CN216774738U - 一种igbt过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气调节装置 - Google Patents

一种igbt过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气调节装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种IGBT过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气调节装置，通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。进一步地，本实用新型提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。

Description

一种IGBT过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气 调节装置
技术领域
本实用新型涉及电路设计技术领域，具体涉及一种IGBT过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气调节装置。
背景技术
随着工业技术的不断发展，IGBT的使用也越来越广泛，特别是电机控制领域。在使用IGBT过程中，对电机的过流保护和IGBT自身的过流保护显得尤为重要，若电机保护不及时，可能造成电机退磁或绕组烧坏；若IGBT自身过流保护不及时，可能会造成IGBT烧坏，存在一定的危险。
目前大多采用的方法为软件检测流经IGBT的电流，当电流达到一定值时，会出现相应的保护措施。但由于软件的处理存在一定的延时，会出现一些保护不及时，存在一定的危险。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种IGBT过流检测保护电路、压缩机驱动电路、压缩机及空气调节装置，以解决现有技术中采用软件检测IGBT 电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种IGBT过流检测保护电路，包括：
开关模块，设置在IGBT逆变模块的输出端与负载之间；所述IGBT逆变模块通过第一驱动电路与主控芯片相连，所述主控芯片用于生成PWM信号；
控制模块，与所述开关模块相连，同时与所述主控芯片相连，用于在所述 IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM 信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接。
优选地，所述开关模块，包括：
至少一个P型IGBT模块；
若所述P型IGBT模块为多个，多个所述P型IGBT模块并联在一起；
所述开关模块的漏极与所述IGBT逆变模块的输出端相连，源极接地，栅极通过第二驱动电路与所述控制模块相连。
优选地，所述控制模块，包括：
同相放大器，其正相输入端与所述开关模块的漏极相连，其反相输入端通过第一电阻与所述开关模块的源极相连，其输出端通过第二电阻与所述开关模块的源极相连，同时与所述主控芯片相连；
比较器，其正相输入端外接参考电压源，其反相输入端与所述同相放大器的输出端相连；所述参考电压源输出的基准电压与所述阈值电流正相关；
第一多谐振荡器，其输入端与所述比较器的输出端相连，其输出端与所述第二驱动电路相连；
第二多谐振荡器，其输入端与所述比较器的输出端相连，其输出端与所述主控芯片相连。
优选地，所述比较器，用于在输入电压大于参考电压源输出的基准电压时，输出低电平信号；在输入电压小于参考电压源输出的基准电压时，输出高电平信号；
所述第一多谐振荡器，用于在所述比较器输出低电平时，输出持续第一时长的低电平信号，以控制所述开关模块断开与负载的连接；
所述第二多谐振荡器，用于在所述比较器输出低电平时，输出持续第二时长的低电平信号，以控制所述主控芯片停止输出PWM信号。
优选地，所述第一时长≤第二时长。
优选地，所述负载包括以下项中的至少一项：
电机、压缩机、风机。
根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种压缩机驱动电路，包括：
上述的IGBT过流检测保护电路。
根据本实用新型实施例的第三方面，提供一种压缩机，包括：
上述的压缩机驱动电路。
根据本实用新型实施例的第四方面，提供一种空气调节装置，包括：
上述的压缩机。
优选地，所述空气调节装置，包括：
空调，和/或，新风机。
本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT 模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
进一步地，本实用新型提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种IGBT过流检测保护电路的示意框图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种IGBT过流检测保护电路的电路原理图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的一种IGBT过流检测保护电路的示意框图，如图1所示，该电路，包括：
