CN206099305U - 一种压缩机及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩机及其驱动电路，所述驱动电路的输出端连接至压缩机的输入端，所述驱动电路包括电源、供电开关单元、降压单元、控制单元和热动开关，所述控制单元控制所述供电开关单元的通断状态，所述热动开关包括温控机构和导电机构，所述温控机构位于所述压缩机的热传导范围之内，所述导电机构位于所述电源与所述降压单元之间，或位于所述降压单元与所述控制单元之间。本实用新型将热动开关设置于压缩机驱动电路的控制回路中，采用在压缩机温度过高时切断控制弱电信号的方式保护变频驱动回路和压缩机，无需采用大电流热动开关型保护器，可以改善保护动作的及时性、稳定型和可靠性，降低了整个驱动电路的成本。

Description

一种压缩机及其驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机驱动技术领域，具体涉及一种具有更安全的过电流保护结构的压缩机及其驱动电路。

背景技术

现有技术中，压缩机的驱动电路可以采用交流驱动电路或直流低电压电源输入型的变频驱动电路，采用直流低电压电源输入型的变频驱动电路的压缩机在美国欧洲等区域使用时，需要进行UL认证。UL是美国保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.)的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的机构，主要是进行产品安全性能方面的检测和认证。在UL的认证要求中，对于常规保护型控制器，硬件认证必须具备双重硬件保护功能。目前市场上主流的是交流电源用保护器，无法直接使用在直流场合，需要开发专用的直流低电压型保护器。

同时，随着压缩机在制冷技术中的广泛应用，压缩机的保护机制也越来越重要，压缩机过流保护的及时性和有效性也得到了更多的重视。

如图1所示为现有技术中的一种具有热动开关保护的直流驱动电路的示意图。电源VDD’处的电压为V1’，即为压缩机的供电电压，压缩机的供电电压V1’在经过DC/DC转换单元的降压后，降至V2’，一般为15V，DC/DC转换单元在经过LDO的调压作用后，进一步降低至V3’，即MCU的工作电压，一般为3.3V或5.5V。

热动开关的导电机构K1’设置于电源和逆变单元之间，热动开关的温控机构设置于压缩机的热传导范围之内，当压缩机处于过流状态下而导致温度升高时，热动开关的导电机构K1’将断开，从而中断逆变单元的供电，也就中断了压缩机的供电，由此起到压缩机过电流保护的作用。

然而，由于热动开关直接设置在压缩机的供电回路中，由于压缩机的供电电压较大，需要选用大电流开关型保护器才能满足需求，另外，由于经过热动开关的电流较大，热动开关的触点容易拉弧，开关动作的稳定性和一致性难以保证。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种压缩机及其驱动电路，在压缩机处于过流状态时切断弱电控制回路，提高保护动作的稳定性和可靠性。

本实用新型一方面提供一种压缩机的驱动电路，所述驱动电路的输出端连接至压缩机的输入端，所述驱动电路包括电源、供电开关单元、降压单元和控制单元，所述电源通过所述供电开关单元连接至所述压缩机的输入端，所述电源通过所述降压单元连接至所述控制单元，所述控制单元控制所述供电开关单元的通断状态；

所述驱动电路还包括热动开关，所述热动开关包括温控机构和导电机构，所述温控机构位于所述压缩机的热传导范围之内，且所述温控机构根据检测温度控制所述导电机构的通断状态，所述导电机构位于所述电源与所述降压单元之间，或位于所述降压单元与所述控制单元之间。

优选地，所述电源为直流电源，所述降压单元为直流转换单元。

优选地，所述供电开关单元为一具有开关器件的逆变单元，所述电源通过所述逆变单元连接至所述压缩机的输入端，所述控制单元控制所述开关器件的通断状态。

优选地，所述逆变单元为脉宽调制逆变器。

优选地，还包括一稳压器，所述稳压器位于所述降压单元与所述控制单元之间，所述热动开关的导电机构位于所述降压单元与所述稳压器之间，或位于所述稳压器与所述控制单元之间。

