CN108054728A - 一种电流保护装置、压缩机电路及其电流保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流保护装置、压缩机电路及其电流保护方法，其中，该电流保护装置包括：采样电路(1)，用于采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压；负向电流检测电路(2)，用于检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理；正向电流检测电路(3)，用于检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。本发明的方案，可以克服现有技术中成本高、波形易畸变和保护可靠性差等缺陷，实现成本低、波形不易畸变和保护可靠性好的有益效果。

Description

一种电流保护装置、压缩机电路及其电流保护方法

技术领域

本发明属于电流保护技术领域，具体涉及一种电流保护装置、压缩机电路及其电流保护方法，尤其涉及一种单电阻采样及双向保护电路、具有该电路的压缩机电路、以及该压缩机电路的电流保护方法。

背景技术

目前压缩机采样电路以三电阻采样为主，通过在驱动压缩机的IPM(IntelligentPower Module，即智能功率模块)下桥臂串联几毫欧的采样电阻，获得对应的电压，再经过运算放大电路，经过方向调整，将电压值采集到主控芯片中，进行运算。但是采样电阻的成本较高，同时三电阻采样需要4路运放，因此成本较高，而单电阻采样只需一个采样电阻和2路运放，均有成本低的优势。虽然单电阻采样已经开始应用，但是单电阻采样信号波形复杂，存在同一信号多个电平的情况，且采样的频率也比较高，容易被干扰，导致反馈信号畸变从而导致压缩机电流波形畸变严重。由于压缩机电流是正弦波，存在正负电流，在保护电路中，通常是正电流检测而实际工作中，第一个过电流既可能出现在正电流，也可能出现在负正电流。

现有技术中，存在成本高、波形易畸变和保护可靠性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种电流保护装置、压缩机电路及其电流保护方法，以解决现有技术中在压缩机电路的第一个过电流出现在负电流时无法有效保护导致保护可靠性差的问题，达到提升保护可靠性的效果。

本发明提供一种电流保护装置，包括：采样电路、负向电流检测电路和正向电流检测电路；其中，所述采样电路，用于采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压；所述负向电流检测电路，用于检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理；所述正向电流检测电路，用于检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。

可选地，还包括：滤波电路和运放电路中的至少之一；其中，所述滤波电路，用于对所述采样电压进行滤波处理；和/或，所述运放电路，用于对所述采样电压进行运算和/或放大处理；其中，所述负向电流检测电路和/或所述正向电流检测电路检测的所述采样电压，包括：经所述滤波电路和/或所述运放电路处理后的采样电压。

可选地，其中，当该装置还包括滤波电路和运放电路时，所述滤波电路设置于所述采样电路与所述运放电路之间；所述采样电路，包括：采样电阻；所述采样电压为所述采样电阻两端的电压；其中，所述采样电阻第一端的电压，经所述滤波电路后送入所述运放电路的第一同相输入端；所述采样电阻第二端的电压，经设定的调节电路后送入所述运放电路的第一反相输入端；所述运放电路的第一输出端输出经运算和/或放大处理后的采样电压至所述负向电流检测电路或所述正向电流检测电路；和/或，所述滤波电路，包括：第一级滤波电路和第二级滤波电路；其中，所述第一级滤波电路和所述第二级滤波电路中的至少之一，包括：RC滤波电路。

可选地，还包括：反馈电路、分压电路和输出电路中的至少之一；其中，所述反馈电路，用于对经所述运放电路运算和/或放大后的采样电压进行进一步放大，得到输出至所述负向电流检测电路或所述正向电流检测电路的采样电压；和/或，所述分压电路，设置于所述运放电路的第二同相输入端，用于对输入至所述运放电路中的采样电压进行分压处理，得到所述IPM所在主板电路的主控芯片供电电压的中值电压；和/或，所述输出电路，用于对经所述反馈电路进一步放大后的采样电压输送至所述IPM所在主板电路的主控芯片中进行进一步采样。

可选地，其中，当该装置还包括调节电路时，所述调节电路，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻和所述第二分压电阻，串联在所述采样电阻第二端与所述运放电路的第二同相输入端之间；其中，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的阻值之和，与所述滤波电路的RC滤波电路中滤波电阻的阻值之和相等；和/或，所述反馈电路，包括：第一反馈电阻和/或第二反馈电阻；其中，所述第一反馈电阻，设置于所述运放电路的第二输出端与第一反相输入端之间；所述第二反馈电阻，设置于所述运放电路的第二反相输入端、第二输出端与第一同相输入端之间；和/或，所述输出电路，包括：第一限流电阻、第一下拉电阻、第一滤波电容和第一二极管；其中，所述第一限流电阻的第一连接端，分别与所述运放电路的第一输出端、所述第一下拉电阻、所述负向电流检测电路、以及所述正向电流检测电路连接；所述第一限流电阻的第二连接端，分别与所述第一二极管的阳极、第一滤波电容和所述IPM所在主板电路的主控芯片的采样端连接。

