CN107390764B - 过温保护电路及方法、空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过温保护电路及方法、空调器。其中，该过温保护电路包括：比较器，用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止，温度感应电压跟随目标设备的温度变化而变化；基准电压电路，与比较器相连接，用于根据控制信号的不同值输出对应电压值的基准电压。本发明解决了相关技术中的过温保护电路容易导致设备频繁重启，对设备损害较大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及过温保护电路领域，具体而言，涉及一种过温保护电路及方法、空调器。
背景技术
通过直流风机取代交流风机，能够有效提高空调能效等级。而直流风机在应用中，温度超标会对电机造成损坏，导致电机异常运行，因此过温保护是其重要的保护功能之一。现有技术中，通常采用的过温保护方案有如下几种：
1、大量直流风机的过温保护是应用智能功率模块里面中的NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数)电阻或PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)电阻检测温度，温度变化导致检测温度的电阻的阻值变化，输出的电压值也随温度变化。通过设定一个保护电压值，在电压触发到保护电压值时，触发电机保护性停机。
2、有些方案用三极管作为开关，来控制触发保护。但是，由于三极管的基极电压是连续变化的，三极管饱和状态到截止状态和截止状态到饱和状态都需要经历放大区，因此，保护点触发保护停机和恢复停机的温度值虽不是同一个值，但差值很小，会造成电机重启频率比较大，对电机的损坏比较大。
针对相关技术中的过温保护电路容易导致设备频繁重启，对设备损害较大的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种过温保护电路及方法、空调器，以至少解决相关技术中的过温保护电路容易导致设备频繁重启，对设备损害较大的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种过温保护电路，该过温保护电路包括：比较器，用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止，温度感应电压跟随目标设备的温度变化而变化；基准电压电路，与比较器相连接，用于根据控制信号的不同值输出对应电压值的基准电压。
进一步地，在控制信号包括不同的第一电平和第二电平、基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压的情况下，基准电压电路包括：电压源；第一分压通路，与电压源和控制信号相连接，在控制信号为第一电平时导通，并在导通时将电压源转换为第一基准电压；第二分压通路，与电压源和控制信号相连接，在控制信号为第二电平时导通，并在导通时将电压源转换为第二基准电压。
进一步地，在比较器包括用于接入基准电压的第一输入端和用于接入温度感应电压的第二输入端的情况下，基准电压电路包括：第一电阻，第一端与比较器的第一输入端相连接，第二端与电压源相连接；第二电阻，第一端与比较器的第一输入端相连接，第二端接地；第三电阻，第一端与比较器的第一输入端相连接，第二端与控制信号相连接；第四电阻，第一端与电压源相连接，第二端与控制信号相连接。
进一步地，过温保护电路还包括：温度感应电路，与目标设备相邻设置，用于感应目标设备的温度以向比较器输出温度感应电压，其中，第一基准电压的电压值由需要停止目标设备时的温度和温度感应电路的温度感应特性曲线决定，第二基准电压的电压值由能够开启目标设备时的温度和温度感应特性曲线决定。
进一步地，温度感应电路包括温度感应元件，温度感应元件与目标设备相邻设置，温度感应元件为负温度系数电阻或正温度系数电阻。
进一步地，过温保护电路还至少包括以下元件之一：第一电容，第一端与比较器的第二输入端相连接，第二端接地；第二电容，第一端与比较器的第一输入端相连接，第二端接地；第三电容，第一端与控制信号相连接，第二端接地。
进一步地，基准电压电路还包括：选择电路，与控制信号相连接，用于根据控制信号选择导通第一分压通路或第二分压通路。
