CN203377589U - 变频空调及其ipm模块保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于保护电路领域，尤其涉及一种变频空调IPM模块保护电路。本实用新型提供的IPM模块保护电路及具有该电路的变频空调，包括有两级过流保护的模块，能够为变频空调等提供一种及时有效的硬件、软件模块保护，使其具有一级保护自动锁死跟自动解锁的功能，并在电机的负载电流达到第一级保护门槛值的时候，就及时给芯片输出保护信号，达到软、硬件双重保护的效果。

Description

变频空调及其IPM模块保护电路
技术领域
本实用新型属于保护电路领域，尤其涉及一种变频空调IPM模块保护电路。
背景技术
现阶段，大多数IPM（Intelligent Power Module，即智能功率模块）产品，都采用二级电流保护，以其中一款模块为例，其模块内部框图如图1所示，W、V和U为电机的三相，FO为故障输出脚，OCL为第一级保护信号输出脚，SD为上桥控制脚，LS1、LS2、LS3A和LS3B为模块中对应功率器件的下桥臂S级，模块保护电路主要为采集的电机相电流提供过流保护。
通常使用的模块保护电路的结构如图2所示，该应用仅将第一级保护信号输出脚OCL与上桥控制脚SD相连，当电流过大、第一级保护触发的时候，能关断上桥驱动，但故障输出脚FO并无信号输出；当且仅当过流保护端口OCP的电压达到第二级保护门限时，故障输出脚FO才有对应的信号输出。
在实际应用中，IPM功率模块的第一级保护容易达到，而第二级保护的门限值比第一级保护门限值高，这样就会造成在电机实际电流过大时、不能及时输出相应的故障信号，亟需对保护电路进行改善。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的首先在于提供一种IPM模块保护电路，适用于变频空调等的风机和压缩机，使其具有一级保护自动锁死和解锁的功能；并在负载电流达到第一保护门限值时就及时输出保护信号；有效解决当前模块保护电路达到第一电流保护门槛值时，硬件保护只切断其中一部分桥臂，且并无保护信号输出给芯片，无法同时达到软、硬件双重保护的效果。
本实用新型提供的IPM模块保护电路，包括：
与IPM模块下桥臂的S极相连、对电机的负载电流进行采样的采样单元；
与所述采样单元相连、对采集的负载电流进行分压的分压单元；
连接在所述分压单元与所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL、故障输出脚FO、上桥控制脚SD之间的单向导通单元；以及
第一端接工作电压、第二端同时接所述故障输出脚FO与单向导通单元的上拉电阻R2。
进一步地，所述采样单元包括采样电阻RS；所述采样电阻RS接在所述IPM模块下桥臂的S极与地之间。
进一步地，所述分压单元包括分压电阻R0和分压电阻R1；所述分压电阻R0的第一端接所述采样电阻RS与所述IPM模块下桥臂S极的共接点，所述分压电阻R0的第二端接所述分压电阻R1的第一端，所述分压电阻R1的第二端接所述单向导通单元；所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点接IPM模块的过流故障检测脚OCP。
进一步地，所述电路还包括一电容C0；所述电容C0接在所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点与地之间。
进一步地，所述单向导通单元包括二极管D1和二极管D2；所述二极管D1的阳极接所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL与上桥控制脚SD的共接端，所述二极管D1的阴极接分压电阻R1；所述二极管D2的阳极接所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点，所述二极管D2的阴极接所述IPM模块的故障输出脚FO与上拉电阻R2的共接点。
另一方面，本实用新型的目的还在于提供一种变频空调，所述空调就包括了上述的IPM模块保护电路。
本实用新型提供的IPM模块保护电路及具有该电路的变频空调，包括有两级过流保护的模块，能够为变频空调等提供一种及时有效的硬件、软件模块保护，使其具有一级保护自动锁死跟自动解锁的功能，并在电机的负载电流达到第一级保护门槛值的时候，就及时给芯片输出保护信号，达到软、硬件双重保护的效果。