可选地，所述负向电流检测电路，包括：第二限流电阻、负向阈值设定模块和第一比较器；其中，所述第二限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第一比较器的反相输入端之间；其中，当该装置还包括运放电路时，所述第二限流电阻，连接在所述运放电路的第一输出端与所述第一比较器的反相输入端之间；所述负向阈值设定模块，设置于所述第一比较器的同相输入端，用于设定所述负向电压阈值；所述第一比较器，用于对其反相输入端输入的采样电压与同相输入端设定的所述负向电压阈值进行比较；若其反相输入端输入的采样电压超过所述负向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；若其反相输入端输入的采样电压未超过所述负向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行；和/或，所述正向电流检测电路，包括：第三限流电阻、正向阈值设定模块和第二比较器；其中，所述第三限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第二比较器的同相输入端之间；其中，当该装置还包括运放电路时，所述第三限流电阻，连接在所述运放电路的第一输出端与所述第二比较器的同相输入端之间；所述正向阈值设定模块，设置于所述第二比较器的反相输入端，用于设定所述正向电压阈值；所述第二比较器，用于对其同相输入端输入的采样电压与反相输入端设定的所述正向电压阈值进行比较；若其同相输入端输入的采样电压超过所述正向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；若其同相输入端输入的采样电压未超过所述正向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行；和/或，所述负向过流保护处理、所述正向过流保护处理中的至少之一，包括：关断待保护IPM的控制端的控制信号。

可选地，所述负向电流检测电路，还包括：第一上拉电阻和第二二极管中的至少之一；其中，所述第一上拉电阻，连接在所述第一比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；和/或，所述第二二极管的阳极，与所述第一比较器的输出端连接；所述第二二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接；和/或，所述正向电流检测电路，还包括：第二上拉电阻和第三二极管中的至少之一；其中，所述第二上拉电阻，连接在所述第二比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；和/或，所述第三二极管的阳极，与所述第二比较器的输出端连接；所述第三二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接。

可选地，在待保护IPM的控制端，还设有第二下拉电阻；所述第二下拉电阻，连接于所述第二二极管的阴极和/或所述第三二极管的阴极；和/或，所述负向阈值设定模块，包括：第三分压电阻、第四分压电阻和第二滤波电容；其中，所述第三分压电阻，连接在所述第二比较器的同相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；所述第四分压电阻与所述第二滤波电容，并联在所述第二比较器的同相输入端与地之间；和/或，所述正向阈值设定模块，包括：第五分压电阻、第六分压电阻和第三滤波电容；其中，所述第五分压电阻，连接在所述第三比较器的反相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；所述第六分压电阻与所述第三滤波电容，并联在所述第三比较器的反相输入端与地之间。

与上述电流保护装置相匹配，本发明另一方面提供一种压缩机电路，包括：以上所述的电流保护装置。

与上述压缩机电路相匹配，本发明再一方面提供一种压缩机电路的电流保护方法，包括：通过所述采样电路，采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压；以及，通过所述负向电流检测电路，检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理；通过所述正向电流检测电路，检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。

本发明的方案，通过对采样信号进行了二级滤波处理，使得信号中干扰成分降到非常低，参与运放的信号更加接近实际的电压，使得单电阻采样电路中压缩机电流表波形较好。

进一步，本发明的方案，通过增加负电流检测电路，结合正电流检测电路，无论第一个过电流出现在正电流还是负电流，均能够有效保护。

进一步，本发明的方案，通过使放大后的采样电压经过限流电阻后进入主芯片进行采样，同时连接正电流保护电路及负电流保护电路，正负电流保护电路后端设置上拉电阻，确保稳定性；解决在压缩机电路的第一个过电流出现在负电流时无法及时保护的问题，达到可以更加及时地对过电流进行保护的技术效果。

由此，本发明的方案，通过增加负电流检测电路，当压缩机电路的第一个过电流出现在负电流时可以有效保护，解决现有技术中在压缩机电路的第一个过电流出现在负电流时无法有效保护导致保护可靠性差的问题，从而，克服现有技术中成本高、波形易畸变和保护可靠性差的缺陷，实现成本低、波形不易畸变和保护可靠性好的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为一种单电阻采样方案的结构示意图；

图2为另一种单电阻采样方案的结构示意图；

图3为本发明的电流保护装置的一实施例的结构示意图；

图4为本发明的电流保护装置中单电阻采样电路的第一部分的一实施例的结构示意图；

图5为本发明的电流保护装置中单电阻采样电路的第二部分的一实施例的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-采样电路；2-负向电流检测电路；3-正向电流检测电路；4-滤波电路；5-运放电路；6-调节电路；7-反馈电路；8-分压电路；9-输出电路；10-负向阈值设定模块；11-正向阈值设定模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示的一种单电阻采样方案。压缩机电流经过采样电阻Rs后，在采样电阻Rs上会存在一个电压，直接采样并将采样电压反馈到IPM模块本身的保护端口OCP(电压高于0.5V即进入保护状态)，此种方法简单。但是由于采样电压低，电磁环境复杂，存在经常误动作的情况，因为采样电压经常受到干扰，导致出现采样电压出现较大的扰动，从而在电磁环境恶劣的情况下，干扰经常将低电平短时拉高而导致误动作。