进一步地，过温保护电路还包括：继电器，与目标设备相连接，用于根据控制信号开启或停止目标设备。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种空调器，该空调器包括：电机；本发明的过温保护电路，用于在电机的温度超过第一预设阈值时控制电机停止，并在电机的温度低于第二预设阈值时控制电机开启，其中，第一预设阈值高于第二预设阈值。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种过温保护方法，该方法包括：获取跟随目标设备的温度变化而变化的温度感应电压；将温度感应电压与当前的基准电压进行比较；根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止；根据输出的控制信号将基准电压调节为对应的电压值。
进一步地，控制信号包括不同的第一电平和第二电平，基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压，根据输出的控制信号将基准电压调节为对应的电压值包括：在控制信号为第一电平的情况下，提供第一基准电压；在控制信号为第二电平的情况下，提供第二基准电压。
在本发明实施例中，通过比较器，用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止，温度感应电压跟随目标设备的温度变化而变化；基准电压电路，与比较器相连接，用于根据控制信号的不同值输出对应电压值的基准电压，解决了相关技术中的过温保护电路容易导致设备频繁重启，对设备损害较大的技术问题，由于在设备温度过高导致控制信号变化之后，改变基准电压，使得停机温度和开机温度可以设置不同的温度值，进而实现了防止设备频繁重启的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的过温保护电路的示意图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的过温保护电路的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的温度感应元件的温度特性曲线的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的过温保护电路输出的控制信号的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的过温保护方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请提供了一种过温保护电路的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种可选的过温保护电路的示意图，如图1所示，该过温保护电路包括比较器10和基准电压电路20。
比较器用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号。其中，温度感应电压会跟随目标设备的温度变化而变化，也即，温度感应电压是与目标设备的温度相关的电压，温度感应电压的电压值表征目标设备的温度。比较器将温度感应电压与一个基准电压进行比较，根据温度感应电压的电压值与基准电压的电压值的比较结果输出对应的控制信号，控制信号能够控制目标设备开启或停止。
过温保护电路还包括基准电压电路，基准电压电路与比较器相连接，基准电压电路用于提供向比较器提供基准电压，需要说明的是，基准电压电路输出的基准电压的电压值是可变的，基准电压电路可以根据控制信号的不同值输出不同的电压值，具体而言，在控制信号的值改变时，基准电压电路输出的基准电压的值也发生改变，并且输出的基准电压的电压值为与当前控制信号的值相对应的电压值。
举例而言，比较器如果比较出温度感应电压高于基准电压，则输出高电平的控制信号，高电平用于控制目标设备停止，在控制信号改变为高电平之后，基准电压相应的变为控制信号为高电平时对应的电压值，例如，基准电压的电压值改变为目标设备在80℃时对应的温度感应电压的电压阈值V80℃；比较器如果比较出温度感应电压未超过基准电压，则输出低电平的控制信号，低电平用于控制目标设备开启，在控制信号改变为低电平之后，基准电压相应的变为控制信号为低电平时对应的电压值，例如，基准电压的电压值改变为目标设备在100℃时对应的温度感应电压的电压阈值V100℃。
上述举例的具体实施方式的工作原理为：在控制信号为低电平时，目标设备正常运行，基准电压为V100℃；在目标设备的温度超过100℃之后，输出的控制信号变为高电平，目标设备停止运行，且基准电压改变为V80℃，在目标设备停止运行的状态下，只要目标设备的温度高于80℃，温度感应电压的值会高于V80℃，比较器的输出仍然为高电平，只有在目标设备的温度降到80℃以下时，比较器的输出会变为低电平，低电平的控制信号控制目标设备正常运行，基准电压又改变为V100℃，如此反复。
