CN213395805U - 一种igbt驱动过流保护电路和空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT驱动过流保护电路和空调器，该电路包括用于对IGBT的发射极参数进行采样并产生采样电压的采样单元，以及用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT的保护单元，所述采样单元的第一端和所述保护单元的第一端共接于所述IGBT的发射极，所述采样单元的第二端和所述保护单元的第二端的共接点接地，所述保护单元的第三端连接驱动芯片的输出端，从而进一步提高了IGBT过流保护的快速性和可靠性。

Description

一种IGBT驱动过流保护电路和空调器

技术领域

本申请涉及空调控制领域，更具体地，涉及一种IGBT驱动过流保护电路和空调器。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由 BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

目前空调产品的失效率排在前三位的都是功率器件，特别是IGBT，一直排名在功率器件失效前两位，所以急需解决IGBT的失效问题，而功率器件的失效模式有3种：过流、过压和过热。

为避免因过流导致IGBT失效，如图2所示为现有技术中IGBT驱动过流保护电路，IGBT发射极串联一个采样电阻RS，MCU通过采样RS的电压来计算电流值，当电流值超过设定的阈值Iref时，MCU就会切断控制 IGBT的PWM信号输出，从而达到保护IGBT的目的，但是这种方式的缺点是速度慢、不够直接，由于MCU采样运算需要时间t1，驱动IC的延时时间为t2，这样保护的反应时间为t＝t1+t2，这个时间是比较长的，有些情况可能来不及保护，导致IGBT过流损坏。

因此，如何提供一种IGBT驱动过流保护电路，进一步提高IGBT过流保护的快速性和可靠性，是目前有待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种IGBT驱动过流保护电路，用以解决现有技术中 IGBT驱动过流保护电路存在动作速度慢，容易导致IGBT过流损坏的技术问题。

所述电路包括：

采样单元，用于对IGBT的发射极参数进行采样，并产生采样电压；

保护单元，用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT；

所述采样单元的第一端和所述保护单元的第一端共接于所述IGBT的发射极，所述采样单元的第二端和所述保护单元的第二端的共接点接地，所述保护单元的第三端连接驱动芯片的输出端，所述驱动芯片的输出端用于向所述IGBT发送PWM信号。

在本申请一些实施例中，所述保护单元还包括三极管、第一电阻和第二电阻，其中，

所述第一电阻的第一端为所述保护单元的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端共接于所述三极管的基极，所述第二电阻的第二端和所述三极管的发射极共接于所述保护单元的第二端，所述三极管的集电极为所述保护单元的第三端。

在本申请一些实施例中，所述采样单元包括采样电阻，其中，所述采样电阻的第一端为所述采样单元的第一端，所述采样电阻的第二端为所述采样单元的第二端。

在本申请一些实施例中，所述预设电压阈值是根据预设电流阈值和所述采样电阻的阻值确定的，所述预设电压阈值为0.7V。

相应的，本实用新型还提出了一种空调器，包括如上所述的IGBT驱动过流保护电路，还包括：

冷媒循环回路，使冷媒在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、四通阀和减压器组成回路中进行循环；

压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；

室外热交换器和室内热交换器，其中，一个为冷凝器进行工作，另一个为蒸发器进行工作；

四通阀，用于控制所述冷媒循环回路中冷媒流向，以使室外热交换器和室内热交换器，作为冷凝器和蒸发器之间进行切换；

室内环境温度传感器，用于检测室内环境温度；

室内盘管温度传感器，用于检测室内盘管温度。

通过应用以上技术方案，IGBT驱动过流保护电路包括用于对IGBT的发射极参数进行采样并产生采样电压的采样单元，以及用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT的保护单元，所述采样单元的第一端和所述保护单元的第一端共接于所述IGBT的发射极，所述采样单元的第二端和所述保护单元的第二端的共接点接地，所述保护单元的第三端连接驱动芯片的输出端，从而直接根据采样电压对IGBT进行保护，避免了MCU的计算延时和驱动芯片的输出延时，进一步提高了IGBT过流保护的快速性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出实施方式的空调器的结构的概要的电路图。

