CN104976731A - 空调控制器及其安全控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调控制器及其安全保护电路，所述空调控制器包括输出空调控制信号的中央处理单元和接收中央处理单元输出的控制信号控制空调电机运行的驱动单元以及传输中央处理单元的控制信号至驱动单元的安全闭锁单元，所述保护检测单元的输出信号一路直接输入给空调电机的驱动单元，由驱动单元停止驱动空调电机；保护信号的另一路送给安全闭锁单元，切断中央处理单元发给驱动单元的驱动控制信号；再一路保护信号输出给中央处理单元，令其停止发送驱动信号，本发明的空调控制器其能够提供多种安全保护。

Description

空调控制器及其安全控制电路

【技术领域】

本发明属于空调领域，特别是关于具有两种以上安全保护电路的空调控制器。 

【背景技术】

在空调系统中，空调的安全性的要点在于：压缩机排气压力过高会引起管道爆裂，碎片或高压气体喷出伤人；压缩机或风机运转电流过大导致压缩机或风机的温度过高而引起制冷剂过压或损坏绝缘等，这些涉及安全性要点的部件通常都是由控制电路来进行控制。为避免出现安全事故，需要对这些部件设置安全保护装置，例如给压缩机设置安全阀，或者给压缩机、风机的控制电路设置保护电路等。 

一般的电器虽然都配有安全保护装置，但这种保护装置都是单一的保护，往往事故的发生就是因为所配置的安全装置中某个元器件失效，导致整个安全装置失效，而这种保护装置只有单一的保护，一旦该安全装置失效，则整个保护就无法实现。 

现有的空调安全电路，如防止排气温度／压力过高，虽有的装有排气温度传感器或功率较大机型也同时装有高压保护开关，但绝大多数是简单的将这些传感器的物理量传送给MCU，所有保护都是通过MCU的软件进行处理和保护的。这类安全保护电路没有单容错设计和不具备单容错能力。同时这些传感器与MCU直接相连，没有安全隔离电路；且很多空调控制器为省成本，采用单MCU和与电网不隔离的控制电路方案，从而排气温度传感器或高压保护开关没有与电网相隔离，存在触电的危险性和安全隐患。 

因此，有必要对现有的空调保护装置进行改进，以实现对空调系统更好的保护。 

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种空调控制电路，其具有安全检测保护电路，能够提供空调系统的至少两种以上的安全保护。 

本发明的另一目的在于提供一种空调控制器，其控制电路能够提供空调系统的至少两种以上的安全保护。 

本发明的再一目的在于提供一种空调，其空调控制器具有能够提供调系统的至少两种以上的安全保护的控制电路。 

为达成前述目的，本发明一种空调控制电路，其包括： 

中央处理单元，空调电机驱动单元，保护检测单元，安全闭锁单元； 

所述保护检测单元检测空调的运行工况并输出检测保护信号； 

所述中央处理单元输出空调控制信号； 

所述空调电机驱动单元接收安全闭锁单元输出的驱动控制信号及保护检测单元输出的检测保护信号，并输出驱动信号控制空调电机的运行，空调电机驱动单元依据所述驱动控制信号及所述检测保护信号输出驱动信号； 

所述安全闭锁单元接收保护检测单元输出的检测保护信号及中央处理单元输出的空调控制信号，并依据所述保护检测单元输入的检测保护信号控制传输或切断所述中央处理单元向所述驱动单元输出的控制信号，输出驱动控制信号。 

根据本发明的一个实施例，所述保护检测单元的输出端与所述中央处理单元的其中一个输入端连接，所述中央处理单元接收保护检测单元输出的检测保护信号，并输出空调控制信号，所述检测保护信号是中央处理单元输出空调控制信号的一个输入源，所述中央处理单元为微处理器或发送开停指令的器件。 

根据本发明的一个实施例，所述保护检测单元的输出端与所述安全闭锁单元以及所述空调电机驱动单元中每个单元的其中一个输入端连接，所述中央处理单元的输出端连接于安全闭锁单元的另一输入端，所述安全闭 锁单元的输出端连接于所述空调电机驱动单元的另一输入端，所述空调电机驱动单元的输出端输出驱动信号控制空调电机的运行。 

根据本发明的一个实施例，所述保护检测单元包括过电流检测保护单元、压缩机排气压力检测保护单元、压缩机排气温度检测保护单元中的至少一种。 

根据本发明的一个实施例，所述压缩机排气压力检测保护单元或所述压缩机排气温度保护检测单元包括至少两个相互串联的光耦合器，所述压缩机排气压力检测保护单元或所述压缩机排气温度保护检测单元的检测保护信号经过至少两个相互串联的光耦合器隔离后输出。 

根据本发明的一个实施例，所述排气压力检测单元的光耦合器的输出端与排气温度检测单元的光耦合器的输出端相互串联。 

根据本发明的一个实施例，所述压缩机排气压力检测保护单元包括过高气压检测防护开关，在正常气压下所述过高气压检测防护开关处于常闭状态，当空调压缩机排气压力大于等于预定阈值时，所述过高气压检测防护开关断开，切断所述光耦合器的发光二极管的回路，使所述光耦合器失电截止，输出排气压力保护信号。 

根据本发明的一个实施例，所述压缩机排气温度检测保护单元包括负温度系数的热敏电阻传感器，所述负温度系数的热敏电阻传感器连接于电压比较器的一个输入端，所述电压比较器的另一输入端输入参考电压，当空调压缩机排气温度超过预定值时，所述负温度系数的热敏电阻传感器的阻值降低，所连接的电压比较器的输入端电压高于所述参考电压，所述电压比较器的输出端切断所述光耦合器的发光二极管的回路，使所述光耦合器失电截止，输出排气温度保护信号。 