优选地，所述稳压器为低压差线性稳压器。

优选地，所述控制单元为微控制单元。

优选地，所述热动开关的温控机构包括第一金属片和第二金属片，所述热动开关的导电机构包括第一引脚和第二引脚，所述第一金属片的第一端和所述第二金属片的第一端均位于所述压缩机的热传导范围之内，所述第一金属片的第二端和所述第二金属片的第二端分别连接至所述第一引脚和第二引脚。

优选地，所述第一引脚连接至所述电源，所述第二引脚连接至所述降压单元；或所述第一引脚连接至所述降压单元，所述第二引脚连接至所述控制单元。

本实用新型另一方面还提供一种压缩机，包括上述的驱动电路。

本实用新型所提供的压缩机及其驱动电路具有下列优点：

本实用新型将热动开关设置于压缩机驱动电路的控制回路中，采用在压缩机温度过高时切断控制弱电信号的方式保护变频驱动回路和压缩机，包含该驱动电路的变频驱动器可以作为操作类型的控制器进行UL认证，验证工作简单；由于控制回路中通过的电流较小，无需采用大电流热动开关型保护器，可以改善保护动作的及时性、稳定型和可靠性，降低了整个驱动电路的成本。

附图说明

图1为现有技术中压缩机的驱动电路的结构示意图；

图2为本实用新型的一实施例中压缩机的驱动电路的结构示意图；

图3为本实用新型的另一实施例中压缩机的驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型的再一实施例中压缩机的驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、结构、选型等，也可以实践本实用新型的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、选型或者操作以避免模糊本实用新型。

本实用新型提供了一种压缩机的驱动电路，主要包括压缩机供电回路和控制回路两部分。供电回路包括电源和供电开关单元，电源通过供电开关单元给压缩机供电，控制回路包括降压单元和控制单元，电源通过降压单元给控制单元进行供电，控制单元向供电开关单元发送驱动信号，以控制供电开关单元的开断。

本实用新型采用一个热动开关，热动开关包括温控机构和导电机构，温控机构可以根据检测到的温度的值来控制导电机构的通断。将热动开关的温控机构设置在压缩机的热传导范围之内，将热动开关的导电机构设置在电源和降压单元之间，或设置在降压单元和控制单元之间，来对控制回路的通断进行控制。目前直流低电压变频驱动行业尚没有此类应用。

在实际应用中，热动开关的温控机构可以安装在压缩机的顶盖或者排气管处，用以感测压缩机的温度变化。

采用该热动开关实现压缩机过流保护的原理如下：

在压缩机正常工作时，热动开关的温控机构检测到的温度处于正常允许范围内，热动开关的导电机构是导通的，即控制回路是导通的，控制单元向供电开关单元发送驱动信号，供电开关单元在接收到驱动信号之后，根据驱动信号向压缩机输出电压，通过压缩机供电回路向压缩机供电。

当压缩机出现过流状态时，压缩机会因过流状态而温度升高，热动开关的温控机构检测到压缩机温度过高时，热动开关的导电机构将断开连接，由此切断控制单元的供电回路，控制单元没有输入，其内部的信号芯片处于高阻无输出状态，供电开关单元没有接收到驱动信号而保持断开状态，压缩机供电回路无法导通，由此实现了压缩机的过流保护作用。

本实用新型采用的热动开关可以采用典型的双金属片热动开关结构。热动开关的温控机构包括第一金属片和第二金属片，热动开关的导电机构包括第一引脚和第二引脚，第一金属片的第一端和第二金属片的第一端均位于压缩机的热传导范围之内，第一金属片的第二端和第二金属片的第二端分别连接至第一引脚和第二引脚。

热动开关的导电机构设置在电源和降压单元之间时，第一引脚连接至电源，第二引脚连接至降压单元的输入端；热动开关的导电机构设置在降压单元和控制单元之间时，第一引脚连接至降压单元的输出端，第二引脚连接至控制单元的输入端。

第一金属片和第二金属片作为感温元件，检测到的温度在正常值范围内时，两个金属片的触点处于闭合状态，当温度升高至动作温度值时，两个金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，从而起到热保护的作用。当温度降到重定温度时两个金属片的触点会自动闭合，恢复正常工作状态。