图2示出了现有技术中一种IGBT驱动过流保护电路的结构示意图。

图3示出了本实用新型实施例中一种IGBT驱动过流保护电路的结构示意图。

标号说明

1：空调器；2：室外机；3：室内机；10：制冷剂回路；11：压缩机；12：四通阀；13：室外热交换器；

14：膨胀阀；16：室内热交换器；21：室外风扇；31：室内风扇；32：室内温度传感器；33：室内热交换器温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。

压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。

室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。

图1中示出空调器1电路结构，该空调器1具备制冷剂回路10，通过使制冷剂回路10中的制冷剂循环，能够执行蒸气压缩式制冷循环。使用连接配管4连接于室内机3和室外机2，以形成供制冷剂循环的制冷剂回路10。制冷剂回路10中具备压缩机11、室外热交换器13、膨胀阀14、储液器15和室内热交换器16。其中，室内热交换器16和室外热交换器13，用作冷凝器或蒸发器来工作。压缩机11从吸入口吸入制冷剂，将在内部压缩后的制冷剂从排出口对室内热交换器16排出。压缩机11是进行基于逆变器的转速控制的容量可变的逆变器压缩机，四通阀12，在制热和制冷之间进行切换。

室外热交换器13具有用于使制冷剂经由储液器15在与压缩机11的吸入口之间流通的第一出入口，并且具有用于使制冷剂在与膨胀阀14之间流通的第二出入口。室外热交换器13使在连接于室外热交换器13的第二出入口与第一出入口之间的传热管(未图示)中流动的制冷剂与室外空气之间进行热交换。

膨胀阀14配置在室外热交换器13与室内热交换器16之间。膨胀阀14 具有使在室外热交换器13与室内热交换器16之间流动的制冷剂膨胀而减压的功能。膨胀阀14构成为能够变更开度，通过减小开度，使得通过膨胀阀 14的制冷剂的流路阻力增加，通过增大开度，使得通过膨胀阀14的制冷剂的流路阻力减。这样的膨胀阀14在制热运转中使从室内热交换器16朝向室外热交换器13流动的制冷剂膨胀而减压。此外，即使安装在制冷剂回路10 中的其它器件的状态不变化，当膨胀阀14的开度变化时，在制冷剂回路10 中流动的制冷剂的流量也会变化。

室内热交换器16具有用于使液体制冷剂在与膨胀阀14之间流通的第二出入口，并且，具有用于使气体制冷剂在与压缩机11的排出口之间流通的第一出入口。室内热交换器16使在连接于室内热交换器16的第二出入口与第一出入口之间的传热管中流动的制冷剂与室内空气之间进行热交换。

在室外热交换器13与压缩机11的吸入口之间配置有储液器15。在储液器15中，从室外热交换器13流向压缩机11的制冷剂被分离成气体制冷剂和液体制冷剂。并且，从储液器15向压缩机11的吸入口主要供给气体制冷剂。

室外机2还具备室外风扇21，该室外风扇21产生通过室外热交换器13 的室外空气的气流，以促使在传热管中流动的制冷剂与室外空气的热交换。该室外风扇21由能够变更转速的室外风扇马达21A驱动。此外，室内机3 具备室内风扇31，该室内风扇31产生通过室内热交换器16的室内空气的气流，以促进在传热管中流动的制冷剂与室内空气的热交换。该室内风扇31 由能够变更转速的室内风扇马达31A驱动。

如背景技术所述，现有技术中IGBT驱动过流保护电路存在动作速度慢，容易导致IGBT过流损坏的问题。

为解决上述问题，本申请实施例提出了一种IGBT驱动过流保护电路，包括用于对IGBT的发射极参数进行采样并产生采样电压的采样单元，以及用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT的保护单元，从而直接根据采样电压对IGBT进行保护，避免了MCU的计算延时和驱动芯片 IC的输出延时，进一步提高了IGBT过流保护的快速性和可靠性。

如图3所示，该IGBT驱动过流保护电路包括：

采样单元100，用于对IGBT的发射极参数进行采样，并产生采样电压；

保护单元200，用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述 IGBT；

所述采样单元100的第一端和所述保护单元200的第一端共接于所述 IGBT的发射极，所述采样单元100的第二端和所述保护单元200的第二端的共接点接地，所述保护单元200的第三端连接驱动芯片IC的输出端，所述驱动芯片IC的输出端用于向所述IGBT发送PWM信号。