根据本发明的一个实施例，所述过电流检测保护单元包括电流采样电阻和电压比较器，所述电流采样电阻上获得的电流采样信号送至电压比较器的一个输入端，如超过所述电压比较器另一输入端的参考电压时电压比 较器输出过电流检测保护信号至所述安全闭锁单元，所述安全闭锁单元切断中央处理单元输出至所述驱动单元的控制信号。 

根据本发明的一个实施例，所述安全闭锁单元包括一个与门电路，所述保护检测单元输出的保护信号输入与门电路的一个输入端，所述中央处理单元输出的空调电机控制信号输入与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端输出控制所述驱动单元的控制信号。 

根据本发明的一个实施例，所述安全闭锁控制电路包括延时电路及与门电路，所述保护检测单元输出的检测保护信号经延时电路延时后输入与门电路的一个输入端，所述中央处理单元的输出信号输入与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端输出控制所述驱动单元的控制信号。 

根据本发明的一个实施例，所述驱动单元为包括智能控制电路和三相逆变桥的IPM智能功率模块，所述过电流检测信号传输至IPM的过流信号输入端，所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路，依据过流信号输入端的输入电流信号与内部电压比较器的保护参考电压比较，决定是否闭锁输出驱动电机的驱动信号。 

根据本发明的一个实施例，所述驱动单元为包括智能控制电路和三相逆变桥的IPM智能功率模块，所述检测保护信号经开关三极管输入至IPM的工作电源输入端，所述IPM智能功率模块内部具有欠压保护比较器和能够闭锁输出驱动电机的驱动信号的闭锁电路；所述保护检测信号的输出端连接于所述开关三极管的控制端，所述开关三极管的第一端连接于第一电压，所述开关三极管的第二端连接于第二电压，所述检测保护信号控制所述开关三极管的导通，所述开关三极管导通时向IPM的电压输入端输入第二电压，开关三极管截止时向IPM的电压输入端输入第一电压，所述第一电压小于所述欠压保护参考电压，所述第二电压大于所述欠压保护参考电压。 

根据本发明的一个实施例，所述驱动单元为继电器开关，其继电器线 圈得电，则开关闭合输出驱动信号，其继电器线圈失电则开关断开，停止输出驱动信号。 

根据本发明的一个实施例，所述继电器线圈与一个二极管并联，所述保护检测信号的输出端经过开关三极管连接于二极管的负极，保护检测信号的输出端连接于所述开关三极管的控制端，所述开关三极管的第一端连接于所述二极管的负极，所述开关三极管的第二端连接于电源，所述检测保护信号控制所述开关三极管的导通，所述开关三极管导通时所述继电器线圈得电。 

为达成前述另一目的，本发明一种空调控制器，包括输入端口及输出端口，所述输入端口接收传感器及空调控制指令信号，输出端口输出空调元件控制信号，所述空调控制器包括前述的空调控制电路。 

为达成前述再一目的，本发明一种空调，其包括相互连接形成制冷剂循环回路的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及前述的空调控制器。 

与现有技术相比，本发明的空调控制器，所述保护检测单元的输出信号一路直接输入给空调电机的驱动单元，由驱动单元停止驱动电机；保护信号的另一路送给安全闭锁单元，切断中央处理单元发给驱动单元的驱动控制信号；再一路保护信号输出给中央处理单元，令其停止发送驱动信号，这样空调控制器驱动单元本身、安全闭锁单元以及中央处理单元均可以依据保护检测单元的检测信号控制空调电机的运行，而且驱动单元、安全闭锁单元均为硬件保护电路，当其中一路因个别元件损坏而失去保护功能时，另一路仍然能履行保护信号的传递和确保保护功能的可靠，这样能够提供三重安全保护。另外，保护检测单元的输出信号通过两个串联的光耦与所述中央处理单元、安全闭锁单元以及所述驱动单元进行隔离，能够避免直接将检测信号输入各处理单元对处理单元造成损害和能确保保护检测单元在安全隔离电源下工作，而保护检测单元采用两个光耦进行串联输出，能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路，当其中一个光耦发生故障时，另一个光耦仍可以确保保护信号的传输，从而为空调控制提供至少两种以上 的安全保护。 

【附图说明】

图1是本发明的一个实施例的空调的结构示意图。 

图2是本发明的一个实施例的空调控制器的结构框图。 

图3是本发明的一个实施例的空调控制器的保护电路的结构框图。 

图4是本发明的一个实施例的空调控制器的第一实施例的具体结构示意图。 

图5是本发明的一个实施例的空调控制器的第二实施例的具体结构示意图。 

图6是本发明的一个实施例的空调控制器的第三实施例的具体结构示意图。 

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。 

请参阅图1所示，其显示本发明的一个实施例的空调系统的结构示意图，本发明的空调系统包括压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、膨胀阀4以及空调控制器5，其中空调控制器5可以输出控制信号控制各单元的运行。 

请参阅图2所示，其显示本发明的一个实施例的空调控制器的结构框图，在该实施例中本发明的空调控制器中主要包括一个接收温度传感器信息以及室内机的控制指令等输入信息然后经过运算输出空调控制信号的中央处理单元21、对空调的部件进行安全信号采集以确定各空调电机运行工况安全的保护检测单元22以及驱动空调电机的驱动单元23。 