参见图2所示的另一种单电阻采样方案2。此方案有两个弊端，电流I经过采样电阻R39后，再经电阻R35和R36将R39两端的电压送到运放(即运算放大电路U4)的+IN2和-IN2，参与运算后由OUT2端输出放大电压，分成两路。一路放大电压经过电阻R21后进入主芯片，进行实时采样。另一路放大电压经过电阻R28后，参与比较器U3-8，进行比较运算，当经过电阻R28后的电压小于比较器的负端电压时，比较器U3-8输出低电平并输入给IPM的OCP脚(例如：图2中的OC脚)，IPM仍然是正常运行状态；当经过电阻R28后的电压大于负端电压时，比较器U3-8输出高电平并输入给IPM的OCP脚，IPM进入保护状态。其中，由于采样电阻R39两端的电压非常低，未经过滤波处理，直接送到运放端口进行运算，在恶劣工况下采样信号干扰较大，会使得采样后的波形出现较大的失真，从而使得电流波形出现畸变；二是采样只有正电流保护，也就是在电流正向过大时，能够进行正常的保护，但是压缩机电流是正弦波，同时存在负向电流，在负电流出现过大时，并不能有效的进行保护。

根据本发明的实施例，提供了一种电流保护装置，如3所示本发明的电流保护装置的结构示意图。该电流保护装置可以包括：采样电路1、负向电流检测电路2和正向电流检测电路3。

在一个可选例子中，所述采样电路1，可以用于采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压。

在一个可选例子中，所述负向电流检测电路2，可以用于检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理。

例如：由于采用了负电流检测电路，因此无论第一个过电流出现在正电流还是负电流，均能够有效保护。

例如：参见图5所示的例子，该单电阻采样电路，增加了负电流检测功能，也就是R15、R16、R17、U2-A、R18、R19、D2组成的负向电流检测电路。在第一个过电流出现在负电流时，能够及时进行保护，避免出现过电流损伤压缩机和功率器件的情况。

可选地，所述负向电流检测电路2，可以包括：第二限流电阻(例如：图5中的电阻R15)、负向阈值设定模块10和第一比较器(例如：图5中的U2-A)。

在一个可选具体例子中，所述第二限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第一比较器的反相输入端之间。

在一个可选具体例子中，当该装置还可以包括运放电路5时，所述第二限流电阻，连接在所述运放电路5的第一输出端与所述第一比较器的反相输入端之间。例如：所述第二限流电阻的第一连接端，与所述运放电路5的第一输出端连接。所述第二限流电阻的第二连接端，与所述第一比较器的反相输入端连接。

在一个可选具体例子中，所述负向阈值设定模块10，设置于所述第一比较器的同相输入端，可以用于设定所述负向电压阈值。

在一个可选具体例子中，所述第一比较器，可以用于对其反相输入端输入的采样电压与同相输入端设定的所述负向电压阈值进行比较；若其反相输入端输入的采样电压超过所述负向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；若其反相输入端输入的采样电压未超过所述负向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行。

例如：从R15往上部分为负电流保护电路，R16和R17经过分压，产生对应的保护值，经过比较器U2-A的比较，当折算后的电压不高于R16和R17经过分压的电压时，比较器U2-A输出低电平，不会出现保护现象；当折算后的电压高于R16和R17经过分压的电压时，比较器U2-A输出高电平，出现保护现象。

由此，通过限流电阻、负向阈值设定模块和比较器的配合设置，实现负向电流保护，结构简单，且可靠性高。

可选地，所述负向电流检测电路2，还可以包括：第一上拉电阻(例如：图5中的电阻R18)和第二二极管(例如：图5中的二极管D2)中的至少之一。

在一个可选具体例子中，所述第一上拉电阻，连接在所述第一比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间。

例如：R18和R19为上拉电阻，当某一路比较器出现保护，由低电平变为高电平的时候，上拉电阻可以更快更有效的将电平拉高。

在一个可选具体例子中，所述第二二极管的阳极，与所述第一比较器的输出端连接。所述第二二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接。

例如：D2、D3为单向二极管，确保正向导通同时反向截止，若没有这两个二极管，则在保护信号拉高时，会被另一路拉低，因无法出现高电平而无法保护。

由此，通过上拉电阻，可以在比较器基于负向采样电压输出高电平时提升电平变换速度，进而提升负向保护效率，可靠性高。

可选地，所述负向阈值设定模块10，可以包括：第三分压电阻(例如：图5中的电阻R16)、第四分压电阻(例如：图5中的电阻R17)和第二滤波电容(例如：图5中的电容C6)。

