MLX90620 应用于电力检测系统的意义 作者:宋林红 迈来芯电子科技上海有线公司 关键字：电力检测，红外温度阵列，非接触在线检测 本文主要描述如何采用红外温度阵列对当今工业电力开关柜/汇流箱的热图像和故 障进行在线的非接触检测。 电力系统运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗，在电能输送的整个回路 上存在数目繁多的连接件、接头或触头。一般情况下它们的接触电阻低于相连导体 部分的电阻，然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，会造成接触电阻增 大，对应有更多的电阻损耗和更高的温升，产生局部过热。电力行业中，通常运用 红外温度传感器在电力设备的安全检修上，对及时发现、处理、预防重大事故的发 生起到关键且有效的作用。 红外温度检测有以下几种方式： 1. 单点温度检测 – 利用单个温度传感器实现对发热点的探测。该方式成本低， 但却不能有效地确认发热故障点，另外开关柜一般同时需要检测好几个接头 或触头，需要的传感器数目也要增加； 2. 红外热成像技术 – 应用非制冷红外焦平面阵列的探测器。这种方式测温范围 广，精度高，但造价昂贵，且体积较大，不易集成和大规模使用； 3. Melexis 的红外阵列产品 - MLX90620 可有效地综合上述两种方案的优缺 点，它集成 64 个红外热电堆和信号处理电路于同一 TO-39 封装，并具有- 50℃到 300℃测温范围内出厂校准化，可同时感测 64 个点的物体温度，实 现对视场内物体表面温度分布的热图像或是目标区域不同点的温度读数，能 满足电力开关柜内多点温度检测的需要，并且体积小，易集成。 此外 MLX90620 还将许多功能，如高速 I2C 数字输出、可调帧率（0.5Hz 到 64Hz）整合与一体。 MLX90620 应用于电力开关柜设备温度检测的连接图非常简单，因为芯片支持 I2C 通信，应用时只需外部连接 MCU 的 I2C 通信 I/O 口即可，具体电路图如下所示： 

图 1 MLX90620 和 MCU 的连接图 芯片内部集成 PTAT 和 64 个红外热电堆，能实现环境温度 Ta 和物体温度 To1 到 To64 的测量，测量的原始数据存放于 RAM 中，外部 MCU 通过 I2C 接口来获取， 结合芯片内 EEPROM 的校准数值，来共同计算最终的环境温度 Ta 和物体温度 To。图 2 给出 I2C 接口读取整个红外热电堆测量原始数据的波形图。 图 2 MLX90620 的 I2C 通信波形图 应用举例：采用 MLX90620 测量太阳能光伏合盒内部接点松动的发热故障。左图 给出松动点的位置，右图给出 MLX90620 的测量结果，最高温度点 To31 对应于松 动接点的温度，同时给出了周边四个相邻像素 To27、To30、To32 和 To35 的温度 读数。 

图 3 MLX90620 测量接点松动的温度效果图 另外也可以对整个测量数据进行记录，下图给出所测像素点温度曲线的变化图。应 用中电路施加恒定的电压，并通一较大的电流（10A-20A），可以观察到测量物体 温度呈上升并恒定趋势，环境温度基本保持恒定。 图 4 所测发热点温度及相邻像素温度变化图 结论：MLX90620 可大大简化 2D 热成像系统，并能实时捕获 64 个像素的热图 像，非常适合通过检测电力开关柜/汇流箱的热图像来判断电力设备故障，从而快 速进行保护。另外由于其本身的在线监测和测试精度，也可广泛应用于微波炉、办 公以及家居绿色 HVAC 系统；汽车空调系统和近距离盲点检测。