CN216904277U - 一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器，其中，过流保护电路包括采样模块；过流检测模块用于检测出采样模块的电流大于预设电流时输出触发信号；触发模块用于根据触发信号断开PWM信号，并根据触发信号输出中断信号；控制模块用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的所述中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的所述中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至所述触发模块，并继续输出所述PWM信号；触发模块还用于根据复位信号进行复位，由此实现了对开关管过流保护的同时还能够避免误停机操作，提高了保护的可靠性和电路的稳定性。

Description

一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，特别涉及一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器。

背景技术

目前，大部分家用及类似用途变频电器如变频空调、冰箱，为了提高功率因数，在整流电路之后逆变电路之前设计有PFC电路。家电通常用的是Boost型PFC电路，主要包括PFC电感、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、快恢复二极管。IGBT是校正电流波形、提高功率因数和升高直流电压的关键器件，但是IGBT容易发生过流损坏，降低了影响整个系统的安全性。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器，能够对IGBT进行过流保护，进而确保整个系统工作的安全性。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

本申请实施例提供一种过流保护电路，包括：

采样模块；

过流检测模块，与采样模块连接，用于检测出采样模块的电流大于预设电流时输出触发信号；

触发模块，与过流检测模块连接，用于根据触发信号断开PWM信号，并根据触发信号输出中断信号；

控制模块，与触发模块连接，用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至触发模块，并继续输出PWM信号；

触发模块还用于根据复位信号进行复位。

在一些实施例中的过流保护电路，触发模块包括：

触发单元，与过流检测模块连接，用于根据触发信号输出第一电平信号；

开关单元，与触发单元连接，用于根据第一电平信号断开PWM信号；

中断信号输出单元，与触发单元连接，用于根据第一电平信号输出中断信号。

在一些实施例中的过流保护电路，控制模块包括：

控制器，与中断信号输出单元连接，用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至触发模块，并继续输出PWM信号；

复位单元，分别与控制器和触发单元连接，用于根据第一电平信号输出复位信号至触发单元。

在一些实施例中的过流保护电路，开关单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管和第一电容；第一电阻的一端与触发单元连接，第一电阻的另一端与第一三极管的基极连接，第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极与PWM信号输入端连接，第二电阻的一端和第一电容的一端均与PWM信号输入端连接，第二电阻的另一端和第一电容的另一端均接地。

在一些实施例中的过流保护电路，中断信号输出单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容和第二三极管；第三电阻的一端与触发单元连接，第三电阻的另一端与第二三极管的基极连接，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极与第四电阻的一端和第五电阻的一端连接，第四电阻的另一端接电，第五电阻的另一端和第二电容的一端均与控制器连接，第二电容的另一端接地。

在一些实施例中的过流保护电路，复位单元包括第六电阻、第七电阻、第三三极管和第三电容；第六电阻的一端接电，第六电阻的另一端、第三三极管的集电极和第三电容的一端均与触发单元连接，第三电容的另一端接地，第三三极管的发射极接地，第三三极管的基极通过第七电阻与控制器连接。

在一些实施例中的过流保护电路，过流检测模块包括：

放大器，与采样模块连接，用于将流经采样模块的电流进行放大后转换为电压；

比较器，与放大器连接，用于将电压与基准电压进行比较，并在电压大于基准电压时输出触发信号。

在一些实施例中的过流保护电路，第三三极管为NPN型三极管。

本申请实施例还提供一种功率因数校正电路，包括：

功率因数校正模块，接入供电电压，根据供电电压为负载供电；

驱动模块，与功率因数校正模块连接，用于根据PWM信号控制功率因数模块导通或断开；

上述的过流保护电路，与功率因数校正模块和驱动模块连接，用于为驱动模块提供PWM信号，并对功率因数校正模块的输出电流或输入电流进行检测，当检测到输出电流或输入电流大于预设电流时控制PWM信号断开。

本申请实施例还提供一种空调器，包括上述的功率因数校正电路。

相较于现有技术，本实用新型提供了一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器，其中，过流保护电路在检测到出现过流时，由触发模块控制PWM信号断开，并输出中断信号至控制模块，由控制模块根据中断信号的此时来判断是否需要进行停机操作，由此在实现了对开关管过流保护的同时还能够避免误停机操作，提高了保护的可靠性和电路的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型提供的功率因数校正电路的结构框图。