在一个可选具体例子中，所述第三分压电阻，连接在所述第二比较器的同相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间。

在一个可选具体例子中，所述第四分压电阻与所述第二滤波电容，并联在所述第二比较器的同相输入端与地之间。

由此，通过设置负向电压阈值，可以灵活、且可靠地根据实际需求设置保护阈值，进而提升保护的灵活性和通用性。

在一个可选例子中，所述正向电流检测电路3，可以用于检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。

由此，通过采样电路、负向电流检测电路和正向电流检测电路的配合设置，可以对待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流进行双向保护，且结构简单、保护可靠性高。

可选地，所述正向电流检测电路3，可以包括：第三限流电阻(例如：图5中的电阻R12)、正向阈值设定模块11和第二比较器(例如：图5中的U2-B)。

在一个可选具体例子中，所述第三限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第二比较器的同相输入端之间。

在一个可选具体例子中，当该装置还可以包括运放电路5时，所述第三限流电阻，连接在所述运放电路5的第一输出端与所述第二比较器的同相输入端之间。例如：所述第三限流电阻的第一连接端，与所述运放电路5的第一输出端连接。所述第三限流电阻的第二连接端，与所述第二比较器的同相输入端连接。

在一个可选具体例子中，所述正向阈值设定模块11，设置于所述第二比较器的反相输入端，可以用于设定所述正向电压阈值。

在一个可选具体例子中，所述第二比较器，可以用于对其同相输入端输入的采样电压与反相输入端设定的所述正向电压阈值进行比较；若其同相输入端输入的采样电压超过所述正向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；若其同相输入端输入的采样电压未超过所述正向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行。

例如：从R12往下部分为正电流保护电路，R13和R14经过分压，产生对应的保护值，经过比较器U2-B的比较，当折算后的电压不高于R13和R14经过分压的电压时，比较器U2-B输出低电平，不会出现保护现象；当折算后的电压高于R13和R14经过分压的电压时，比较器U2-B输出高电平，出现保护现象。

由此，通过限流电阻、正向阈值设定模块和比较器的配合设置，实现正向电流保护，结构简单，且可靠性高。

可选地，所述负向过流保护处理、所述正向过流保护处理中的至少之一，可以包括：关断待保护IPM的控制端的控制信号。

由此，通过关断待保护IPM的控制端的控制信号，可以保证过电流时IPM的安全性，且控制方式简便、可靠。

可选地，所述正向电流检测电路3，还可以包括：第二上拉电阻(例如：图5中的电阻R19)和第三二极管(例如：图5中的二极管D3)中的至少之一。

在一个可选具体例子中，所述第二上拉电阻，连接在所述第二比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间。

在一个可选具体例子中，所述第三二极管的阳极，与所述第二比较器的输出端连接。所述第三二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接。

由此，通过上拉电阻，可以在比较器基于正向采样电压输出高电平时提升电平变换速度，进而提升正向保护效率，可靠性高。

可选地，在待保护IPM的控制端，还设有第二下拉电阻(例如：图5中的电阻R20)。所述第二下拉电阻，连接于所述第二二极管的阴极和/或所述第三二极管的阴极。

由此，通过在待保护IPM的控制端设置下拉电阻，可以更好地保证IPM控制端的控制信号的安全性和可靠性。

可选地，所述正向阈值设定模块11，可以包括：第五分压电阻(例如：图5中的电阻R13)、第六分压电阻(例如：图5中的电阻R14)和第三滤波电容(例如：图5中的电容C5)。

在一个可选具体例子中，所述第五分压电阻，连接在所述第三比较器的反相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间。

在一个可选具体例子中，所述第六分压电阻与所述第三滤波电容，并联在所述第三比较器的反相输入端与地之间。

由此，通过设置正向电压阈值，可以灵活、且可靠地根据实际需求设置保护阈值，进而提升保护的灵活性和通用性。

在一个可选实施方式中，还可以包括：滤波电路4和运放电路5中的至少之一。

在一个可选例子中，所述滤波电路4，可以用于对所述采样电压进行滤波处理。

例如：参见图4所示的例子，该单电阻采样电路，对采样信号进行了1～2级的滤波处理，也就是R1、R2、R3、C1、C2组成的两级滤波电路，能使得干扰能有效地滤掉，避免因干扰而导致电流波形严重畸变。