如图2中所示，市电经过滤波单元、整流单元以及功率因数校正单元校正之后传输给开关电源单元，开关电源单元为中央处理单元21及驱动单元23提供电源。中央处理单元21接收传感器传输的信号、室内机接收到的控制指令以及保护检测单元的检测信号等输入信号经过运算之后输出空调控制信号。 

在本发明的该实施例中，中央处理单元21输出的控制空调电机的控制 信号是经过一个安全闭锁单元24传输至驱动单元23，然后由驱动单元23输出控制信号控制空调的压缩机或风机电机等空调电机的运行。其中保护检测单元22根据采集的安全信息，当发生安全警示时直接关闭安全闭锁单元24和驱动单元23，同时向中央处理单元21告警。这样空调控制器中央处理单元21能够停止输出驱动信号，安全闭锁单元24能够切断中央处理单元传输至驱动单元的信号，而驱动单元23本身也可以停止驱动空调电机，当其中一路保护因为故障而失效时，其他两路仍能保证保护信号正常传递，这样能够提供对空调电机的三重安全保护。 

请参阅图3所示，其显示本发明的中央处理单元21控制空调的电机的一个实施例的结构框图。如图3中所示，本发明的空调控制器其包括保护检测单元22、中央处理单元21、安全闭锁单元24以及驱动单元23，所述保护检测单元22的输出端与所述中央处理单元、所述安全闭锁单元24以及所述空调电机驱动单元23中每个单元的其中一个输入端连接，所述中央处理单元21的输出端连接于安全闭锁单元24的另一输入端，所述安全闭锁单元24的输出端连接于所述空调电机驱动单元23的另一输入端，所述空调电机驱动单元23的输出端输出驱动信号控制空调电机的运行。下面分别对各单元进行说明。 

如图3所示，本发明的保护检测单元22包括过电流检测保护单元221、空调压缩机排气压力检测保护单元222、空调压缩机排气温度检测保护单元223。 

过电流检测保护单元221用于检测空调的压缩机电机中的电流，当压缩机电机的电流过大时则过电流检测保护单元输出过电流保护信号。空调压缩机排气压力检测保护单元222用于检测空调压缩机的排气压力，当压缩机的排气压力过大时则排气压力检测保护单元输出排气压力过压保护信号。空调压缩机排气温度检测保护单元223用于检测空调压缩机的排气温度，当压缩机的排气温度过高时则排气温度检测保护单元输出排气温度过高保护信号。在本发明的实施例中过电流检测保护单元221、空调压缩机排气压力检测保护单元222以及空调压缩机配齐温度检测保护单元223输出的保护信号一路直接送给电机驱动单元23，电机驱动单元23停止驱动 电机；保护信号的另一路送给安全闭锁单元24，封闭中央处理单元21发给电机驱动单元23的驱动控制信号；再一路保护信号输出给中央处理单元21，令其停止发送电机驱动信号。 

本发明的中央处理单元21可以是一块微处理器芯片(MCU)，其接收输入信息经过运算之后输出控制信号，关于微处理器芯片的具体内部结构以及运算方法此处不再详细说明。 

本发明的安全闭锁单元24，其连接于中央处理单元21与驱动单元23之间，用于控制中央处理单元21向驱动单元23传输的控制信号，当发生安全警示时，安全闭锁单元24依据检测保护单元22的检测信号切断中央处理单元21传输给电机驱动单元23的驱动控制信号。 

本发明的电机驱动单元23为驱动电机运行的电路，依据空调电机的不同，其具体驱动电路也不同，下面将在具体实施例中进一步说明。 

请参阅图4所示，其显示本发明的空调控制器控制空调电机的第一实施例的具体电路的结构图。在该实施例中，所述检测保护单元只采用了空调压缩机排气压力检测保护单元和空调压缩机排气温度检测保护单元，未采用前述的过电流检测保护单元。所述空调为定频空调，驱动空调电机的驱动单元为继电器。 

如图4所示，本发明的空调控制器的中央处理单元21为一块微处理器芯片(MCU)，其包括输出空调电机控制信号的输出端P2.0，接收检测单元输入信号的输入端P1.1和输入端P1.2。在其他实施例中，该中央处理单元也可以不是微处理器，而是是温控开关或者其他可以发送开停指令的器件。 

在图4所示的实施例中，所述压缩机排气压力检测保护单元222包括一个高气压检测防护开关(High Pres sure Switch，简称HPS)，高气压检测防护开关HPS的一端与电源V1连接，另一端通过电阻R1与两个光耦合器OP1、OP2的发光二极管串联，其中光耦合器OP1的接受发光二极管光源的一端作为输出端，采用两个光耦进行串联，能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路。 

在图4所示的实施例中，所述压缩机排气温度检测保护单元223包括 一个负温度系数的温度传感器ODT，因制冷剂压缩气体的温度是与压力成线性关系的，压力越高温度也越高，所以ODT也可作为双重单容错的排气压力的另一检测方式。负温度系数的热敏电阻传感器ODT的一端与一个参考电压Vrefl连接，另一端输入电压比较器IC1A的一个输入端，电压比较器IC1A的另一输入端输入一个参考电压Vref2，电压比较器IC1A的输出端与两个光耦合器OP3、OP4的发光二极管串联，光耦合器OP3的接受发光二极管光源的一端作为压缩机排气温度检测保护单元的输出端。 

在图4所示的实施例中，所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器OP1、OP2的输出端与所述压缩机排气温度检测保护单元的两个光耦合器OP3、OP4的输出端串联。 

