CN217278603U - 三相电流检测电路和保护装置、家电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三相电流检测电路和保护装置、家电设备，所述检测电路包括：电流信号采样单元，用于对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号；偏置电压提供单元，用于提供偏置电压；运算放大单元，运算放大单元分别与电流信号采样单元和偏置电压提供单元相连，用于对两相电流信号进行叠加处理以获得叠加电压，并对叠加电压和偏置电压进行运算放大处理，以获得三相电流中的第三相电流信号。由此，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

Description

三相电流检测电路和保护装置、家电设备

技术领域

本实用新型涉及检测控制技术领域，尤其涉及一种三相电流检测电路、一种三相电流保护装置和一种家电设备。

背景技术

目前的家电设备如空调，按照供电方式分类时，包括单相供电和三相供电，其中，单相供电空调需要通过霍尔或者电阻分压的方法检测一路电流信号，并将电流信号输入到MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，MCU根据电流信号实现控制及过流保护等。三相供电空调电路含有三路电流信号，也是通过霍尔或者电阻分压的方法进行检测三路电流信号，然后将三路电流信号输入到MCU，当MCU判断三路电流信号中某一路电流信号过大时，直接触发过流保护。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种三相电流检测电路，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种三相电流保护装置。

本实用新型的第三个目的在于提出一种家电设备。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种三相电流检测电路，包括：电流信号采样单元，用于对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号；偏置电压提供单元，用于提供偏置电压；运算放大单元，运算放大单元分别与电流信号采样单元和偏置电压提供单元相连，用于对两相电流信号进行叠加处理以获得叠加电压，并对叠加电压和偏置电压进行运算放大处理，以获得三相电流中的第三相电流信号。

本实用新型的三相电流检测电路，电流信号采样单元对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号，偏置电压提供单元提供偏置电压，运算放大单元分别与电流信号采样单元和偏置电压提供单元相连，用于对两相电流信号进行叠加处理以获得叠加电压，并对叠加电压和偏置电压进行运算放大处理，以获得三相电流中的第三相电流信号。由此，该检测电路能够减少霍尔传感器的使用数量，降低物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，使过流保护更加及时，保护了电路安全。

另外，根据本实用新型上述的三相电流检测电路，还可以具有如下的附加技术特征：

具体地，运算放大单元包括：第一电阻，第一电阻的一端与电流信号采样单元的第一输出端相连；第二电阻，第二电阻的一端与电流信号采样单元的第二输出端相连，第二电阻的另一端与第一电阻的另一端相连且具有第一节点；运算放大器，运算放大器的正输入端与第一节点相连，运算放大器的负输入端与偏置电压提供单元的提供端相连；第三电阻，第三电阻连接在运算放大器的负输入端与输出端之间。

具体地，偏置电压提供单元包括：偏置电源，偏置电源的负极端接地；第四电阻，第四电阻的一端与偏置电源的正极端相连，第四电阻的另一端作为偏置电压提供单元的提供端。

具体地，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻中的至少一个电阻由多个单电阻元件串并联组成。

具体地，电流信号采样单元通过两个电流霍尔传感器获得任意两相电流检测信号。

具体地，电流信号采样单元通过两路电阻分压获得任意两相电流检测信号。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种三相电流保护装置，包括上述的三相电流检测电路，用于获得三相电流信号；控制器，控制器与电流信号采样单元和运算放大单元分别相连，用于根据三相电流信号确定任意一相过流时触发过流保护。

本实用新型的三相电流保护装置，通过上述的三相电流检测电路获取三相电流信号，并通过控制器根据三相电流信号确定任意一相过流时触发过流保护，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