例如：由于对采样信号进行了二级滤波处理，使得信号中干扰成分降到非常低，参与运放的信号更加接近实际的电压，使得单电阻采样电路中压缩机电流表波形较好。

由此，通过滤波电路，可以滤除初次采样得到的采样电压中的谐波信号，提升采样电压的纯度，进而提升双向保护处理的精准性和可靠性。

可选地，所述滤波电路4，可以包括：第一级滤波电路和第二级滤波电路。

其中，所述第一级滤波电路和所述第二级滤波电路中的至少之一，可以包括：RC滤波电路。

例如：参见图4，所述第一级滤波电路，可以包括：电阻R2和电容C1。所述第二级滤波电路，可以包括：电阻R3和电容C2。

例如：采样信号为极低电压的信号，在实际电路中很容易受到干扰，在采样到运放脚之间引入2级滤波，其中R2、C1为第一级滤波，R3、C2为第二级滤波。

由此，通过两级滤波，可以提升对采样电压滤波处理的精准性和可靠性。

在一个可选例子中，所述运放电路5(例如：图4中的运算放大器U1)，可以用于对所述采样电压进行运算和/或放大处理。

其中，所述负向电流检测电路2和/或所述正向电流检测电路3检测的所述采样电压，可以包括：经所述滤波电路4和/或所述运放电路5处理后的采样电压。

例如：如图4所示，逆变桥下桥臂IGBT发射极电流I经过采样电阻R1，对采样电阻R1两端的电压进行采样，将采样的值(例如：采样电阻R1采样得到的电压)送入运放U1(即图4中的运放U1)的+IN2和-IN2脚。

由此，通过运放电路，可以对初次采样得到的采样电压，或将滤波电路处理后的采样电压进行运算和/或放大处理，进而为双向保护电路提供更加精准和可靠的采样电压，以更好地提升双向保护的可靠性和安全性。

其中，当该装置还可以包括滤波电路4和运放电路5时，所述滤波电路4设置于所述采样电路1与所述运放电路5之间。

可选地，所述采样电路1，可以包括：采样电阻。所述采样电压为所述采样电阻两端的电压。

在一个可选具体例子中，所述采样电阻第一端的电压，经所述滤波电路4后送入所述运放电路5的第一同相输入端(例如：图4中U1的+IN2端)。所述采样电阻第二端的电压，经设定的调节电路6(例如：图4中的电阻R4和电阻R5)后送入所述运放电路5的第一反相输入端(例如：图4中U1的-IN2端)。所述运放电路5的第一输出端(例如：图4中U1的OUT2端)输出经运算和/或放大处理后的采样电压至所述负向电流检测电路2或所述正向电流检测电路3。

例如：通过优化的元器件组合，使得单电阻采样电路的波形得到很大的改善，同时双向保护电路更加及时的对过电流进行保护。

由此，通过采样电路、滤波电路、运放电路和双向保护电路的配合设置，结构简单，且可保证双向保护的及时性和可靠性。

具体的，当该装置还可以包括调节电路6时，所述调节电路6，可以包括：第一分压电阻(例如：图4中的电阻R4)和第二分压电阻(例如：图4中的电阻R5)。该调节电路6，可以作为运放电路5的一部分。

其中，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻，串联在所述采样电阻第二端与所述运放电路5的第二同相输入端之间。

进一步地，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的阻值之和，与所述滤波电路4的RC滤波电路中滤波电阻的阻值之和相等。

例如：图4中的电阻R4和电阻R5的阻值之和，可以与图4中电阻R2和电阻R3的阻值之后相等。

由此，通过调节电路，可以为运放电路的第一反相输入端提供精准而可靠的输入电压，且输入方式简便。

在一个可选实施方式中，还可以包括：反馈电路7、分压电路8和输出电路9中的至少之一。

在一个可选例子中，所述反馈电路7(例如：图4中的电阻R6和/或电阻R7)，可以用于对经所述运放电路5运算和/或放大后的采样电压进行进一步放大，得到输出至所述负向电流检测电路2或所述正向电流检测电路3的采样电压。

由此，通过反馈电路，可以进一步放大运放电路对采样电压的处理结构，提升运放电路对采样电压处理的精准性和可靠性。

可选地，所述反馈电路7，可以包括：第一反馈电阻和/或第二反馈电阻。

在一个可选具体例子中，所述第一反馈电阻(例如：图4中的电阻R6)，设置于所述运放电路5的第二输出端与第一反相输入端之间。

在一个可选具体例子中，所述第二反馈电阻(例如：图4中的电阻R7)，设置于所述运放电路5的第二反相输入端(例如：图4中U1的-IN1端)、第二输出端(例如：图4中U1的OUT1端)与第一同相输入端之间。

例如：参见图4，R6、R7为对应反馈电阻，参与将采样电压的放大，得到电压V1。

由此，通过反馈电阻进行反馈，反馈方式简便，且反馈结果的可靠性高。

在一个可选例子中，所述分压电路8(例如：图4中的电阻R8、电阻R9和电容C3)，设置于所述运放电路5的第二同相输入端(例如：图4中U1的+IN1端)，可以用于对输入至所述运放电路5中的采样电压进行分压处理，得到所述IPM所在主板电路的主控芯片供电电压的中值电压。