所述驱动单元包括一个继电器RLY1，所述继电器RLY1包括继电器线圈和开关，所述继电器线圈与一个二极管D3并联之后经过一个开关管Q1连接于一个+12V的电源，开关管Q1的第一端连接于驱动单元的二极管D3的负极，开关管Q1的第二端连接于+12V的电源，开关管Q1的控制端由保护检测单元控制，当开关管Q1导通则继电器线圈与+12V电源接通，如果IC2受MCU控制输出低电平，所述继电器就吸合和电机得电运行；如排气检测单元输出保护信号，所述开关管Q1截止，切断了继电器线圈与+12V电源的连接，继电器断开，电机M失电停止运行。 

在图4所示的实施例中，所述中央处理单元与电机驱动单元之间的安全闭锁单元包括一个与门电路IC3、连接于与门电路IC3输出端的驱动非门电路IC2和连接于与门电路的一个输入端的非门电路IC5。当然在其他的实施例中，所述安全闭锁单元也可以是与非门电路或者或非门电路等，只要能够实现依据保护检测单元输出的保护信号切断或传输中央处理单元传输至驱动单元的控制信号即可。 

下面分别讲述图4所示的实施例中所述压缩机排气压力检测保护单元以及所述压缩机排气温度检测保护单元的工作过程。 

在正常气压下压缩机排气压力检测保护单元的HPS防护开关是处于常闭状态，当压缩机排气气压高达某一阈值时，该HPS防护开关断路，切断作为隔离开关的光耦合器OP1、OP2发光二极管的回路，发光二极管无电流 不发光，使光耦合器OP1、OP2双双截止，此时，即使有其中的1个光耦输出被击穿或短路，光耦合器OP1的输出端节点都处于高电平，该输出端的节点电平变化可作为压缩机排气压力检测保护单元输出压缩机排气压力过高保护信号。在二极管D3与+12V电源之间连接开关管Q1，所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器OP1、OP2的输出端一路通过电阻R10连接于开关管Q1的控制端，开关管Q1的第一端连接于驱动单元的继电器线圈和二极管D3的负极，开关管Q1的第二端连接于+12V的电源，所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器OP1、OP2的输出端控制所述开关管Q1的导通和截止。当正常气压下，压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP1的输出端为低电平，开关管Q1的控制端为低电平，开关管Q1导通，驱动单元的继电器线圈电源端与+12V连通，如MCU有驱动指令时继电器开关吸合，电机正常运行。当压缩机排气压力过高时，压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器断开，光耦合器OP1的输出端为高电平，开关管Q1的控制端为高电平，开关管Q1截止,驱动单元的继电器线圈与+12V电源之间的连接被切断失电，虽然MCU有驱动指令，继电器开关仍能断开，压缩机电机停止运行，从而阻止了排气压力的进一步过高和得到了保护。 

所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器OP1、OP2的输出端的第二路连接于一个二极管D6的负极，二极管D6的正极连接于节点A，所述节点A通过电阻R7连接于电源V2。节点A的一路通过电阻R5和箝位二极管D1连接于中央处理单元的输入端P1.1。中央处理单元依据输入端P1.1接收的信号经过运算由输出端P2.0输出关闭空调电机控制信号。所述节点A的另一路连接于安全闭锁单元的非门电路IC5的输入端，非门电路IC5的输出端连接于与门电路IC3的一个输入端，与门电路IC3的输出端经过非门电路IC2输出连接于驱动单元的二极管D3的正极，也即安全闭锁单元的输出端连接于驱动单元的二极管D3的正极。 

当压缩机排气压力正常时，所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦令器是导通的，则光耦合器OP1的输出端的节点电压为低电平，二极管D6两端承受正向电压导通，则节点A的电压也为低电平，经IC5反相，打开了IC3的闭锁，允许MCU控制信号控制继电器的吸合和电机的运行。当压 缩机排气压力过高时，压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器OP1、OP2截止，则光耦合器OP1的输出端的节点电压为高电平，二极管D6两端承受反向电压而截止，则节点A的电压为高电平，经IC5反相变为低电平，闭锁了IC3的信号通行，即MCU控制电机的信号被封闭和电机不能运行，从而也阻止了排气压力的进一步过高和得到了保护。 

以上的二路闭锁继电器和阻断MCU控制电机的保护方法，当其中一路因个别元件损坏而失去保护功能时，另一路仍然能履行保护信号的传递和确保保护功能的可靠。 

对于压缩机排气温度检测保护单元，当压缩机排气温度很高时，压缩机排气温度检测保护单元的ODT温度传感器的电阻值就会很小，使得ODT温度传感器的连接于电压比较器IC1A输入端的节点的电压升高并超过电压比较器IC1A的阈值Vref2而输出开路，光耦OP3、OP4的发光二极管回路失电使光耦OP3、OP4的输出截止，光耦合器OP3的输出端电平发生变化，光耦合器OP3的输出端电平发生变化可以作为压缩机排气温度检测保护单元输出压缩机排气温度过高保护信号。在该实施例中，所述压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器OP3的输出端与压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP2串联，所以压缩机排气温度检测保护单元传输至驱动单元和传输至安全闭锁单元的线路与压缩机排气压力检测保护单元传输至驱动单元和传输至安全闭锁单元的线路共用同一线路，即压缩机排气温度检测保护单元的保护信号传输至驱动单元也是通过开关管Q1控制驱动单元的继电器线圈的得电或失电，压缩机排气温度检测保护单元的保护信号传输至安全闭锁单元也是通过与门电路IC3的输出控制中央处理单元传输给驱动单元的控制信号，使得驱动单元的继电器线圈的得电或失电，此处不再重复叙述。 