另外，根据本实用新型上述的三相电流保护装置，还可以具有如下的附加技术特征：

具体地，控制器包括MCU。

为达到上述目的，本实用新型第三方面提出了一种家电设备，其包括上述的三相电流保护装置。

本实用家电设备，通过上述的三相电流保护装置，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

另外，根据本实用新型上述的家电设备，还可以具有如下的附加技术特征：

具体地，家电设备为空调器。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的三相电流检测电路的方框图；

图2为相关技术的三相电流检测电路的原理图；

图3为相关技术的三相电流检测电路的原理图；

图4为根据本实用新型一个实施例的三相电流检测电路的原理图；

图5为根据本实用新型一个实施例的三相电流检测电路的示意图；

图6为根据本实用新型实施例的三相电流保护装置方框图；

图7为根据本实用新型实施例的家电设备的方框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例提出的三相电流检测电路、三相电流保护装置和家电设备。

本申请是发明人基于以下问题做出的研究：

如图2所示，三相供电空调电流含有三路电流，通过三个霍尔传感器或者是电阻分压的方式进行电流检测，并将检测到的三路电流信号(电流信号a、电流信号b和电流信号c)输入到MCU中，MCU对三路电流信号实时判断，当判断其中一路电流信号过大时，可直接触发对应的电流保护装置进行过流保护，例如，当电流信号a过大时，触发对应的A相电流保护装置进行过流保护。当判断三路电流信号均正常时，可将三路电流信号经过整流滤波后给空调供电，图2中的电流检测方式，每一路电流信号均需要对应的霍尔传感器进行检测，三路电流信号就需要三个霍尔传感器，不仅成本高，并且在电路板上占用的面积也大。

为了解决硬件成本较高的问题，相关技术中还提出了图3所示的检测方式，三相供电空调电流含有三路电流，可通过两个霍尔传感器或者是电阻分压的方式进行两路电流的检测(电流信号a和电流信号b)，并将检测到的两路电流信号输入至MCU中，MCU中包含有软件计算模块，软件计算模块基于三相电流之和等于零的原理，根据输入的两相电流信号计算得到第三路电流信号(电流信号c)。MCU判断三路电流信号实时判断，当判断三路电流信号中存在电流信号过大时，触发该路电流信号对应的过流保护装置进行过流保护处理，当判断三路电流信号均正常时，可将三路电流信号经过整流滤波后给空调供电。图3所示的电流检测方式虽然可以减少了一路霍尔传感器的使用，在一定程度上降低了产品成本，但是通过软件计算第三路电流大小时，在出现过流时才进行保护，导致过流保护时间较长，保护不及时。

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种三相电流检测电路，如图4所示，通过两个霍尔传感器或者是电阻分压的方式进行两路电流的检测，电流信号a和电流信号b，第三路电流(电流信号c)不直接通过电流信号采样的方法检测，也不经过MCU的软件计算获得，而是通过已检测的两路电流数据，采用硬件计算的方式，通过硬件加法的方式算出来后第三路电流信号(电流信号c)，再将三路电流信号输入到MCU，其中，第三路硬件过流信号不需要软件计算，直接硬件触发，在出现过流保护更加及时。由此能够减少一路霍尔传感器的数量，降低了产品的物料成本，也可以缩小PCB(PCB Printed Circuit Board，印制电路板)尺寸，起到电路小型化设计，并且相对于软件计算方式，过流保护时间更短，电路更加安全可靠。

需要说明的是，图4仅作为本实用新型的一个示例，还可以检测电流信号a和电流信号c，通过硬件电路计算电流信号b，或者检测电流信号b和电流信号c，通过硬件电路计算电流信号a。

图1为根据本实用新型实施例的三相电流检测电路的示意图。

在本实用新型的一个实施例中，家电设备可以为空调器。需要说明的是，三相电多应用于发电、输电、配电以及大功率用电设备等电力系统中，本实施例中的空调器为安装三相电的空调器，空调器可以包括单联机空调，也可以为多联机空调。

如图1所示，本实用新型的三相电流检测电路，可包括：电流信号采样单元10、偏置电压提供单元20和运算放大单元30。

其中，电流信号采样单元10用于对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号。偏置电压提供单元20用于提供偏置电压。运算放大单元30分别与电流信号采样单元10和偏置电压提供单元20相连，用于对两相电流信号进行叠加处理，获得叠加电压，并对叠加电压和偏置电压进行运算放大处理，获得三相电流中的第三相电流信号。