例如：参见图4，R8和R9通过分压，产生主芯片供电电压的中值电压。

由此，通过分压电路，可以为IPM中主控芯片提供供电电压，结构简单，且可靠性高、安全性好。

在一个可选例子中，所述输出电路9，可以用于对经所述反馈电路7进一步放大后的采样电压输送至所述IPM所在主板电路的主控芯片中进行进一步采样。

由此，通过输出电路，可以为IPM中主芯片输出采样电压，结构简单，且输出便捷性好。

可选地，所述输出电路9，可以包括：第一限流电阻(例如：图5中的电阻R11)、第一下拉电阻(例如：图5中的电阻R10)、第一滤波电容(例如：图5中的电容C4)和第一二极管(例如：图5中的二极管D1)。

其中，所述第一限流电阻的第一连接端，分别与所述运放电路5的第一输出端、所述第一下拉电阻、所述负向电流检测电路2、以及所述正向电流检测电路3连接。所述第一限流电阻的第二连接端，分别与所述第一二极管的阳极、第一滤波电容和所述IPM所在主板电路的主控芯片的采样端连接。

例如：如图5所示，放大后的电压V1经过R11后，进入主芯片(例如：所述IPM所在主板电路的主控芯片)进行采样，这段过程需要有一个下拉电阻R10和一个滤波电容C4。

这里，因为控制电路需要实时了解IPM工作状态，从而实时调整控制的PWM，所以需要对进入主芯片的电压进行采样。其中，放大后的电压V1经过R11后进入主芯片的采样，可以包括：将采样电压反馈给主控芯片。

由此，通过限流电阻、下拉电阻、滤波电容和二极管的配合，为IPM中主芯片输出采样电压，可靠性高、安全性好。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过对采样信号进行了二级滤波处理，使得信号中干扰成分降到非常低，参与运放的信号更加接近实际的电压，使得单电阻采样电路中压缩机电流表波形较好。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电流保护装置的一种压缩机电路。该压缩机电路可以包括：以上所述的电流保护装置。

例如：该压缩机电路，可以包括：IPM；还可以包括：以上所述的电流保护装置。

其中，所述电流保护装置，可以用于根据所述IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流，对所述IPM的控制端进行控制，以对所述IPM进行保护、或使所述IPM正常运行。

在一个可选实施方式中，本发明的方案，通过优化的元器件组合，使得单电阻采样电路的波形得到很大的改善，同时双向保护电路更加及时的对过电流进行保护。

在一个可选例子中，参见图4所示的例子，该单电阻采样电路，对采样信号进行了1～2级的滤波处理，也就是R1、R2、R3、C1、C2组成的两级滤波电路，能使得干扰能有效地滤掉，避免因干扰而导致电流波形严重畸变。

可选地，如图4所示，逆变桥下桥臂IGBT发射极电流I经过采样电阻R1，对采样电阻R1两端的电压进行采样，将采样的值(例如：采样电阻R1采样得到的电压)送入运放U1(即图4中的运放U1)的+IN2和-IN2脚。

进一步地，采样信号为极低电压的信号，在实际电路中很容易受到干扰，在采样到运放脚之间引入2级滤波，其中R2、C1为第一级滤波，R3、C2为第二级滤波。

进一步地，R8和R9通过分压，产生主芯片供电电压的中值电压；R6、R7为对应反馈电阻，参与将采样电压的放大，得到电压V1。

其中，对IPM控制的PWM就是主芯片产生的。电流保护装置可以是待控电路板的一部分，而所述的主芯片就是该电路板的控制芯片。

这样，由于对采样信号进行了二级滤波处理，使得信号中干扰成分降到非常低，参与运放的信号更加接近实际的电压，使得单电阻采样电路中压缩机电流表波形较好。

在一个可选例子中，参见图5所示的例子，该单电阻采样电路，增加了负电流检测功能，也就是R15、R16、R17、U2-A、R18、R19、D2组成的负向电流检测电路。在第一个过电流出现在负电流时，能够及时进行保护，避免出现过电流损伤压缩机和功率器件的情况。

可选地，如图5所示，放大后的电压V1经过R11后，进入主芯片进行采样，这段过程需要有一个下拉电阻R10和一个滤波电容C4。

其中，主芯片进行采样”，可以包括：将采样电压反馈给主控芯片，因为控制电路需要实时了解IPM工作状态，从而实时调整控制的PWM。

可选地，从R12往下部分为正电流保护电路，R13和R14经过分压，产生对应的保护值，经过比较器U2-B的比较，当折算后的电压不高于R13和R14经过分压的电压时，比较器U2-B输出低电平，不会出现保护现象；当折算后的电压高于R13和R14经过分压的电压时，比较器U2-B输出高电平，出现保护现象。