具体的，控制信号的值与基准电压的值的具体对应关系是预先设定的，基准电压电路可以通过自身的具体电路结构实现不同的输入(控制信号的不同值)对应不同的输出(基准电压的不同电压值)，也可以通过如处理器等逻辑器件对输入信号进行处理，确定输出的值。也即，控制信号的值与基准电压的值的具体对应关系可以是根据基准电压电路的具体电路结构确定的，也可以是通过如处理器等逻辑器件内预先设定的代码确定的。
作为上述实施例的一个可选实施例，基准电压电路可以通过自身的具体电路结构实现不同的输入对应不同的输出。以控制信号包括不同的第一电平和第二电平、基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压为例，基准电压电路的具体电路结构可以包括：
电压源；第一分压通路，与电压源和控制信号相连接，在控制信号为第一电平时导通，并在导通时将电压源转换为第一基准电压；第二分压通路，与电压源和控制信号相连接，在控制信号为第二电平时导通，并在导通时将电压源转换为第二基准电压。
也即，基准电压电路通过输入的控制信号的值选通对应的分压通路，以达到根据控制信号的变化改变输出的电压值的技术效果。
可选的，基准电压电路还可以包括选择电路，选择电路与控制信号相连接，通过选择电路根据控制信号选择导通不同的电路以输出不同的电压值。
或者，可选的，可以根据基准电压电路的具体结构达到选择不同分压通路的效果，如图2所示，基准电压电路的具体结构可以如下：
比较器可以是U501-A型号的元器件，比较器的VCC引脚5接电压源VOUT，比较器的GND引脚4接地。比较器的输出端1接F/S，F/S为用于控制目标设备开启或停止的信号，比较器的第一输入端3用于接入基准电压，比较器的第二输入端2用于接入温度感应电压VTS。
基准电压电路包括：第一电阻R1，第一端与比较器的第一输入端3相连接，第二端与电压源VOUT相连接；第二电阻R2，第一端与比较器的第一输入端3相连接，第二端接地；第三电阻RF，第一端与比较器的第一输入端3相连接，第二端与控制信号(也即比较器的输出端1)相连接；第四电阻RU，第一端与电压源VOUT相连接，第二端与控制信号相连接。
上述具体实施方式提供的过温保护电路中，在第一电平为高电平、第二电平为低电平的情况下，第一分压通路包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻RF，第四电阻RU，第二分压通路包括第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻RF。
其中，在第一分压通路导通时，提供的第一基准电压的电压值V1为：
在第二分压通路导通时，提供的第二基准电压的电压值V2为：
第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻RF，第四电阻RU的阻值可以根据第一基准电压和第二基准电压的值确定。
可选的，过温保护电路还可以包括温度感应电路，温度感应电路与目标设备相邻设置，用于感应目标设备的温度以向比较器输出温度感应电压，其中，第一基准电压的电压值由需要停止目标设备时的温度和温度感应电路的温度感应特性曲线决定，第二基准电压的电压值由能够开启目标设备时的温度和温度感应特性曲线决定。进一步地，温度感应电路可以包括温度感应元件，温度感应元件与目标设备相邻设置，温度感应元件可以是负温度系数电阻NTC或正温度系数电阻PTC。以目标设备为空调器的电机为例，在电机运行时，智能功率模块IPM的发热较大，可以将温度感应元件设置在IPM上，例如，设置在散热片上或者其它离IPM较近的位置，如高压集成电路(High Voltage Integrated Circuit，简称HVIC)上。
以NTC设置在HVIC上为例，在HVIC的温度THVIC变化时，输出的温度感应电压VTS(Temperature Sensing Voltage)也随之变化，其温度特性曲线关系如图3所示，其关系式为：
VTS(V)＝0.0192*THVIC(℃)0.31±0.19 公式3
其中，工艺变化导致VTS的误差为±0.19V，转换为温度时等效于±10℃。但是，同一个NTC其误差不变，也即，温度特性曲线的斜率不变，图3中示出了三条斜率相等的线，分别为误差为-0.19V时的曲线Min，误差为0V时的曲线Typ，误差为0.19V时的曲线Max。
NTC是热感测单元(TSU)，热感测单元采用与晶体管MOSFET相似的温度技术，温度上升1℃时，热感测单元的一端Vbe便下降2mV，MOSFET的温度和HVIC温度之间存在延时，在负载阶跃变化等瞬态条件下，当温度急剧上升时，很难迅速做出响应。虽然TSU的使用存在限制，但是能够增强系统可靠性。可选的，若已知环境温度(如通过系统中的NTC)，则可通过测量VTS以在电机开始工作前确定误差，以进行相应的误差补偿。