在本实用新型的一个实施例中，电流信号采样单元10可以通过两个电流霍尔传感器获得任意两相电流检测信号，还可以通过两路电阻分压获得任意两相电流检测信号。即电流信号采样单元10可以通过一个电流霍尔传感器获得一相电流检测信号，通过另一个电流霍尔传感器获得剩余两相中的一相电流检测信号；或者电流信号采样单元10还可以通过一路电阻分压获得一相电流检测信号，并通过另一路电阻分压获得剩余两相中的一相电流检测信号。

具体而言，结合图1和图4所示，当三相电源线通电，有电流经过时，电流信号采样单元10采集三相电流中的任意两相电流检测信号，并输出两相电流信号。图4为以采集A、B、C三相电源线中的A相输电线和B相输电线为例进行说明，根据三相电的特点，采用霍尔传感器感应三相线其A、B两相电流检测信号(具体的霍尔传感器结构及工作原理可以参见现有技术中的霍尔传感器，此处不再赘述)，或者可以由电阻分压的方式获取A、B两相电流检测信号。当获取到A、B两相电流信号时，运算放大单元30将A、B两相电流信号进行叠加处理，获取叠加电压，并将叠加电压与偏置电压提供单元20提供的偏置电压进行运算放大处理，获得三相电流中的C相输电线(第三相)电流信号，并输入到MCU的A/D(模拟信号转换成数字信号)采样通道，当三相电流信号中某一相电流信号过流时，MCU可触发对应的过流保护装置进行过流保护处理，其中，过流保护装置可包括过流保护器。当电流信号正常时，三相电流信号经过整流滤波后给空调正常供电。由此，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，使过流保护更加及时，保护了电路安全。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，运算放大单元30可包括：第一电阻R1、第二电阻R2、运算放大器31和第三电阻R3。其中，第一电阻R1的一端与电流信号采样单元10的第一输出端相连；第二电阻R2的一端与电流信号采样单元10的第二输出端相连，第二电阻R2的另一端与第一电阻R1的另一端相连且具有第一节点J1；运算放大器31的正输入端与第一节点J1相连，运算放大器31的负输入端与偏置电压提供单元20的提供端相连；第三电阻R3连接在运算放大器31的负输入端与输出端之间。

继续参考图5，根据本实用新型的一个实施例，偏置电压提供单元20可包括：偏置电源21和第四电阻R4。其中，偏置电源21的负极端接地；第四电阻R4的一端与偏置电源21的正极端相连，第四电阻R4的另一端作为偏置电压提供单元20的提供端。

具体而言，在三相电路中，记电流信号采样单元10的第一输出端的电流为Ia，由第一电阻R1与电流信号采样单元10的第一输出端相连，可以计算出第一输出端电压为R1*Ia，记为Ua，即Ua＝R1*Ia。同样的，记电流信号采样单元10的第二输出端的电流为Ib，由第二电阻R2与电流信号采样单元10的第二输出端相连，可以计算出第二输出端电压为R2*Ib，记为Ub，即Ub＝R2*Ib。将第一输出端电压Ua与第二输出端电压Ub相加即可获得叠加电压，记为U1，即U1＝Ua+Ub。由于运算放大器的电压增益非常大，为保证电路的稳定运作，通常使用运算放大器31时，会将其输出端与其反相输入端连接，形成负反馈组态，此时运算放大器31的正极电压和负极电压相同。偏置电源21提供的偏置电压可记为U2，由此根据U2与U1之间的差值除以第三电阻R3，即可得到第三相电流信号(电流信号c)。由此当三相电流信号中某一相电流信号过流时，可触发过流保护，保护电路的安全，其中，第四电阻R4起到限流作用，防止输出电流过大，触发过流保护。

根据本实用新型的一个实施例，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4中的至少一个电阻由多个单电阻元件串并联组成。