其中，正负向的保护现象，可以包括：压缩机电流是类似正弦波，有正半部分和负半部分，可以设置的保护值指的是数学中的绝对值，例如：设置20A为保护值，以往的正电流保护是指电流大于20A时保护，而小于-20A时就不能保护，而双向保护就是-20A～20A以外的部分就保护。

可选地，从R15往上部分为负电流保护电路，R16和R17经过分压，产生对应的保护值，经过比较器U2-A的比较，当折算后的电压不高于R16和R17经过分压的电压时，比较器U2-A输出低电平，不会出现保护现象；当折算后的电压高于R16和R17经过分压的电压时，比较器U2-A输出高电平，出现保护现象。

可选地，R18和R19为上拉电阻，当某一路比较器出现保护，由低电平变为高电平的时候，上拉电阻可以更快更有效的将电平拉高。

可选地，D2、D3为单向二极管，确保正向导通同时反向截止，若没有这两个二极管，则在保护信号拉高时，会被另一路拉低，因无法出现高电平而无法保护。

这样，由于采用了负电流检测电路，因此无论第一个过电流出现在正电流还是负电流，均能够有效保护。

由于本实施例的压缩机电路所实现的处理及功能基本相应于前述图4至图5所示的电流保护装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过增加负电流检测电路，结合正电流检测电路，无论第一个过电流出现在正电流还是负电流，均能够有效保护。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电流保护装置的一种压缩机电路的电流保护方法。该压缩机电路的电流保护方法可以包括：

(1)通过所述采样电路1，采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压。

(2)通过所述负向电流检测电路2，检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理。

(3)通过所述正向电流检测电路3，可以用于检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。

由此，通过采样电路、负向电流检测电路和正向电流检测电路的配合设置，可以对待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流进行双向保护，且结构简单、保护可靠性高。

由于本实施例的压缩机电路的电流保护方法所实现的处理及功能基本相应于前述压缩机电路的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过使放大后的采样电压经过限流电阻后进入主芯片进行采样，同时连接正电流保护电路及负电流保护电路，正负电流保护电路后端设置上拉电阻，确保稳定性；解决在压缩机电路的第一个过电流出现在负电流时无法及时保护的问题，达到可以更加及时地对过电流进行保护的技术效果。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电流保护装置，其特征在于，包括：采样电路(1)、负向电流检测电路(2)和正向电流检测电路(3)；其中，

所述采样电路(1)，用于采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压；

所述负向电流检测电路(2)，用于检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理；

所述正向电流检测电路(3)，用于检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：滤波电路(4)和运放电路(5)中的至少之一；其中，

所述滤波电路(4)，用于对所述采样电压进行滤波处理；和/或，

所述运放电路(5)，用于对所述采样电压进行运算和/或放大处理；

其中，所述负向电流检测电路(2)和/或所述正向电流检测电路(3)检测的所述采样电压，包括：经所述滤波电路(4)和/或所述运放电路(5)处理后的采样电压。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，其中，

当该装置还包括滤波电路(4)和运放电路(5)时，所述滤波电路(4)设置于所述采样电路(1)与所述运放电路(5)之间；

所述采样电路(1)，包括：采样电阻；所述采样电压为所述采样电阻两端的电压；其中，

所述采样电阻第一端的电压，经所述滤波电路(4)后送入所述运放电路(5)的第一同相输入端；所述采样电阻第二端的电压，经设定的调节电路(6)后送入所述运放电路(5)的第一反相输入端；所述运放电路(5)的第一输出端输出经运算和/或放大处理后的采样电压至所述负向电流检测电路(2)或所述正向电流检测电路(3)；

和/或，

所述滤波电路(4)，包括：第一级滤波电路和第二级滤波电路；其中，

所述第一级滤波电路和所述第二级滤波电路中的至少之一，包括：RC滤波电路。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，还包括：反馈电路(7)、分压电路(8)和输出电路(9)中的至少之一；其中，

所述反馈电路(7)，用于对经所述运放电路(5)运算和/或放大后的采样电压进行进一步放大，得到输出至所述负向电流检测电路(2)或所述正向电流检测电路(3)的采样电压；

和/或，

所述分压电路(8)，设置于所述运放电路(5)的第二同相输入端，用于对输入至所述运放电路(5)中的采样电压进行分压处理，得到所述IPM所在主板电路的主控芯片供电电压的中值电压；

和/或，

所述输出电路(9)，用于对经所述反馈电路(7)进一步放大后的采样电压输送至所述IPM所在主板电路的主控芯片中进行进一步采样。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中，

当该装置还包括调节电路(6)时，所述调节电路(6)，包括：第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻和所述第二分压电阻，串联在所述采样电阻第二端与所述运放电路(5)的第二同相输入端之间；

其中，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的阻值之和，与所述滤波电路(4)的RC滤波电路中滤波电阻的阻值之和相等；