图2为本实用新型提供的功率因数校正电路中过流保护电路的原理图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器，能够对IGBT进行过流保护，进而确保整个系统工作的安全性。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种功率因数校正电路包括功率因数校正模块100，接入供电电压，根据供电电压为负载供电；其中，功率校正模块包括开关管，本实施例中的开关管为IGBT；驱动模块200，与功率因数校正模块100连接，用于根据PWM信号控制功率因数模块导通或断开，也即控制开关管的导通或断开；过流保护电路300，与功率因数校正模块100和驱动模块200连接，用于为驱动模块200提供PWM信号，并对功率因数校正模块100的输出电流或输入电流进行检测，当检测到输出电流或输入电流大于预设电流时控制PWM信号断开或停止输出PWM信号，进而实现对开关管的有效保护，确保整个电路工作的安全性。

具体实施时，过流保护电路300包括采样模块310、触发模块330和控制模块340，采样模块310与功率因数校正模块100和过流检测模块320连接，流经采样模块310的电流为功率校正模块的输入电流或输出电流，过流检测模块320与触发模块330连接，触发模块330分别与控制模块340连接，控制模块340还与驱动模块200连接。过流检测模块320用于检测出采样模块310的电流大于预设电流时输出触发信号至触发模块330，触发模块330用于根据触发信号断开PWM信号，并根据触发信号输出中断信号。其中，过流检测模块320可以设置在开关管的输入端，也可以设置在开关管的输出端，具体可根据采样模块310的设置进行选择；PWM信号输入至驱动模块200，驱动模块200根据PWM信号的占空比控制开关管的导通或断开，当触发模块330接收到触发信号时，会根据触发信号断开PWM信号，也即断开驱动模块200的PWM信号的输入，实现在硬件上对开关管的快速响应保护过程。

与此同时，触发模块330根据触发信号会输出中断信号至控制模块340，控制模块340用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至触发模块330，并继续输出PWM信号。也就是说控制模块340在接收到中断信号后会判断在预设时间内接收了几次中断信号，若超过预设次数那么就停机不工作；若没有则输出复位信号至触发模块330，触发模块330还用于根据复位信号进行复位，由此完成软件上的过流保护措施，并且本申请中并不是一次过流就停机，而是在检测到多次过流之后再执行停机操作。在仅仅过流一次的情况下，控制模块340继续输出PWM信号，整个功率因数校正电路可以继续运行，避免在一次过流保护停机的情况下，过流保护点设计过高则起不到保护开关管的作用，设计过低则容易受到电网扰动等影响，会产生误停机动作而影响保护的可靠性和整个电路工作的稳定性。

进一步地，请一并参阅图2，触发模块330包括触发单元331、开关单元332和中断信号输出单元333，触发单元331与过压检测模块、开关单元332和中断信号输出单元333连接，开关单元332还与驱动模块200连接，中断信号输出单元333还与控制模块340连接。触发单元331用于根据触发信号输出第一电平信号；开关单元332用于根据第一电平信号断开PWM信号；中断信号输出单元333用于根据第一电平信号输出中断信号。其中，本实施例中的第一电平信号为高电平信号，当触发单元331接收到触发信号时，会输出两路高电平信号，一路高电平信号输出至开关单元332，一路高电平信号输出至中断信号输出单元333。开关单元332会根据该高电平信号断开PWM信号的输入，实现硬件上的快速响应保护过程。与此同时，中断信号输出单元333会根据该高电平信号输出中断信号至控制模块340，以便于控制模块340进行软件上的保护过程。

进一步地，控制模块340包括控制器341，与中断信号输出单元333连接，用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至触发模块330，并继续输出PWM信号；复位单元342，分别与控制器341和触发单元331连接，用于根据第一电平信号输出复位信号至触发单元331。当控制器341在预设时间内判断出接收中断信号的次数超过预设次数时就会进行停机，停止工作。当控制器341在预设时间内判断出接收中断信号的次数在预设次数之内时，则输出高电平信号至复位单元342，由复位单元342输出一个复位信号至触发单元331，触发单元331复位；而控制器341则继续输出下一周期的PWM信号，继续运行，由此既能够实现对开关管的快速保护，又能够避免停机误操作，提高保护的可靠性。