也就是说，在第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4中，至少一个电阻(如第一电阻R1)或者多个电阻(如第一电阻R1和第二电阻R2)可以由多个单电阻元件串联并构成。例如，电阻R1可以由电阻Ra与Rb串联组成，也可以由电阻Ra与电阻Rb并联组成，也可以由电阻Ra与Rb先串联在与电阻Rc并联组成等。具体的串并联可根据电路中电流大小的实际情况而设定。

综上所述，本实用新型的三相电流检测电路，电流信号采样单元10对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号，偏置电压提供单元20提供偏置电压，运算放大单元30分别与电流信号采样单元和偏置电压提供单元相连，用于对两相电流信号进行叠加处理以获得叠加电压，并对叠加电压和偏置电压进行运算放大处理，以获得三相电流中的第三相电流信号。由此，本实用新型的检测电路能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

对应上述实施例，本实用新型还提出了一种三相电流保护装置。

如图6所示，本实用新型实施例的三相电流保护装置100，可包括：上述的三相电流检测电路110和控制器120。

其中，三相电流检测电路110用于获得三相电流信号，控制器120与电流信号采样单元10和运算放大单元30分别相连，用于根据三相电流信号确定任意一相过流时触发过流保护。其中，控制器120包括MCU。

本实用新型实施例的三相电流保护装置，通过上述的三相电流检测电路获得三相电流信号，并通过控制器与电流信号采样单元和运算放大单元分别相连，用于根据三相电流信号确定任意一相过流时触发过流保护。由此，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

对应上述实施例，本实用新型还提出了一种家电设备。

如图7所示，本实用新型实施例的家电设备200，包括上述实施例的三相电流保护装置100。

其中，家电设备可以为空调器。

根据本实用新型的家电设备，能够减少霍尔传感器的使用数量，降低产品的物料成本，并且通过硬件计算电流的方式，过流保护更加及时，更加安全可靠，提高了家电设备的可靠性。

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。

此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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)

1.一种三相电流检测电路，其特征在于，包括：

电流信号采样单元，用于对三相电流中的任意两相电流检测信号进行采样，输出两相电流信号；

偏置电压提供单元，用于提供偏置电压；

运算放大单元，所述运算放大单元分别与所述电流信号采样单元和所述偏置电压提供单元相连，用于对所述两相电流信号进行叠加处理以获得叠加电压，并对所述叠加电压和所述偏置电压进行运算放大处理，以获得所述三相电流中的第三相电流信号。

2.根据权利要求1所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述运算放大单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述电流信号采样单元的第一输出端相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述电流信号采样单元的第二输出端相连，所述第二电阻的另一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第一节点；

运算放大器，所述运算放大器的正输入端与所述第一节点相连，所述运算放大器的负输入端与所述偏置电压提供单元的提供端相连；

第三电阻，所述第三电阻连接在所述运算放大器的负输入端与输出端之间。

3.根据权利要求2所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述偏置电压提供单元包括：

偏置电源，所述偏置电源的负极端接地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述偏置电源的正极端相连，所述第四电阻的另一端作为所述偏置电压提供单元的提供端。

4.根据权利要求3所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻中的至少一个电阻由多个单电阻元件串并联组成。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述电流信号采样单元通过两个电流霍尔传感器获得所述任意两相电流检测信号。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的三相电流检测电路，其特征在于，所述电流信号采样单元通过两路电阻分压获得所述任意两相电流检测信号。

7.一种三相电流保护装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1-6中任一项所述的三相电流检测电路，用于获得三相电流信号；

控制器，所述控制器与所述电流信号采样单元和所述运算放大单元分别相连，用于根据所述三相电流信号确定任意一相过流时触发过流保护。

8.根据权利要求7所述的三相电流保护装置，其特征在于，所述控制器包括MCU。

9.一种家电设备，其特征在于，包括根据权利要求7或8所述的三相电流保护装置。

10.根据权利要求9所述的家电设备，其特征在于，所述家电设备为空调器。

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