为区分是压缩机排气压力检测保护单元输出的保护信号还是压缩机排气温度检测保护单元输出的保护信号，压缩机排气温度单元的光耦合器OP3的输出端还连接于一个二极管D8的负极，二极管D8的正极连接于节点B，节点B通过电阻R12与一个+5v电源连接，节点B同时通过电阻R8和箝位二极管D2输入中央处理单元的输入端P1.2。中央处理单元依据输 入端P1.2接收的信号经过运算由输出端P2.0输出ODT过热报警和关闭空调电机控制信号。 

在该实施例中，保护检测单元包括压缩机排气压力检测保护单元和压缩机排气温度检测保护单元。当压缩机排气气压高达某一阈值时，压缩机排气压力检测保护单元输出排气压力保护信号，当压缩机排气温度高达某一阈值时，压缩机排气温度检测保护单元输出排气温度保护信号。保护信号经过串联的光耦合器隔离后一路经过开关管输入驱动电机的驱动单元停止驱动电机，保护信号另一路输入安全闭锁单元，由安全闭锁单元切断中央处理单元传输给驱动单元的控制信号，保护信号的再一路输入中央处理单元，使中央处理单元停止输出驱动控制信号，这样能为空调控制提供三重安全保护，当其中一路保护方式因为个别元件损坏失去保护功能时，另外几路仍能确保保护功能的可靠。而串联的光耦合器能够将保护检测单元的信号与中央处理单元隔离，避免中央处理单元受到损害和能确保温度传感器和高压防护开关在安全隔离电源下工作，而保护检测单元通过相互串联的光耦合器输出，能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路，当其中一个光耦发生故障时，另一个光耦仍可以确保保护信号的传输，提供多种安全保护回路，从而实现“单容错”功能。 

请参阅图5所示，其显示本发明的空调控制器控制空调电机的第二实施例的具体电路结构图。在该实施例中所述空调为变频空调，所述驱动单元为包括智能控制IC和由开关管组成的三相逆变桥的IPM智能功率模块。 

如图5所示，本发明的空调控制器的中央处理单元21为一块微处理器芯片(MCU)，其包括输出三相电机控制信号的输出端UH、VH、WH、UL、VL、WL，以及输入端FO、P1.1、P1.2。 

所述IPM智能功率模块23为一块功率集成电路芯片，其包括对应接收中央处理单元21输出的电机控制信号的输入端UH、VH、WH、UL、VL、WL，输出控制电机M三相电流的控制信号的输出端U、V、W，以及一个过电流保护输入端Cin。所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路。 

在图5所示的实施例中，前述过电流检测保护单元221包括一个电流采样电阻R11，在该图中并未示出整个电流采样电路，只示出其中的电流 采样电阻R11，在采样电路中，该电流采样电阻R11连接于采样节点，通过检测该电流采样电阻R11两端的电压即可得出流过该电流采样电阻R11的电流，可以确定电机的三相电流的大小，关于电流采样的具体电路及方法此处不再详细说明。 

在图5所示的实施例中，所述压缩机排气压力检测保护单元222包括一个高气压检测防护开关(High Pressure Switch，简称HPS)，高气压检测防护开关HPS通过电阻R1与两个光耦合器OP1、OP2的发光二极管串联。在正常气压下该HPS防护开关是处于常闭状态，当压缩机排气气压高达某一阈值时，该HPS防护开关断路，切断作为隔离开关的光耦合器OP1、OP2发光二极管回路和使光耦合器失电截止，光耦OP1、OP2输出端呈现开路和OP1输出端变为高电平，即压缩机排气压力检测保护单元输出压缩机排气压力过高保护信号。 

在图5所示的实施例中，所述压缩机排气温度检测保护单元223包括一个负温度系数的温度传感器ODT，因制冷剂压缩气体的饱和温度是与压力成线性关系的，压力越高温度也越高，所以ODT也可作为双重单容错的排气压力的另一检测方式。负温度系数的热敏电阻传感器ODT的一端与一个参考电压Vrefl连接，另一端输入电压比较器IC1A的一个输入端，电压比较器IC1A的另一输入端输入一个参考电压Vref2，电压比较器IC1A的输出端与两个光耦合器OP3、OP4串联，两个光耦合器OP3、OP4的输出端作为压缩机排气温度检测保护单元的输出端。当压缩机排气压力很高，排气温度也必定很高，ODT温度传感器的电阻值就会很小，使得ODT温度传感器的一端的节点A的电压升高并超过电压比较器IC1A的阈值Vref2而输出开路，隔离光耦OP3、OP4的发光管回路失电使输出截止，则光耦OP3、OP4呈现开路和OP3输出端变为高电平，即压缩机排气温度检测保护单元输出压缩机排气温度过高保护信号。 

在图5所示的实施例中，所述安全闭锁单元24包括延时电路TD以及分别与中央处理单元的输出端UH、VH、WH、UL、VL、WL对应的与门电路IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C。 

下面分别讲述图5所示的实施例中本发明的过电流检测保护单元、压 缩机排气压力检测保护单元、压缩机排气温度检测保护单元工作的过程。 

如图5所示，过电流检测保护单元的电流采样电阻R11采集的电流检测信号第一路经过电阻R9和电容C3组成的滤波电路输入IPM智能功率模块23的过电流保护输入端Cin，所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路，当电流采样电阻R11上的电压超过0.5v时，IPM智能功率模块23的过电流保护输入端Cin接收到的电压相应的会超过IPM智能功率模块23内部设置的电压比较器的过电流参考电压，则IPM智能功率模块23输出控制信号切断给电机的驱动电源对电机进行保护。 