在实际应用中，也可以选用其他类型的热动开关，例如采用电子式热动开关，基于热敏电阻感应温度，将温度变化转化为电学参数的变化等方式，均属于本实用新型的保护范围之内。

如图2所示为本实用新型的一实施例中压缩机驱动电路的示意图。该实施例采用的是压缩机的变频驱动电路。压缩机的变频驱动指的是采用整流单元、逆变单元的组合来实现压缩机供电电压的按需调节。即，首先采用整流单元将交流电源转换成直流电源，直流电源再通过逆变单元转换成交流电压，通过控制单元控制逆变单元的开断，从而调整逆变单元输出的交流电压的电压和频率，进而达到压缩机节能、调速的目的，同时解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。因此变频技术的采用可以起到降低功耗、减小损耗、延长压缩机使用寿命的作用。

压缩机的供电回路主要包括直流电源和逆变单元，直流电源通过逆变单元连接至压缩机的输入端，压缩机的控制回路主要包括DC/DC转换单元(直流转换单元)、LDO(低压差线性稳压器)和MCU(微控制单元)，直流电源通过DCDC转换单元的降压转换后输入LDO，LDO输出稳定的电压至MCU的供电输入端。热动开关的导电机构K1设置在直流电源和DC/DC转换单元之间，热动开关的温控机构于所述压缩机的热传导范围之内。

LDO是新一代的集成电路稳压器，其自耗很低，可以用于电流主通道控制，具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比，可以输出更加稳定的电流。在实际应用中，选用其他类型的稳压器，例如三端稳压器，或者在DC/DC转换单元和MCU之间不设置稳压器的电路结构均属于本实用新型的保护范围之内。

在该实施例中，选择了MCU作为基本的控制单元，向逆变单元发送脉宽调制驱动信号。因此，逆变单元也相应选择为脉宽调制逆变器。

脉宽调制的控制方式就是由MCU对逆变单元的通断进行控制，使逆变单元的输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替原有交流电压的正弦波或其他波形，脉冲调制信号中的脉冲宽度可以控制逆变单元的输出电压，脉冲周期可以控制逆变单元的输出频率，从而达到对压缩机的供电电压的调节。

在实际应用中，逆变单元和控制单元也可以根据需要选择其他的类型，控制单元控制逆变单元的开断的方式也不限于该实施例中的脉宽调制方式，均属于本实用新型的保护范围之内。

在压缩机正常工作时，其温度处于正常允许范围内，热动开关的导电机构是闭合的，则压缩机通过压缩机供电回路获得供电电源，MCU向逆变单元发送脉宽调制驱动信号，逆变单元中的开关器件根据脉宽调制驱动信号的脉冲宽度和脉冲频率来进行闭合和断开的转换，由此开关器件的动作来控制对压缩机的供电输出。

当压缩机出现过流状态时，压缩机会因过流状态而温度升高，热动开关的温控机构感应到压缩机温度过高时，热动开关的导电机构K1将断开连接，DC/DC转换单元的供电输入将被切断，由此切断MCU的供电回路，逆变单元的开关器件没有输入，逆变单元也就没有输出驱动能力，压缩机的线圈中就没有电流，由此实现了压缩机的过流保护作用。

如图3所示为本实用新型的另一实施例中压缩机驱动电路的示意图。其与图2中的实施例的区别在于，热动开关的导电机构K1设置在DC/DC转换单元和LDO之间。当热动开关的温控机构感应到压缩机温度过高时，热动开关的导电机构K1将断开连接，LDO的供电输入将被切断，由此切断MCU的供电回路。即图2中的保护方案是在压缩机故障时，切断DC/DC转换单元的输入端，图3中的保护方案是在压缩机故障时，切断DC/DC转换单元的输出端。

如图4所示为本实用新型的再一实施例中压缩机驱动电路的示意图。其与图2中的实施例的区别在于，热动开关的导电机构K1设置在LDO和MCU之间。当热动开关的温控机构感应到压缩机温度过高时，热动开关的导电机构K1将断开连接，MCU的输入将被切断，由此切断MCU的供电回路。