开关模块101，设置在IGBT逆变模块的输出端与负载之间；所述IGBT逆变模块通过第一驱动电路与主控芯片相连，所述主控芯片用于生成PWM信号；
控制模块102，与所述开关模块101相连，同时与所述主控芯片相连，用于在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块101断开与负载的连接。
优选地，所述负载包括以下项中的至少一项：
电机、压缩机、风机。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，适用的场景包括但不限于：压缩机驱动电路中，电机驱动电路中，风机驱动电路中。
参见图2，IGBT逆变模块如图2中的Q1～Q6所示。在具体实践中，所述开关模块101，包括：
至少一个P型IGBT模块Q7(P型IGBT模块的数量根据IGBT逆变模块的输出电流大小进行选择，例如，若IGBT逆变模块的输出电流较小，则可以选择一个P型IGBT模块，若IGBT逆变模块的输出电流较大，则可以选择多个P型IGBT模块并联在一起)；
若所述P型IGBT模块Q7为多个，多个所述P型IGBT模块Q7并联在一起；
所述开关模块101的漏极与所述IGBT逆变模块的输出端相连，源极接地，栅极通过第二驱动电路1011与所述控制模块102相连。
优选地，所述控制模块102，包括：
同相放大器Q8，其正相输入端与所述开关模块101的漏极相连，其反相输入端通过第一电阻R1与所述开关模块101的源极相连，其输出端通过第二电阻R2与所述开关模块101的源极相连，同时与所述主控芯片相连；
比较器Q9，其正相输入端外接参考电压源，其反相输入端与所述同相放大器的输出端相连；所述参考电压源输出的基准电压与所述阈值电流正相关；
第一多谐振荡器1021，其输入端与所述比较器Q9的输出端相连，其输出端与所述第二驱动电路1011相连；
第二多谐振荡器1022，其输入端与所述比较器Q9的输出端相连，其输出端与所述主控芯片相连。
可以理解的是，所述比较器Q9，在输入电压大于参考电压源输出的基准电压时，输出低电平信号；在输入电压小于参考电压源输出的基准电压时，输出高电平信号；
所述第一多谐振荡器1021，在所述比较器Q9输出低电平信号时，输出持续第一时长T1的低电平信号，以控制所述开关模块101断开与负载的连接；
所述第二多谐振荡器1022，在所述比较器Q9输出低电平信号时，输出持续第二时长T2的低电平信号，以控制所述主控芯片停止输出PWM信号。
在具体实践中，可以理解的是，第一多谐振荡器1021和第二多谐振荡器 1022用于生成矩形波，并可以调节生成的矩形波的占空比，控制输出的低电平信号的持续时长。第一时长T1、第二时长T2可以根据需要按照实际的情况和应用场景来确定。优选地，所述第一时长T1≤第二时长T2。
为了便于理解，现结合图2所示的电路原理图详细解释本实施例提供的这种IGBT过流检测保护电路的工作原理，具体如下：
参见图2，IGBT逆变模块正常工作时，P型IGBT模块Q7工作在导通状态。由于Q7导通时存在内部电阻，因此，在导通情况下可以采集其两端的电压来换算流过Q7的电流(即为IGBT逆变模块输出的三相总电流)。Q7采集的电压信号经过同相放大器Q8后送入主控芯片用于软件的电流保护；同时，也将该电压信号送入比较器Q9，与参考电压源输出的基准电压Vref做比较。
当IGBT逆变模块未发生短路或较大电流突变时，比较器Q9输出恒定的高电平，第一多谐振荡器1021和第二多谐振荡器1022不会被触发，IGBT逆变模块正常工作。
当IGBT逆变模块出现短路或较大电流突变时，随着电流的迅速增加，比较器Q9的输入电压大于基准电压Vref时，比较器Q9输出的电平由高电平变成低电平。经过第一多谐振荡器1021和第二多谐振荡器1022的处理将分别产生持续时长为T1、T2的低电平信号。
持续时长为T1的低电平信号作用于P型IGBT模块Q7，P型IGBT模块 Q7会断开T1时长，此时将整个负载回路切断，防止大电流烧坏负载器件；持续时长为T2的低电平信号作用于主控芯片，主控芯片将在T2时长内停止输出 PWM信号，确保IGBT逆变模块全部断开。这样的双重保护结构设计，可以使得IGBT逆变模块更加安全可靠。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
进一步地，本实施例提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。
实施例二
根据一示例性实施例示出的一种压缩机驱动电路，包括：
上述的IGBT过流检测保护电路。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于压缩机驱动电路包括上述实施例一所述的IGBT过流检测保护电路，而该IGBT过流检测保护电路通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述 IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM 信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