附图说明
图1是现有IPM模块的内部框图；
图2是现有技术中IPM模块保护电路的结构简图；
图3是本实用新型实施例提供的IPM模块保护电路的结构简图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图3是本实用新型实施例提供的IPM模块保护电路的结构简图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：
一种IPM模块保护电路，包括：
与IPM模块下桥臂的S极（分别对应模块芯片中的LS1、LS2、LS3A和LS3B管脚）相连、对电机的负载电流进行采样的采样单元10；
与所述采样单元相连、对采集的负载电流进行分压的分压单元20；
连接在所述分压单元与所述IPM模块芯片的第一级保护信号输出脚OCL、故障输出脚FO、上桥控制脚SD之间的单向导通单元30；以及
第一端接工作电压VCC、第二端同时接所述故障输出脚FO与单向导通单元的上拉电阻R2。
作为一优选实施例，采样单元10包括采样电阻RS；采样电阻RS接在IPM模块下桥臂的S极与地之间。
作为一优选实施例，分压单元20包括分压电阻R0和分压电阻R1；分压电阻R0的第一端接采样电阻RS与IPM模块下桥臂S极的共接点，分压电阻R0的第二端接分压电阻R1的第一端，分压电阻R1的第二端接单向导通单元30；分压电阻R0和分压电阻R1的共接点接IPM模块芯片的过流故障检测脚OCP。
作为一优选实施例，IPM模块保护电路还包括一电容C0；电容C0接在分压电阻R0和分压电阻R1的共接点与地之间。
作为一优选实施例，单向导通单元30包括二极管D1和二极管D2；二极管D1的阳极接IPM模块芯片的第一级保护信号输出脚OCL与上桥控制脚SD的共接端，二极管D1的阴极接分压电阻R1；二极管D2的阳极接分压电阻R0和分压电阻R1的共接点，二极管D2的阴极接IPM模块芯片的故障输出脚FO与上拉电阻R2的共接点。
本实用新型实施例还提供一种变频空调，该变频空调就包括了上述的IPM模块保护电路。
在具体工作过程中，该电路的工作原理如下：
当电机的负载电流从LS1、LS2、LS3A和LS3B管脚经过采样电阻RS到GND时，采样电阻RS与GND之间产生一个电压差，当电流上升到预设保护值时，例如电压差达到预设的0.65V时，模块的过流故障检测脚OCP达到模块的第一个保护门槛电压。
当模块的过流故障检测脚OCP达到第一个保护门槛电压值后，模块的第一级保护信号输出脚OCL输出5V信号。因为第一级保护信号输出脚OCL同时与模块上桥控制端SD连接，SD接收到5V信号时，立即关闭上桥臂的IGBT。
在模块关闭上桥臂IGBT的同时，第一级保护信号输出脚OCL的5V信号，经过电阻分压，使得过流故障检测脚OCP的电压值V=[（R0+RS）/R1+R0+RS]*（5V-VD1）,假如预设的第二个保护门槛电压为1V，触发模块第二个保护门槛电压。
当模块的过流故障检测脚OCP达到第二个保护门槛电压值时，模块内部立即关闭下桥臂IGBT，同时模块的故障输出脚FO输出一个低电平故障信息给芯片。
当模块的故障输出脚FO输出低电平信号时，此时模块上、下桥臂的IGBT都已切断了，达到有效保护了。此时，过流故障检测脚OCP的电压通过二极管D2进行释放。
以上，完成了一次电流保护的完整动作，从而达到有效保护负载及电机的目的。
综上所述，根据本实用新型提供的IPM模块保护电路及具有该电路的变频空调，当电机的负载电流在采样电阻Rs上产生的压降输入到IPM模块芯片的过流故障检测脚（以管脚OCP为例）达到IPM模块的第一级保护门限时，IPM模块触发第一级保护，IPM模块的上桥关闭输出，IPM模块内部产生高电平从第一级保护信号输出脚OCL输出。由于，此时二极管D1的阳极电压高于阴极电压，二极管D1导通，高电平经过分压电阻R1、R0和采样电阻Rs的分压，使得此时过流故障检测脚OCP输入的电压强制达到IPM模块的第二级保护门限，此时触发IPM模块第二级保护，IPM模块故障输出脚FO输出低电平，实现一级保护自动锁死功能，并且将故障输出脚FO拉低并持续特定时间。此时，由于二极管D2的阴极电平被拉低，二极管D2也导通，过流故障检测脚OCP的电平也被拉低，接着故障被清除，实现故障自动清除功能。当然，若采样电阻Rs上的电压依然很高，则继续上述动作，触发故障输出脚FO输出低电平信号，若采样电阻Rs上的电压回落，则故障清除，不再触发故障输出脚FO输出过流保护故障信号。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IPM模块保护电路，其特征在于，所述电路包括：
