路上需要对磁通量进行
积分处理，增加了电路的复杂度，且延时较严重。
[0004] 传统的温度补偿方案都存在各种问题，所以需要一种结构简单，能解决铁氧体磁芯温度采集困难的问题，解决铁氧体移相器磁芯温度补偿问题的新方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，无需埋入温度传感器，且采用铁氧体单线圈激励方式，产品结构简化，激励电路简单，微秒级的响应速度，纳秒级的延迟时间，
能够较精确的实现铁氧体磁芯的温度采集的，一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置及检测
方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，包括带激励线圈的铁氧体、铁氧体驱动电路，还包括比较器电路和控制器；
[0007] 所述铁氧体驱动电路用于改变铁氧体内激励电流的方向，并对激励电流采样输出采样电压Vs；所述激励电流包括置位电流和复位电流，二者电流方向相反；
[0008] 所述采样电压Vs随激励电流的增大而增大，且将铁氧体激励至最大剩磁通量时，采样电压达到最大值Vsmax；
[0009] 所述比较器电路包括输入端、第一输出端FB1和第二输出端FB2，且输入端接采样电压Vs，设置第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，并分别将Vref1、Vref2与Vs比较，
其中Vsmax＞Vref2＞Vref1；
[0010] 若Vs＜Vref1，则FB1输出低电平，若Vs≥Vref1，则FB1输出高电平；
[0011] 若Vs＜Vref2，则FB2输出低电平，若Vs≥Vref2，则FB2输出高电平；
[0012] 所述控制器用于获取FB1和FB2上升沿的时间差并存储。
[0013] 作为优选：所述铁氧体驱动电路包括一驱动电源和H桥电路；
[0014] 所述H桥电路包括N‑MOSFET管Q1、N‑MOSFET管Q2、N‑MOSFET管Q3和N‑MOSFET管Q4，Q1和Q2的D极接驱动电源，Q1的S极接Q3的D极，Q2的S极接Q4的D极，Q3和Q4的S极经采样电阻
R6接地；
[0015] 所述铁氧体一端接在Q1的S极和Q3的D极之间，另一端接在Q2的S极和Q4的D极之间；
[0016] 所述驱动电源经一储能滤波电容接地。
[0017] 作为优选：所述比较器电路包括第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、直流电压源，所述直流电压源依次经串联的电阻R1、R3、R5接地；
[0018] R1和R3之间分为两路，一路输出Vref2至U1的反向输入端，一路经滤波电容C3接地，U1的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第二输出端FB2；
[0019] R3和R5之间分为两路，一路输出Vref1至U2的反向输入端，一路经滤波电容C5接地，U2的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第一输出端FB1。
[0020] 作为优选：所述控制器为高速FPGA，所述高速FPGA连接一flash存储器，用于存储温度标定数据。
[0021] 一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置的检测方法，包括以下步骤；
[0022] （1）构建一铁氧体移相器磁芯温度检测装置；
[0023] （2）铁氧体磁芯材料的温度标定；
[0024] （21）将带激励线圈的铁氧体和铁氧体驱动电路置于高低温箱中，设置一温度区间TA‑TB，在其中选择n个温度，从小到大依次标记为T1‑Tn；
[0025] （22）设置高低温箱温度为T1，先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，得到温度T1时，FB1和FB2上升沿的时间差△t1；
[0026] （23）依次设置高低温箱温度为T2‑Tn，得到温度T2‑Tn时，FB1和FB2上升沿的时间差△t2‑△tn，并将T1‑Tn对应的时间差△t1‑△tn进行存储，得到该铁氧体磁芯材料对应的
温度标定数据；
[0027] （3）移相器铁氧体磁芯温度检测；
[0028] （31）选择已进行温度标定的铁氧体磁芯材料制作移相器的磁芯；
[0029] （32）先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，控制器得到此时FB1和FB2上升沿的时间差△t，在温度标定数据中查找△t对应的铁氧体磁芯温度。