过电流检测保护单元的电流采样电阻R11上的电流检测信号第二路经过电阻R10输入电压比较器IC4的一个输入端，电压比较器IC4的另一端输入一个0.5v的参考电压vref3，该过电流检测保护单元的电流检测信号在电压比较器IC4内与参考电压vref3比较，当过电流检测保护单元的电流检测信号大于参考电压vref3时，则电压比较器IC4输出高电平并触发安全闭锁单元中的延时保护电路TD和闭锁与门电路IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C，关闭来自中央处理单元输出的三相六路驱动IPM的信号。 

在该实施例中，过电流检测保护单元输出的过电流保护信号或IPM保护时通过FO的电平变更予以告警，并输出报警信号至中央处理单元的输入端FO口，中央处理单元依据输入端FO电平变更输入的信号，内部经过运算立即关闭输出控制IPM的控制信号。 

请继续参阅图5所示，当空调压缩机的排气压力过高时，压缩机排气压力检测保护单元的高气压检测防护开关HPS断开，与高气压检测防护开关HPS串联的两个光耦合器OP1、OP2的发光二极管失电，则光耦合器的输出端也截止开路，光耦合器OP1的输出端节点B变为高电平，即压缩机排气压力检测保护单元输出排气压力过高保护信号。压缩机排气压力检测保护单元输出的排气压力过高保护信号一路通过电阻R6输入给IPM智能功率模块的过电流保护输入端Cin产生一个虚高电平，IPM智能功率模块的过电流保护输入端Cin接收到该虚高的电压，相应的会超过IPM智能功率模块内部设置的过电流电压比较器的过电流参考电压，则IPM智能功率模块 输出控制信号切断给电机的驱动电源对电机进行保护。 

压缩机排气压力检测保护单元输出的排气压力过高保护信号第二路通过电阻R7输入至电压比较器IC4的输入端产生一个虚高电平，使超过电压比较器IC4的0.5v的参考电压vref3，电压比较器IC4输出高电平触发安全闭锁单元的延时保护电路TD，延时保护电路TD的输出变为低电平闭锁了与门电路IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C，关闭来自中央处理单元输出的三相六路驱动IPM的信号。 

压缩机排气压力检测保护单元输出的排气压力过高保护信号第三路通过电阻R5和箝位二极管D1输入中央处理单元的输入端P1.1，中央处理单元的输入端P1.1接收到压缩机排气压力检测保护单元输出的排气压力过高保护信号，经过内部运算输出切断压缩机电流的控制信号。 

请继续参阅图5所示，当空调压缩机的排气压力过高时，压缩机排气的温度必然很高，压缩机排气温度检测保护单元的负温度系数的热敏电阻传感器ODT的电阻值降低，使得ODT温度传感器的一端的节点A的电压升高并超过电压比较器IC1A的阈值Vref2而输出开路，与电压比较器IC1A输出端串联的两个隔离光耦OP3、OP4的发光管回路失电，则光耦合器的另一端也截止开路，光耦合器OP4的输出端节点C变为高电平，即压缩机排气温度检测保护单元输出排气温度过高保护信号。在本发明的图3所示的实施例中，压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器OP3、OP4的输出端是与压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器OP1、OP2的输出端串联，当OP3或OP4开路时OP1的输出端也变为高电平，压缩机排气温度检测保护单元输出排气温度过高保护信号的一路经过压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP1、OP2以及电阻R6输入给IPM智能功率模块的输入端Cin，IPM智能功率模块的Cin输入端接收到的虚高电平会超过IPM智能功率模块内部设置的过电流比较器的过电流参考电压，则IPM智能功率模块输出控制信号切断给电机的驱动电源对电机进行保护。 

压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号第二路通过压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP1、OP2的输出端经过电阻 R7输入至电压比较器IC4的输入端，电压比较器IC4的另一端输入一个0.5v的参考电压vref3，该压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号在电压比较器IC4内与参考电压vref3比较，当压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号大于参考电压vref3时，则电压比较器IC4输出虚高电平触发安全闭锁单元的延时保护电路TD，延时保护电路TD的输出变为低电平闭锁与门电路IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C，关闭来自中央处理单元输出的三相六路驱动IPM的信号。同样的，压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号也可以不经过排气压力检测保护单元的OP1而单独输入给电压比较器IC4。 

在本发明的实施例中压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器OP3、OP4的输出端是与压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP1、OP2的输出端串联，这样可确保只要压缩机排气温度检测保护单元或压缩机排气压力检测保护单元的任何一个保护单元动作均可向IPM智能功率模块的输入端Cin输入保护信号，以确保安全。当然，在其他实施例中，压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器OP3、OP4的输出端也可以不与压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OP1、OP2的输出端串联，而是单独输入IPM智能功率模块的输入端Cin。 

压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号第三路通过电阻R8和箝位二极管D2输入中央处理单元的输入端P1.2，中央处理单元的输入端P1.2接收到压缩机排气温度检测保护单元输出的排气温度过高保护信号，经过内部运算输出切断压缩机电流的控制信号。 

在图5所示的具体实施例中，压缩机排气压力检测保护单元和压缩机排气温度检测保护单元的通过光耦合器将传感器(例如HPS开关和ODT温度传感器)采集的信号与中央处理单元进行隔离，能够保护中央处理单元和能确保温度传感器和高压防护开关在安全隔离电源下工作，而每个隔离电路采用两个光耦合器串联，能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路，如果其中一个光耦合器短路，另一个光耦合器仍能传递报警信号工作。 

请参阅图6所示，其显示本发明的空调控制器控制空调电机的第三实施例的具体电路结构图。在该实施例中所述空调为变频空调，所述驱动单元为包括智能控制IC和由开关管组成的三相逆变桥的IPM智能功率模块。所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路。 