具体地，请继续参阅图2，开关单元332包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1和第一电容C1；第一电阻R1的一端与触发单元331连接，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极与PWM信号输入端连接，第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端均与PWM信号输入端连接，第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端均接地。当触发单元331输出高电平信号时，第一三极管Q1导通，将输入至驱动模块200的PWM信号拉至低电平，此时驱动模块200识别到的是为0的电平信号，如此通过开关单元332限制了PWM信号有效占空比的继续输入，相当于断开了PWM信号的输入，因此驱动模块200会控制开关管断开，避免开关管在过流状态下损坏。

更进一步地，中断信号输出单元333包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2和第二三极管Q2；第三电阻R3的一端与触发单元331连接，第三电阻R3的另一端与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端连接，第四电阻R4的另一端接电，第五电阻R5的另一端和第二电容C2的一端均与控制器341连接，第二电容C2的另一端接地。当触发单元331输出高电平信号时，第二三极管Q2的集电极拉到低电平，限流中断信号输入至控制器341，控制器341停止输出PWM信号。控制器341判断中断信号输入的次数超过预设次数时，则继续停止输出PWM信号并停机停止工作，若中断信号输入的次数在预设次数之内，则控制器341继续输出下一周期的PWM信号，整个电路继续进入正常工作状态。

更进一步地，复位单元342包括第六电阻R6、第七电阻R7、第三三极管Q3和第三电容C3；第六电阻R6的一端接电，第六电阻R6的另一端、第三三极管Q3的集电极和第三电容C3的一端均与触发单元331连接，第三电容C3的另一端接地，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的基极通过第七电阻R7与控制器341连接。当控制器341输出高电平信号时，此时第三三极管Q3导通，将触发单元331的复位端口拉到低电平，触发单元331执行复位动作，以便于后续继续工作。

其中，触发单元331可由JK触发器、RS触发器、T触发器和计数器等实现单稳态触发功能，本实施例中的触发单元331可以包括555定时器，555定时器的输出端口分别连接第一电阻R1的一端和第三电阻R3的一端，555定时器的输入端口与过流检测模块320连接，555定时器的复位端口与复位单元342连接。当555定时器接收到触发信号时，会分别输出高电平信号至开关单元332和中断信号输出单元333。若控制器341输出高电平信号至复位单元342，那么此时555定时器的复位端口会被拉至低电平进行复位。

进一步地，过流检测模块320包括放大器A1和比较器A2，放大器A1的第一输入端与采样模块310的输入端连接，放大器A1的第二输入端与采样模块310的输出端连接，放大器A1的输出端与比较器A2的第一输入端连接，比较器A2的第二输入端接入基准电压；放大器A1用于将流经采样模块310的电流进行放大后转换为电压；比较器A2，用于将电压与基准电压进行比较，并在电压大于基准电压时输出触发信号。其中，本实施例中的采样模块310包括采样电阻，采样电阻可以设置在开关管的输入端，例如采样电阻RS01的设置，也可以设置在开关管的输出端，例如采样电阻RS02的设置。

具体地，放大器A1采样并放大采样电阻上的电流并转换成对应的电压，电压输入到有基准电压的比较器A2中，根据限流点设计对应的基准电压值。当电流达到限流点时，比较器A2输出触发信号至触发单元331，当触发单元331收到触发信号后，输出端由第二电平信号翻转输出第一电平信号控制第一三极管Q1导通，将输入到驱动模块200的PWM信号拉到驱动模块200识别为0的电平信号，如此限制PWM有效占空比的继续输入，由此通过设置过流检测模块320能够有效地检测开关管的输入电流或输出电流是否过流，以便于实现对开关管的过流保护；其中，本实施例中的第二电平信号为低电平信号，第一电平信号为高电平信号。

本实用新型中通过设置过流保护电路300，当功率因数校正电路的电流达到限流点时，可快速关断PWM信号，将流经开关管的集电极电流控制下来。如过流时不能快速关断PWM信号，开关管的集电极电流则快速上冲，导致开关管击穿，特别是由软件关断PWM的情况，因为软件中断响应需要时间。因此在电流超过一定的幅值后(比如100A)，通过硬件保护限制PWM信号的占空比，PWM信号剩余周期关闭，开关管则可以得到有效保护，完全工作在正向安全工作区以内，实现对开关管的有效保护。