和/或，

所述反馈电路(7)，包括：第一反馈电阻和/或第二反馈电阻；其中，

所述第一反馈电阻，设置于所述运放电路(5)的第二输出端与第一反相输入端之间；

所述第二反馈电阻，设置于所述运放电路(5)的第二反相输入端、第二输出端与第一同相输入端之间；

和/或，

所述输出电路(9)，包括：第一限流电阻、第一下拉电阻、第一滤波电容和第一二极管；其中，

所述第一限流电阻的第一连接端，分别与所述运放电路(5)的第一输出端、所述第一下拉电阻、所述负向电流检测电路(2)、以及所述正向电流检测电路(3)连接；所述第一限流电阻的第二连接端，分别与所述第一二极管的阳极、第一滤波电容和所述IPM所在主板电路的主控芯片的采样端连接。

6.根据权利要1-5之一所述的装置，其特征在于，所述负向电流检测电路(2)，包括：第二限流电阻、负向阈值设定模块(10)和第一比较器；其中，

所述第二限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第一比较器的反相输入端之间；

其中，当该装置还包括运放电路(5)时，所述第二限流电阻，连接在所述运放电路(5)的第一输出端与所述第一比较器的反相输入端之间；

所述负向阈值设定模块(10)，设置于所述第一比较器的同相输入端，用于设定所述负向电压阈值；

所述第一比较器，用于对其反相输入端输入的采样电压与同相输入端设定的所述负向电压阈值进行比较；

若其反相输入端输入的采样电压超过所述负向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；

若其反相输入端输入的采样电压未超过所述负向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行；

和/或，

所述正向电流检测电路(3)，包括：第三限流电阻、正向阈值设定模块(11)和第二比较器；其中，

所述第三限流电阻，连接在所述采样电压的输出端与所述第二比较器的同相输入端之间；

其中，当该装置还包括运放电路(5)时，所述第三限流电阻，连接在所述运放电路(5)的第一输出端与所述第二比较器的同相输入端之间；

所述正向阈值设定模块(11)，设置于所述第二比较器的反相输入端，用于设定所述正向电压阈值；

所述第二比较器，用于对其同相输入端输入的采样电压与反相输入端设定的所述正向电压阈值进行比较；

若其同相输入端输入的采样电压超过所述正向电压阈值，则输出高电平至待保护IPM的控制端，对待保护IPM进行保护；

若其同相输入端输入的采样电压未超过所述正向电压阈值，则输出低电平至待保护IPM的控制端，使待保护IPM正常运行；

和/或，

所述负向过流保护处理、所述正向过流保护处理中的至少之一，包括：关断待保护IPM的控制端的控制信号。

7.根据权利要6所述的装置，其特征在于，所述负向电流检测电路(2)，还包括：第一上拉电阻和第二二极管中的至少之一；其中，

所述第一上拉电阻，连接在所述第一比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；和/或，

所述第二二极管的阳极，与所述第一比较器的输出端连接；所述第二二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接；

和/或，

所述正向电流检测电路(3)，还包括：第二上拉电阻和第三二极管中的至少之一；其中，

所述第二上拉电阻，连接在所述第二比较器的输出端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；和/或，

所述第三二极管的阳极，与所述第二比较器的输出端连接；所述第三二极管的阴极，与待保护IPM的控制端连接。

8.根据权利要7所述的装置，其特征在于，在待保护IPM的控制端，还设有第二下拉电阻；所述第二下拉电阻，连接于所述第二二极管的阴极和/或所述第三二极管的阴极；

和/或，

所述负向阈值设定模块(10)，包括：第三分压电阻、第四分压电阻和第二滤波电容；其中，

所述第三分压电阻，连接在所述第二比较器的同相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；

所述第四分压电阻与所述第二滤波电容，并联在所述第二比较器的同相输入端与地之间；

和/或，

所述正向阈值设定模块(11)，包括：第五分压电阻、第六分压电阻和第三滤波电容；其中，

所述第五分压电阻，连接在所述第三比较器的反相输入端与待保护IPM中主芯片的供电电压之间；

所述第六分压电阻与所述第三滤波电容，并联在所述第三比较器的反相输入端与地之间。

9.一种压缩机电路，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的电流保护装置。

10.一种如权利要求9所述的压缩机电路的电流保护方法，其特征在于，包括：

通过所述采样电路(1)，采样待保护IPM所属电源系统中逆变桥下桥臂IGBT发射极电流加载在其上的电压信号，得到采样电压；以及，

通过所述负向电流检测电路(2)，检测所述采样电压是否超过设定的负向电压阈值，若所述采样电压超过所述负向电压阈值，则启动设定的负向过流保护处理；

通过所述正向电流检测电路(3)，检测所述采样电压是否超过设定的正向电压阈值，若所述采样电压超过所述正向电压阈值，则启动设定的正向过流保护处理。