图6所示的第三实施例的保护检测单元同样包括过电流检测单元、缩机排气压力检测保护单元、压缩机排气温度检测保护单元，所述安全闭锁单元同样包括延时电路TD，第三实施例与第二实施例相同的部分此处不再重复说明。第三实施例与前述第二实施例的区别在于在图6所示的第三实施例中，所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦OP1的输出端除了一路传输至IPM智能功率模块的过电流保护输入端Cin之外，还通过一个开关三极管TR1控制IPM智能功率模块的电源输入端Vcc。 

因为IPM智能功率模块内部设置有欠压比较器和闭锁电路，其欠压保护参考电压通常为11V，当IPM智能功率模块的欠压保护输入端的电压小于欠压比较器的欠压保护参考电压11V时，则智能功率模块内的闭锁电路输出控制信号关闭智能功率模块的三相逆变桥的开关三极管，停止对电机供电，同时输出FO报警信号通知MCU关闭电机的控制驱动信号。当IPM智能功率模块的欠压保护输入端的电压高于欠压比较器的欠压保护参考电压11V时，则智能功率模块正常工作。不过IPM智能功率模块内部器件运行需要电源保证，因此IPM智能功率模块的电源输入端Vcc的电压不能过低，例如不能为0电压。关于IPM智能功率模块的结构本发明不再详细说明。 

如图6所示，所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦OP1的输出端通过电阻R19与开关三极管TR1的控制端连接，开关三极管TR1的第一端通过一个二极管D4与一个9V的电源连接，开关三极管TR1的第二端与一个15V的电源连接，所述开关三极管TR1的第一端与IPM智能功率模块的工作电源Vcc连接。当压缩机排气压力正常时，所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦器导通，压缩机排气压力检测保护单元的光耦器OP1的输 出端的电压为接近Vss的低电平，所以开关三极管TR1的控制端为低电平，开关三极管TR1导通，此时输入IPM智能功率模块的Vcc的电压为15V的第一电压，因为15V的电压高于欠压保护电压11V，所以IPM正常工作。当压缩机排气压力过高时，所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦器OP1断开，开关三极管TR1的控制端的电压为高电平和TR1基极开路，开关三极管TR1截止，此时9V电源所串联的二极管D4导通，输入IPM智能功率模块Vcc的电压为9V，低于IPM智能功率模块欠压保护电压11V，智能功率模块输出控制信号关闭智能功率模块的三相逆变桥的开关三极管，停止对电机供电；同时输出FO信号，MCU接到FO信号关闭六路驱动信号。 

在前述实施例中，开关三极管TR1的第一端连接的电源为15V，开关三极管第二端连接的电源为9V，在其他实施例中开关三极管TR1的第二端连接的电源可以为4-10v，即小于IPM智能功率模块的欠压参考电压，开关三极管第一端连接的电源可以为大于11v，即大于IPM智能功率模块的欠压参考电压。 

以上仅仅是本发明的几个以驱动空调电机为例的具体实施例，在其他实施例中本发明的空调控制器也可以用于控制空调的其它元件，相应的驱动空调电机的驱动单元换成驱动空调其他元件的驱动单元即可，此处不再举例说明。 

本发明的空调控制器，所述保护检测单元的输出信号一路直接输入给空调电机的驱动单元，由驱动单元停止驱动空调电机；保护信号的另一路送给安全闭锁单元，切断中央处理单元发给驱动单元的驱动控制信号；再一路保护信号输出给中央处理单元，今其停止发送驱动信号，这样空调控制器中央处理单元、安全闭锁单元以及驱动单元本身均可以依据保护检测单元的检测信号控制空调电机的运行，其中驱动单元以及安全闭锁单元均为硬件保护电路，当其中任何一路因为某些元件损坏而无法正常工作时，其他两路仍能保证保护信号的可靠性，这样能够提供三重安全保护。另外，保护检测单元的输出信号通过两个串联的光耦与所述中央处理单元、安全 闭锁单元以及所述驱动单元进行隔离，能够避免直接将检测信号输入各处理单元对处理单元造成损害和能确保保护检测单元在安全隔离电源下工作，而保护检测单元采用两个光耦进行串联输出，能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路，当其中一个光耦发生故障时，另一个光耦仍可以确保保护信号的传输，从而为空调控制提供多种安全保护。在以上的实施例中，保护检测单元的保护信号是同时输入中央处理单元、安全闭锁单元以及驱动单元，在其他实施例中，也可以是保护检测单元的信号不输入中央处理单元，而只由安全闭锁单元和驱动单元两路硬件保护电路对空调进行保护。 

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。 

Claims (17)

1.一种空调控制电路，其包括：

中央处理单元，空调电机驱动单元，保护检测单元，安全闭锁单元；

所述保护检测单元检测空调的运行工况并输出检测保护信号；

所述中央处理单元输出空调控制信号；

所述空调电机驱动单元接收安全闭锁单元输出的驱动控制信号及保护检测单元输出的检测保护信号，并输出驱动信号控制空调电机的运行，空调电机驱动单元依据所述驱动控制信号及所述检测保护信号输出驱动信号；

所述安全闭锁单元接收保护检测单元输出的检测保护信号及中央处理单元输出的空调控制信号，并依据所述保护检测单元输入的检测保护信号控制传输或切断所述中央处理单元向所述驱动单元输出的控制信号，输出驱动控制信号。