如图2～4所示，压缩机的供电电压V1在经过DC/DC转换单元的降压后，降至V2，一般为15V，DC/DC转换单元在经过LDO的调压作用后，进一步降低至V3，即MCU的工作电压，一般为3.3V或5.5V。因此控制回路的电流比压缩机供电回路的电流值大大降低，切断控制回路即切断一较小电流回路，不会引起触点拉弧，反应动作更加迅速可靠。

在实际应用中，热动开关的导电机构K1的设置位置可以根据需要进行调整，只要其位于控制回路中，在压缩机过流状态时切断MCU的供电输入即可实现本实用新型的技术效果，均属于本实用新型的保护范围之内。

另外，虽然上述给出的实施例是基于变频驱动的实例，但本实用新型中的压缩机驱动电路也可以应用于其他的压缩机驱动类型。例如，取消整流和逆变的过程，直接采用交流电源对压缩机供电，在交流电源和压缩机之间设置一个供电开关单元，而在交流电源和控制单元之间设置一个可以实现降压和整流作用的降压单元，将交流电源转换为电压值较低的直流输出，给控制单元供电，由控制单元对供电开关单元的开端进行控制。同样地，热动开关的导电机构可以设置在电源和降压单元之间，或者设置在降压单元和控制单元之间。将本实用新型的压缩机驱动电路应用于交流驱动电路的原理与上文的描述基本一致，即：

在压缩机正常工作时，其温度处于正常允许范围内，热动开关的导电机构是导通的，则压缩机通过压缩机供电回路获得供电电源。当压缩机出现过流状态时，压缩机会因过流状态而温度升高，热动开关的温控机构感应到压缩机温度过高时，热动开关的导电机构将断开连接，由此切断控制单元的供电回路，供电开关单元没有输入而保持断开状态，压缩机因为得不到供电将停止工作。

本实用新型将热动开关设置于压缩机驱动电路的控制回路中，采用在压缩机温度过高时切断控制弱电信号的方式保护变频驱动回路和压缩机，变频驱动器可以作为操作类型的控制器进行UL认证，验证工作简单；由于控制回路中通过的电流较小，无需采用大电流热动开关型保护器，可以改善保护动作的及时性、稳定型和可靠性，降低了整个驱动电路的成本。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩机的驱动电路，所述驱动电路的输出端连接至压缩机的输入端，所述驱动电路包括电源、供电开关单元、降压单元和控制单元，所述电源通过所述供电开关单元连接至所述压缩机的输入端，所述电源通过所述降压单元连接至所述控制单元，所述控制单元控制所述供电开关单元的通断状态；

其特征在于，还包括热动开关，所述热动开关包括温控机构和导电机构，所述温控机构位于所述压缩机的热传导范围之内，且所述温控机构根据检测温度控制所述导电机构的通断状态，所述导电机构位于所述电源与所述降压单元之间，或位于所述降压单元与所述控制单元之间。

2.根据权利要求1所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述电源为直流电源，所述降压单元为直流转换单元。

3.根据权利要求2所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述供电开关单元为一具有开关器件的逆变单元，所述电源通过所述逆变单元连接至所述压缩机的输入端，所述控制单元控制所述开关器件的通断状态。

4.根据权利要求3所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述逆变单元为脉宽调制逆变器。

5.根据权利要求1所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，还包括一稳压器，所述稳压器位于所述降压单元与所述控制单元之间，所述热动开关的导电机构位于所述降压单元与所述稳压器之间，或位于所述稳压器与所述控制单元之间。

6.根据权利要求5所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述稳压器为低压差线性稳压器。

7.根据权利要求1所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述控制单元为微控制单元。

8.根据权利要求1所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述热动开关的温控机构包括第一金属片和第二金属片，所述热动开关的导电机构包括第一引脚和第二引脚，所述第一金属片的第一端和所述第二金属片的第一端均位于所述压缩机的热传导范围之内，所述第一金属片的第二端和所述第二金属片的第二端分别连接至所述第一引脚和第二引脚。

9.根据权利要求8所述的压缩机的驱动电路，其特征在于，所述第一引脚连接至所述电源，所述第二引脚连接至所述降压单元；或所述第一引脚连接至所述降压单元，所述第二引脚连接至所述控制单元。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的压缩机的驱动电路。