与IPM模块下桥臂的S极相连、对电机的负载电流进行采样的采样单元；
与所述采样单元相连、对采集的负载电流进行分压的分压单元；
连接在所述分压单元与所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL、故障输出脚FO、上桥控制脚SD之间的单向导通单元；以及
第一端接工作电压、第二端同时接所述故障输出脚FO与单向导通单元的上拉电阻R2。
2.如权利要求1所述的IPM模块保护电路，其特征在于，所述采样单元包括采样电阻RS；
所述采样电阻RS接在所述IPM模块下桥臂的S极与地之间。
3.如权利要求2所述的IPM模块保护电路，其特征在于，所述分压单元包括分压电阻R0和分压电阻R1；
所述分压电阻R0的第一端接所述采样电阻RS与所述IPM模块下桥臂S极的共接点，所述分压电阻R0的第二端接所述分压电阻R1的第一端，所述分压电阻R1的第二端接所述单向导通单元；所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点接IPM模块的过流故障检测脚。
4.如权利要求3所述的IPM模块保护电路，其特征在于，所述电路还包括一电容C0；
所述电容C0接在所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点与地之间。
5.如权利要求3所述的IPM模块保护电路，其特征在于，所述单向导通单元包括二极管D1和二极管D2；
所述二极管D1的阳极接所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL与上桥控制脚SD的共接端，所述二极管D1的阴极接分压电阻R1；所述二极管D2的阳极接所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点，所述二极管D2的阴极接所述IPM模块的故障输出脚FO与上拉电阻R2的共接点。
6.一种变频空调，包括变频风机和变频压缩机，其特征在于，所述空调还包括一IPM模块保护电路，所述电路包括：
与IPM模块下桥臂的S极相连、对电机的负载电流进行采样的采样单元；
与所述采样单元相连、对采集的负载电流进行分压的分压单元；
连接在所述分压单元与所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL、故障输出脚FO、上桥控制脚SD之间的单向导通单元；以及
第一端接工作电压、第二端同时接所述故障输出脚FO与单向导通单元的上拉电阻R2。
7.如权利要求6所述的变频空调，其特征在于，所述采样单元包括采样电阻RS；
所述采样电阻RS接在所述IPM模块下桥臂的S极与地之间。
8.如权利要求7所述的变频空调，其特征在于，所述分压单元包括分压电阻R0和分压电阻R1；
所述分压电阻R0的第一端接所述采样电阻RS与所述IPM模块下桥臂S极的共接点，所述分压电阻R0的第二端接所述分压电阻R1的第一端，所述分压电阻R1的第二端接所述单向导通单元；所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点接IPM模块的过流故障检测脚OCP。
9.如权利要求8所述的变频空调，其特征在于，所述电路还包括一电容C0；
所述电容C0接在所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点与地之间。
10.如权利要求8所述的变频空调，其特征在于，所述单向导通单元包括二极管D1和二极管D2；
所述二极管D1的阳极接所述IPM模块的第一级保护信号输出脚OCL与上桥控制脚SD的共接端，所述二极管D1的阴极接分压电阻R1；所述二极管D2的阳极接所述分压电阻R0和分压电阻R1的共接点，所述二极管D2的阴极接所述IPM模块的故障输出脚FO与上拉电阻R2的共接点。
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