以第一基准电压为100℃时对应的电压阈值，第二基准电压为80℃时对应的电压阈值为例，在VTS为2.230V时，对应THVIC为100℃，在VTS为1.846V时，对应THVIC为80℃，第一基准电压与第二基准电压之差△VTS＝0.384V，温度差△THVIC＝20℃，如图4所示，在VTS输出为图4中所示的曲线时，比较器的输出电压V0为图4中的波形。该实施例中的比较器能够实现滞环的效果，该实施例提供的比较器的输出F/S可以设置为低电平有效，微处理单元MCU用于读取该信号。基于此信号，MCU用于可用于禁止或使能脉宽调制信号PWM的输出，也即，能够控制设备停止或开启。
根据上面确定的第一基准电压与第二基准电压，和公式1、公式2，可以确定第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻RF，第四电阻RU的阻值。由于公式1和公式2构成的两个方程式中存在四个变量，因此可以根据需要设置先两个变量。例如，电压源VOUT为5V，RU是电压源VOUT的上拉电阻，可选择10kΩ，考虑到VTS最高电压为2.230V，低于电压源VOUT的一半，且R1必须大于R2，R2可以设置为1kΩ。解公式得R1＝1364Ω，RF＝3952Ω。而实际的标准电阻值的近似值为1.37kΩ和3.92kΩ，由这两个电阻值可得，实际的第一基准电压为2.225V，对应于99.7℃，实际的第二基准电压为1.839V，对应于79.6℃。
可选的，如图2所示，过温保护电路还可以至少包括以下滤波电容之一：第一电容C1，第一端与比较器的第二输入端2相连接，第二端接地；第二电容C2，第一端与比较器的第一输入端3相连接，第二端接地；第三电容C3，第一端与控制信号相连接，第二端接地。
若电机控制器空间满足要求，可以采用带有滞环特性的继电器来实现此电机在保护停机后，电机温度降低一定值后恢复重启。可选的，过温保护电路还可以包括继电器，继电器与目标设备相连接，用于根据控制信号开启或停止目标设备。
该实施例提供的过温保护电路用于根据目标设备的温度对目标设备进行控制，目标设备可以是空调机的电机等，检测的温度可以是目标设备本身的运行温度。该实施例提供的过温保护电路能够实现滞环的功能，具体的，通过设定保护停机的电压值与恢复重启的电压值不是同一个值，来使得保护停机时的第一温度阈值与恢复重启时的第二温度阈值不是同一个值，在电机温度超过第一温度阈值触发保护性的停机后，将温度阈值调节为第二温度阈值，在电机温度到达第二温度阈值之后才恢复触发电机开启运行，通过该实施例提供的过温保护电路，使得温度保护具有滞环效应，可以有效的减小电机重启频率，保护电机，增加电机运行的可靠性，减小电机损坏。
可选的，图2所示的电路可以是一次性可编程OTP(One Time Programable)电路。
本发明实施例还提供了一种空调器。
该空调器包括电机和本发明实施例提供的过温保护电路，其中，过温保护电路用于在电机的温度超过第一预设阈值时控制电机停止，并在电机的温度低于第二预设阈值时控制电机开启，其中，第一预设阈值高于第二预设阈值。
本发明实施例还提供了一种过温保护方法。
图5是根据本发明实施例的一种可选的过温保护方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，获取跟随目标设备的温度变化而变化的温度感应电压；
步骤S102，将温度感应电压与当前的基准电压进行比较；
步骤S103，根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止；
步骤S104，根据输出的控制信号将基准电压调节为对应的电压值。
该实施例通过比较器，用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中，控制信号用于控制目标设备开启或停止，温度感应电压跟随目标设备的温度变化而变化；基准电压电路，与比较器相连接，用于根据控制信号的不同值输出对应电压值的基准电压，解决了相关技术中的过温保护电路容易导致设备频繁重启，对设备损害较大的技术问题，进而实现了防止设备频繁重启的技术效果。
可选的，在控制信号包括不同的第一电平和第二电平，基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压的情况下，根据输出的控制信号将基准电压调节为对应的电压值包括：在控制信号为第一电平的情况下，提供第一基准电压；在控制信号为第二电平的情况下，提供第二基准电压。