进一步地，本实用新型还提供了一种过流保护电路，由于上文对该过流保护电路进行了详细说明，此处不再赘述。

进一步地，本实用新型还提供了一种空调器，空调器包括上述的功率因数校正电路，功率因数校正电路包括过流保护电路。本实用新型通过设置过流保护电路，当功率因数校正电路的电流达到限流点时，可快速关断PWM信号，将流经开关管的集电极电流控制下来。如过流时不能快速关断PWM信号，开关管的集电极电流则快速上冲，导致开关管击穿，特别是由软件关断PWM的情况，因为软件中断响应需要时间。因此在电流超过一定的幅值后(比如100A)，通过硬件保护限制PWM信号的占空比，PWM信号剩余周期关闭，开关管则可以得到有效保护，完全工作在正向安全工作区以内，而后再由控制器判断是否需要进行停机操作，由此既能够实现对开关管的快速保护，又能够避免停机误操作，提高了整个空调系统工作的稳定可靠性；由于上文对该功率因数校正电路进行了详细说明，此处不再赘述。

综上，本实用新型提供的一种过流保护电路、功率因数校正电路和空调器，其中，过流保护电路包括采样模块；过流检测模块用于检测出采样模块的电流大于预设电流时输出触发信号；触发模块用于根据触发信号断开PWM信号，并根据触发信号输出中断信号；控制模块用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至触发模块，并继续输出PWM信号；触发模块还用于根据复位信号进行复位。通过设置过流保护电路，在检测到出现过流时，由触发模块控制PWM信号断开，并输出中断信号至控制模块，由控制模块根据中断信号的此时来判断是否需要进行停机操作，由此在实现了对开关管过流保护的同时还能够避免误停机操作，提高了保护的可靠性和电路的稳定性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：

采样模块；

过流检测模块，与所述采样模块连接，用于检测出所述采样模块的电流大于预设电流时输出触发信号；

触发模块，与所述过流检测模块连接，用于根据所述触发信号断开PWM信号，并根据所述触发信号输出中断信号；

控制模块，与所述触发模块连接，用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的所述中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的所述中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至所述触发模块，并继续输出所述PWM信号；

所述触发模块还用于根据所述复位信号进行复位。

2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述触发模块包括：

触发单元，与所述过流检测模块连接，用于根据所述触发信号输出第一电平信号；

开关单元，与所述触发单元连接，用于根据所述第一电平信号断开所述PWM信号；

中断信号输出单元，与所述触发单元连接，用于根据所述第一电平信号输出所述中断信号。

3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述控制模块包括：

控制器，与所述中断信号输出单元连接，用于根据中断信号停止输出PWM信号，并在预设时间内接收的所述中断信号的次数大于预设次数时停止工作，在预设时间内接收的所述中断信号的次数小于预设次数时输出复位信号至所述触发模块，并继续输出所述PWM信号；

复位单元，分别与所述控制器和所述触发单元连接，用于根据所述第一电平信号输出所述复位信号至所述触发单元。

4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管和第一电容；所述第一电阻的一端与所述触发单元连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与PWM信号输入端连接，所述第二电阻的一端和所述第一电容的一端均与PWM信号输入端连接，所述第二电阻的另一端和所述第一电容的另一端均接地。

5.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述中断信号输出单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容和第二三极管；所述第三电阻的一端与所述触发单元连接，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接电，所述第五电阻的另一端和所述第二电容的一端均与所述控制器连接，所述第二电容的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述复位单元包括第六电阻、第七电阻、第三三极管和第三电容；所述第六电阻的一端接电，所述第六电阻的另一端、所述第三三极管的集电极和所述第三电容的一端均与所述触发单元连接，所述第三电容的另一端接地，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极通过所述第七电阻与所述控制器连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的过流保护电路，其特征在于，所述过流检测模块包括：

放大器，与所述采样模块连接，用于将流经所述采样模块的电流进行放大后转换为电压；

比较器，与所述放大器连接，用于将所述电压与基准电压进行比较，并在所述电压大于所述基准电压时输出所述触发信号。

8.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述第三三极管为NPN型三极管。

9.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括：

功率因数校正模块，接入供电电压，根据所述供电电压为负载供电；

驱动模块，与所述功率因数校正模块连接，用于根据PWM信号控制所述功率因数模块导通或断开；

如权利要求1-8任一项所述的过流保护电路，与所述功率因数校正模块和所述驱动模块连接，用于为所述驱动模块提供所述PWM信号，并对所述功率因数校正模块的输出电流或输入电流进行检测，当检测到所述输出电流或所述输入电流大于所述预设电流时控制所述PWM信号断开。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求9所述的功率因数校正电路。

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