[0030] 这是因为，根据实际测试发现，保持驱动电压VCC不变，在置位电流激励过程中，激励电流上升的斜率会随铁氧体磁芯的温度变化而变化，且变化的方向具有一致性；因此，可
以通过比较器电路，检测置位电流激励过程中，激励电流上升的斜率来间接推测铁氧体磁
芯的温度。
[0031] 在铁氧体驱动电路的输出端输出采样电压Vs，该采样电压Vs可以通过在铁氧体驱动电路输出端接采样电阻Rs来实现，采样电阻Rs实际是对铁氧体内激励电流进行采样，激
励电流越大，Vs越大，Vs是不断变化的，且最大为Vsmax。
[0032] 比较器电路内设定两个参考电压Vref1和Vref2，且Vsmax＞Vref2＞Vref1。在置位电流激励过程中，当Vs超过Vref1，FB1输出高电平，当Vs超过Vref2，FB2输出高电平。通过检
测比较器电路的输出信号FB1和FB2上升沿的时间差，即可得到激励电流的上升斜率，进一
步可推测铁氧体磁芯的温度。
[0033] 由于铁氧体磁芯材料的差异，为了实现铁氧体磁芯温度的准确检测，在实际工程应用中需要对FB1和FB2上升沿的时间差随磁芯温度变化的规律进行标定，并将标定数据存
储于flash芯片中。
[0034] 不同的铁氧体磁芯材料，对应不同的温度标定数据，在实际使用时，已经确定了铁氧体磁芯的材料，并事先完成了数据的标定和存储，控制器采集到时间差后，直接去查找温
度标定数据即可。
[0035] 本发明的控制器为高速的FPGA，能采集到FB1和FB2上升沿时间差纳秒级的变化。
[0036] 与现有技术相比，本发明的优点在于：提出了一种新的铁氧体移相器磁芯温度检测装置及检测方法，为铁氧体驱动电路的输出端增设一比较器电路，并结合检测方法，来对
移相器铁氧体磁芯进行温度标定；移相器实际工作，通过激励铁氧体磁芯，以及比较器电路
输出的时间差，来查找对应的温度数据。通过本发明方法进行温度检测，无需埋入温度传感
器，且采用铁氧体单线圈激励方式，产品结构上大大简化，激励电路简单，微秒级的响应速
度，纳秒级的延迟时间，能够较精确的实现铁氧体磁芯的温度采集。
附图说明
[0037] 图1为本发明电路原理图；
[0038] 图2为氧体驱动电路的电路图；
[0039] 图3为比较器电路的电路图；
[0040] 图4为FB1和FB2上升沿的时间差随铁氧体温度变化的对比图。
具体实施方式
[0041] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0042] 实施例1：参见图1‑图4，一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置，包括带激励线圈的铁氧体、铁氧体驱动电路，还包括比较器电路和控制器；
[0043] 所述铁氧体驱动电路用于改变铁氧体内激励电流的方向，并对激励电流采样输出采样电压Vs；所述激励电流包括置位电流和复位电流，二者电流方向相反；
[0044] 所述采样电压Vs随激励电流的增大而增大，且将铁氧体激励至最大剩磁通量时，采样电压达到最大值Vsmax；
[0045] 所述比较器电路包括输入端、第一输出端FB1和第二输出端FB2，且输入端接采样电压Vs，设置第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，并分别将Vref1、Vref2与Vs比较，
其中Vsmax＞Vref2＞Vref1；
[0046] 若Vs＜Vref1，则FB1输出低电平，若Vs≥Vref1，则FB1输出高电平；
[0047] 若Vs＜Vref2，则FB2输出低电平，若Vs≥Vref2，则FB2输出高电平；
[0048] 所述控制器用于获取FB1和FB2上升沿的时间差并存储。
[0049] 本实施例中：所述铁氧体驱动电路包括一驱动电源和H桥电路；
[0050] 所述H桥电路包括N‑MOSFET管Q1、N‑MOSFET管Q2、N‑MOSFET管Q3和N‑MOSFET管Q4，Q1和Q2的D极接驱动电源，Q1的S极接Q3的D极，Q2的S极接Q4的D极，Q3和Q4的S极经采样电阻
R6接地；
[0051] 所述铁氧体一端接在Q1的S极和Q3的D极之间，另一端接在Q2的S极和Q4的D极之间；
[0052] 所述驱动电源经一储能滤波电容接地。
[0053] 所述比较器电路包括第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、直流电压源，所述直流电压源依次经串联的电阻R1、R3、R5接地；