需要说明的是，在附图的流程图虽然示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
上述本申请实施例的顺序不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。
其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种过温保护电路，其特征在于，包括：
比较器，用于将目标设备的温度感应电压与基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，其中，所述控制信号用于控制所述目标设备开启或停止，所述温度感应电压跟随所述目标设备的温度变化而变化；
基准电压电路，与所述比较器相连接，用于根据所述控制信号的不同值输出对应电压值的所述基准电压；
其中，在所述控制信号包括不同的第一电平和第二电平、所述基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压的情况下，所述基准电压电路包括：电压源；第一分压通路，与所述电压源和所述控制信号相连接，在所述控制信号为所述第一电平时导通，并在导通时将所述电压源转换为所述第一基准电压；第二分压通路，与所述电压源和所述控制信号相连接，在所述控制信号为所述第二电平时导通，并在导通时将所述电压源转换为所述第二基准电压。
2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，在所述比较器包括用于接入所述基准电压的第一输入端和用于接入所述温度感应电压的第二输入端的情况下，所述基准电压电路包括：
第一电阻，第一端与所述比较器的第一输入端相连接，第二端与所述电压源相连接；
第二电阻，第一端与所述比较器的第一输入端相连接，第二端接地；
第三电阻，第一端与所述比较器的第一输入端相连接，第二端与所述控制信号相连接；
第四电阻，第一端与所述电压源相连接，第二端与所述控制信号相连接。
3.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路还包括：
温度感应电路，与所述目标设备相邻设置，用于感应所述目标设备的温度以向所述比较器输出所述温度感应电压，
其中，所述第一基准电压的电压值由需要停止所述目标设备时的温度和所述温度感应电路的温度感应特性曲线决定，所述第二基准电压的电压值由能够开启所述目标设备时的温度和所述温度感应特性曲线决定。
4.根据权利要求3所述的过温保护电路，其特征在于，所述温度感应电路包括温度感应元件，所述温度感应元件与所述目标设备相邻设置，所述温度感应元件为负温度系数电阻或正温度系数电阻。
5.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路还至少包括以下元件之一：
第一电容，第一端与所述比较器的第二输入端相连接，第二端接地；
第二电容，第一端与所述比较器的第一输入端相连接，第二端接地；
第三电容，第一端与所述控制信号相连接，第二端接地。
6.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述基准电压电路还包括：
选择电路，与所述控制信号相连接，用于根据所述控制信号选择导通所述第一分压通路或所述第二分压通路。
7.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路还包括：
继电器，与所述目标设备相连接，用于根据所述控制信号开启或停止所述目标设备。
8.一种空调器，其特征在于，包括：
电机；
权利要求1至7中任一项所述的过温保护电路，用于在所述电机的温度超过第一预设阈值时控制所述电机停止，并在所述电机的温度低于第二预设阈值时控制所述电机开启，其中，所述第一预设阈值高于所述第二预设阈值。
9.一种过温保护方法，其特征在于，包括：
获取跟随目标设备的温度变化而变化的温度感应电压；
将所述温度感应电压与当前的基准电压进行比较；
根据比较结果输出控制信号，其中，所述控制信号用于控制所述目标设备开启或停止；
根据输出的所述控制信号将所述基准电压调节为对应的电压值；
其中，所述控制信号包括不同的第一电平和第二电平，所述基准电压包括电压值不同的第一基准电压和第二基准电压，根据输出的所述控制信号将所述基准电压调节为对应的电压值包括：
在所述控制信号为所述第一电平的情况下，提供所述第一基准电压；
在所述控制信号为所述第二电平的情况下，提供所述第二基准电压。
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