进一步地，本实施例提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。
实施例三
根据一示例性实施例示出的一种压缩机，包括：
上述的压缩机驱动电路。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于压缩机包括上述实施例一所述的IGBT过流检测保护电路，而该IGBT过流检测保护电路通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
进一步地，本实施例提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。
实施例四
根据一示例性实施例示出的一种空气调节装置，包括：
上述的压缩机。
优选地，所述空气调节装置，包括：
空调，和/或，新风机。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于空气调节装置包括上述实施例一所述的IGBT过流检测保护电路，而该IGBT过流检测保护电路通过在IGBT逆变模块的输出端与负载之间设置开关模块，并通过控制模块在所述 IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM 信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接，使得IGBT逆变模块发生短路或较大电流突变时，通过关断IGBT与切断负载回路，实现对IGBT模块的双重保护，提高了IGBT过流检测保护的及时性与有效性，能够解决现有技术中采用软件检测IGBT电流进行过流保护，存在保护延迟的问题。
进一步地，本实施例提供的技术方案，将过流检测与IGBT保护集成在一起，采用硬件搭建保护电路，电路集成度高，与软件检测IGBT电流进行过流保护搭配使用，更加安全可靠。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列 (FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种IGBT过流检测保护电路，其特征在于，包括：
开关模块，设置在IGBT逆变模块的输出端与负载之间；所述IGBT逆变模块通过第一驱动电路与主控芯片相连，所述主控芯片用于生成PWM信号；
控制模块，与所述开关模块相连，同时与所述主控芯片相连，用于在所述IGBT逆变模块的输出电流大于阈值电流时，控制所述主控芯片停止输出PWM信号，并控制所述开关模块断开与负载的连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块，包括：
至少一个P型IGBT模块；
若所述P型IGBT模块为多个，多个所述P型IGBT模块并联在一起；
所述开关模块的漏极与所述IGBT逆变模块的输出端相连，源极接地，栅极通过第二驱动电路与所述控制模块相连。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制模块，包括：
同相放大器，其正相输入端与所述开关模块的漏极相连，其反相输入端通过第一电阻与所述开关模块的源极相连，其输出端通过第二电阻与所述开关模块的源极相连，同时与所述主控芯片相连；
比较器，其正相输入端外接参考电压源，其反相输入端与所述同相放大器的输出端相连；所述参考电压源输出的基准电压与所述阈值电流正相关；
第一多谐振荡器，其输入端与所述比较器的输出端相连，其输出端与所述第二驱动电路相连；
第二多谐振荡器，其输入端与所述比较器的输出端相连，其输出端与所述主控芯片相连。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述比较器，用于在输入电压大于参考电压源输出的基准电压时，输出低电平信号；在输入电压小于参考电压源输出的基准电压时，输出高电平信号；
所述第一多谐振荡器，用于在所述比较器输出低电平信号时，输出持续第一时长的低电平信号，以控制所述开关模块断开与负载的连接；
所述第二多谐振荡器，用于在所述比较器输出低电平信号时，输出持续第二时长的低电平信号，以控制所述主控芯片停止输出PWM信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，
所述第一时长≤第二时长。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，所述负载包括以下项中的至少一项：
电机、压缩机、风机。
7.一种压缩机驱动电路，其特征在于，包括：
权利要求1～6任一项所述的IGBT过流检测保护电路。
8.一种压缩机，其特征在于，包括：
权利要求7所述的压缩机驱动电路。
9.一种空气调节装置，其特征在于，包括：
权利要求8所述的压缩机。
10.根据权利要求9所述的空气调节装置，其特征在于，包括：
空调，和/或，新风机。
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