[0054] R1和R3之间分为两路，一路输出Vref2至U1的反向输入端，一路经滤波电容C3接地，U1的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第二输出端FB2；
[0055] R3和R5之间分为两路，一路输出Vref1至U2的反向输入端，一路经滤波电容C5接地，U2的正向输入端接采样电压Vs，输出端为比较器电路的第一输出端FB1。
[0056] 所述控制器为高速FPGA，所述高速FPGA连接一flash存储器，用于存储温度标定数据。控制器还用于发出复位信号、置位信号至铁氧体驱动电路，铁氧体驱动电路根据复位信
号进行复位电流激励，根据置位信号进行置位电流激励。
[0057] 一种铁氧体移相器磁芯温度检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤；
[0058] （1）构建一铁氧体移相器磁芯温度检测装置；
[0059] （2）铁氧体磁芯材料的温度标定；
[0060] （21）将带激励线圈的铁氧体和铁氧体驱动电路置于高低温箱中，设置一温度区间TA‑TB，在其中选择n个温度，从小到大依次标记为T1‑Tn；
[0061] （22）设置高低温箱温度为T1，先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，得到温度T1时，FB1和FB2上升沿的时间差△t1；
[0062] （23）依次设置高低温箱温度为T2‑Tn，得到温度T2‑Tn时，FB1和FB2上升沿的时间差△t2‑△tn，并将T1‑Tn对应的时间差△t1‑△tn进行存储，得到该铁氧体磁芯材料对应的
温度标定数据；
[0063] （3）移相器铁氧体磁芯温度检测；
[0064] （31）选择已进行温度标定的铁氧体磁芯材料制作移相器的磁芯；
[0065] （32）先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，控制器得到此时FB1和FB2上升沿的时间差△t，在温度标定数据中查找△t对应的铁氧体磁芯温度。
[0066] 本发明适用于铁氧体移相器的磁芯温度检测，铁氧体移相器的磁芯是采用是带激励线圈的铁氧体制成。本发明将铁氧体磁芯的温度问题，转化为两个信号输出的时间差，先
通过温度标定，来得到铁氧体磁芯对应的温度标定数据，在后续进行温度测量时，只需要实
时获取两个信号输出的时间差，就可以直接查表得出铁氧体磁芯的温度。无需在铁氧体磁
芯附近埋入温度传感器，也无需磁通反馈补偿，电路结构简单、响应速度能达到微秒级。
[0067] 实施例2：在实施例1的基础上，我们给出去一种具体的铁氧体移相器磁芯温度检测方法，包括以下步骤：
[0068] （1）构建一温度检测装置，该装置结构同实施例1，只是在铁氧体移相器中，采用一种牌号为X8HA11的铁氧体材料制作移相器铁氧体磁芯。在设置第一参考电压Vref1和第二
参考电压Vref2时，参见图3，实际是通过设定两个电压值Vref1、Vref2，来设定两个固定电
流值。U1处的Vref1固定，则Vref1处的电流值必然固定。U2处的Vref2固定，则Vref2处的电
流值也必然固定。
[0069] 本实施例中，设定Vref1处的固定电流值为2A，也就是当激励电流大于等于2A时，FB1输出高电平，设定Vref2处的固定电流值为4A，也就是当激励电流大于等于4A时，FB2输
出高电平。
[0070] （2）同实施例1方法中的步骤（2），对X8HA11的铁氧体材料制作的铁氧体磁芯，进行温度标定，得到该铁氧体磁芯对应的温度标定数据；
[0071] 这一步中，我们通过实际测量可知，在T3=75℃，FB1和FB2上升沿时间差△t3≈ 1.5μs；在T2=25℃，FB1和FB2上升沿时间差△t2≈ 2μs；在T1=‑25℃，FB1和FB2上升沿时间
差△t1≈ 2.4μs。当然温度标定数据不仅只有这些，我们在此只列举了几个温度及其对应
的时间差。
[0072] （3）对于待测温度的移相器铁氧体磁芯，只要其磁芯采用X8HA11的铁氧体材料制作，则可以利用步骤（2）得到的温度标定数据进行温度检测，具体的：
[0073] （31）选择一待测温度的移相器，其铁氧体磁芯采用X8HA11的铁氧体材料制作而成；
[0074] （32）先进行复位电流激励，将铁氧体激励至饱和，再进行置位电流激励，控制器得到此时FB1和FB2上升沿的时间差△t，在温度标定数据中查找△t对应的铁氧体磁芯温度。
假设此时测量的△t为2.4μs，则可知铁氧体磁芯的温度为‑25℃，若△t约为1.5μs，则铁氧
体磁芯的温度为75℃。
[0075] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