为了在IGBT电流超过预设电流阈值时可靠对IGBT进行保护，在本申请优选的实施例中，所述保护单元200还包括三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，其中，

所述第一电阻R1的第一端为所述保护单元200的第一端，所述第一电阻R1的第二端和所述第二电阻R2的第一端共接于所述三极管Q1的基极，所述第二电阻R2的第二端和所述三极管Q1的发射极共接于所述保护单元 200的第二端，所述三极管Q1的集电极为所述保护单元200的第三端。

为了准确对IGBT的发射极参数进行采样，在本申请优选的实施例中，所述采样单元100包括采样电阻RS，其中，所述采样电阻RS的第一端为所述采样单元100的第一端，所述采样电阻RS的第二端为所述采样单元100 的第二端。

为了获得准确的采样电压阈值，在本申请优选的实施例中，所述预设电压阈值是根据预设电流阈值和所述采样电阻的阻值确定的，预设电压阈值为 0.7V。

具体的，通过将预设电流阈值和所述采样电阻的阻值相乘即得出预设电压阈值。当然本领域技术人员可选择不同阻值的采样电阻，并设定不同的预设电压阈值。

通过应用以上技术方案，IGBT驱动过流保护电路包括用于对IGBT的发射极参数进行采样并产生采样电压的采样单元，以及用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT的保护单元，所述采样单元的第一端和所述保护单元的第一端共接于所述IGBT的发射极，所述采样单元的第二端和所述保护单元的第二端的共接点接地，所述保护单元的第三端连接驱动芯片的输出端，从而直接根据采样电压对IGBT进行保护，避免了MCU的计算延时和驱动芯片IC的输出延时，进一步提高了IGBT过流保护的快速性和可靠性。

以下结合图3对本申请实施例中的IGBT驱动过流保护电路的原理进行说明。

如图3所示，IGBT发射极串联一个采样电阻RS，同时增加一个三极管Q1，使采样电阻RS并联在三极管Q1的基极B和发射极E之间，当采样电阻RS的电流达到预设电流阈值时，采样电阻RS的端电压Vbe会达到预设电压阈值，预设电压阈值可以为0.7V，三极管的集电极C和发射极E 就会导通，这样IGBT的门极电压就会强制拉低，进而立刻关断IGBT，从而保护了IGBT，避免了MCU的计算延时和驱动芯片IC的输出延时，进一步提高了IGBT过流保护的快速性和可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种IGBT驱动过流保护电路，其特征在于，所述电路包括：

采样单元，用于对IGBT的发射极参数进行采样，并产生采样电压；

保护单元，用于在所述采样电压超过预设电压阈值时关断所述IGBT；

所述采样单元的第一端和所述保护单元的第一端共接于所述IGBT的发射极，所述采样单元的第二端和所述保护单元的第二端的共接点接地，所述保护单元的第三端连接驱动芯片的输出端，所述驱动芯片的输出端用于向所述IGBT发送PWM信号。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述保护单元还包括三极管、第一电阻和第二电阻，其中，

所述第一电阻的第一端为所述保护单元的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端共接于所述三极管的基极，所述第二电阻的第二端和所述三极管的发射极共接于所述保护单元的第二端，所述三极管的集电极为所述保护单元的第三端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述采样单元包括采样电阻，其中，所述采样电阻的第一端为所述采样单元的第一端，所述采样电阻的第二端为所述采样单元的第二端。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述预设电压阈值是根据预设电流阈值和所述采样电阻的阻值确定的，所述预设电压阈值为0.7V。

5.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的IGBT驱动过流保护电路，还包括：

冷媒循环回路，使冷媒在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、四通阀和减压器组成回路中进行循环；

压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；

室外热交换器和室内热交换器，其中，一个为冷凝器进行工作，另一个为蒸发器进行工作；

四通阀，用于控制所述冷媒循环回路中冷媒流向，以使室外热交换器和室内热交换器，作为冷凝器和蒸发器之间进行切换；

室内环境温度传感器，用于检测室内环境温度；

室内盘管温度传感器，用于检测室内盘管温度。

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