2.如权利要求1所述的空调控制电路，其特征在于：所述保护检测单元的输出端与所述中央处理单元的其中一个输入端连接，所述中央处理单元接收保护检测单元输出的检测保护信号，并输出空调控制信号，所述检测保护信号是中央处理单元输出空调控制信号的一个输入源，所述中央处理单元为微处理器或发送开停指令的器件。

3.如权利要求1或2所述的空调控制电路，其特征在于：所述保护检测单元的输出端与所述安全闭锁单元以及所述空调电机驱动单元中每个单元的其中一个输入端连接，所述中央处理单元的输出端连接于安全闭锁单元的另一输入端，所述安全闭锁单元的输出端连接于所述空调电机驱动单元的另一输入端，所述空调电机驱动单元的输出端输出驱动信号控制空调电机的运行。

4.如权利要求3所述的空调控制电路，其特征在于：所述保护检测单元包括过电流检测保护单元、压缩机排气压力检测保护单元、压缩机排气温度检测保护单元中的至少一种。

5.如权利要求4所述的空调控制电路，其特征在于：所述压缩机排气压力检测保护单元或所述压缩机排气温度保护检测单元包括至少两个相互串联的光耦合器，所述压缩机排气压力检测保护单元或所述压缩机排气温度保护检测单元的检测保护信号经过至少两个相互串联的光耦合器隔离后输出。

6.如权利要求5所述的空调控制安全保护电路，其特征在于：所述排气压力检测单元的光耦合器的输出端与排气温度检测单元的光耦合器的输出端相互串联。

7.如权利要求5所述的空调控制电路，其特征在于：所述压缩机排气压力检测保护单元包括过高气压检测防护开关，在正常气压下所述过高气压检测防护开关处于常闭状态，当空调压缩机排气压力大于等于预定阈值时，所述过高气压检测防护开关断开，切断所述光耦合器的发光二极管的回路，使所述光耦合器失电截止，输出排气压力保护信号。

8.如权利要求5所述的空调控制电路，其特征在于：所述压缩机排气温度检测保护单元包括负温度系数的热敏电阻传感器，所述负温度系数的热敏电阻传感器连接于电压比较器的一个输入端，所述电压比较器的另一输入端输入参考电压，当空调压缩机排气温度超过预定值时，所述负温度系数的热敏电阻传感器的阻值降低，所连接的电压比较器的输入端电压高于所述参考电压，所述电压比较器的输出端切断所述光耦合器的发光二极管的回路，使所述光耦合器失电截止，输出排气温度保护信号。

9.如权利要求5所述的空调控制电路，其特征在于：所述过电流检测保护单元包括电流采样电阻和电压比较器，所述电流采样电阻上获得的电流采样信号送至电压比较器的一个输入端，如超过所述电压比较器另一输入端的参考电压时电压比较器输出过电流检测保护信号至所述安全闭锁单元，所述安全闭锁单元切断中央处理单元输出至所述驱动单元的控制信号。

10.如权利要求1-9所述的空调控制电路，其特征在于：所述安全闭锁单元包括一个与门电路，所述保护检测单元输出的保护信号输入与门电路的一个输入端，所述中央处理单元输出的空调电机控制信号输入与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端输出控制所述驱动单元的控制信号。

11.如权利要求10所述的空调控制电路，其特征在于：所述安全闭锁控制电路包括延时电路及与门电路，所述保护检测单元输出的检测保护信号经延时电路延时后输入与门电路的一个输入端，所述中央处理单元的输出信号输入与门电路的另一输入端，所述与门电路的输出端输出控制所述驱动单元的控制信号。

12.如权利要求10所述的空调控制电路，其特征在于：所述驱动单元为包括智能控制电路和三相逆变桥的IPM智能功率模块，所述过电流检测信号传输至IPM的过流信号输入端，所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路，依据过流信号输入端的输入电流信号与内部电压比较器的保护参考电压比较，决定是否闭锁输出驱动电机的驱动信号。

13.如权利要求10所述的空调控制电路，其特征在于：所述驱动单元为包括智能控制电路和三相逆变桥的IPM智能功率模块，所述检测保护信号经开关三极管输入至IPM的工作电源输入端，所述IPM智能功率模块内部具有欠压保护比较器和能够闭锁输出驱动电机的驱动信号的闭锁电路；所述保护检测信号的输出端连接于所述开关三极管的控制端，所述开关三极管的第一端连接于第一电压，所述开关三极管的第二端连接于第二电压，所述检测保护信号控制所述开关三极管的导通，所述开关三极管导通时向IPM的电压输入端输入第二电压，开关三极管截止时向IPM的电压输入端输入第一电压，所述第一电压小于所述欠压保护参考电压，所述第二电压大于所述欠压保护参考电压。

14.如权利要求10所述的空调控制电路，其特征在于：所述驱动单元为继电器开关，其继电器线圈得电，则开关闭合输出驱动信号，其继电器线圈失电则开关断开，停止输出驱动信号。

15.如权利要求14所述的空调控制电路，其特征在于：所述继电器线圈与一个二极管并联，所述保护检测信号的输出端经过开关三极管连接于二极管的负极，保护检测信号的输出端连接于所述开关三极管的控制端，所述开关三极管的第一端连接于所述二极管的负极，所述开关三极管的第二端连接于电源，所述检测保护信号控制所述开关三极管的导通，所述开关三极管导通时所述继电器线圈得电。

16.一种空调控制器，包括输入端口及输出端口，所述输入端口接收传感器及空调控制指令信号，输出端口输出空调元件控制信号，所述空调控制器包括前述权利要求1-15所述的空调控制电路。

17.一种空调，其包括相互连接形成制冷剂循环回路的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀以及前述权利要求16所述的空调控制器。