CN220066873U - 保护电路、电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种保护电路、电子设备。其中，保护电路与待保护电路的复用输出端连接，保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，待保护电路的复用输出端分别与电平调控模块的输入端和第二采样模块的输入端连接，电平调控模块的输出端与第一采样子模块的输入端连接，第一采样子模块的输出端与控制模块的故障保护端连接，第二采样模块的输出端与控制模块的温度采集端连接。采用上述方案的本实用新型可以在降低选型难度的同时，减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况成为人们关注的重点。

Description

保护电路、电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种保护电路、电子设备。

背景技术

随着科学技术的发展，智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。为了保证IPM模块能够安全可靠的运行，IPM模块设置温度保护输出引脚和故障输出引脚，温度保护输出引脚对应的电压会随着IPM模块工作温度升高而降低，故障输出引脚则会在IPM模块故障时输出故障信号。

相关技术中，为了降低IPM模块的成本，IPM模块的温度保护输出引脚和故障输出引脚通常设置成同一个复用引脚，该复用引脚分别直接连接到微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的温度检测引脚和故障保护引脚。但是，使用复用引脚会导致MCU检测到的电压偏低，并且，由于MCU的型号不同，MCU检测的低电平对应的电压阈值也不相同，部分型号的MCU将出现MCU误触发针对IPM模块的故障保护功能并控制IPM模块停止工作的情况，导致对于MCU的选型要求较高。因此，如何在降低选型难度的同时，减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况成为人们关注的重点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种保护电路、电子设备，主要目的在于在降低选型难度的同时，减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况。

根据本实用新型的一方面，提供了一种保护电路，所述保护电路与待保护电路的复用输出端连接，所述保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，所述第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，

所述待保护电路的复用输出端分别与所述电平调控模块的输入端和所述第二采样模块的输入端连接，所述电平调控模块的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接，所述第一采样子模块的输出端与所述控制模块的故障保护端连接，所述第二采样模块的输出端与所述控制模块的温度采集端连接。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述电平调控模块包括第二采样子模块和器件选型子模块；其中，

所述第二采样子模块的输入端分别与所述待保护电路的复用输出端和所述第二采样子模块的输入端连接，所述第二采样子模块的输出端与所述器件选型子模块的输入端连接，所述器件选型子模块的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述器件选型子模块包括跳线元件；其中，

所述跳线元件的第一端与所述第二采样子模块的输出端连接，所述跳线元件的第二端与所述第一采样子模块的输入端连接。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述器件选型子模块包括电源电路和比较器；其中，

所述比较器的负输入端与所述电源电路的输出端连接，所述比较器的正输入端与所述第二采样子模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述电源电路包括第一直流电源、第一电阻、第二电阻和第一电容；其中，

所述第一直流电源的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端之间的连接点与所述比较器的负输入端连接，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述第二采样子模块包括第二直流电源、第三电阻、第四电阻和第二电容；其中，

所述第二直流电源的输出端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端之间的连接点为所述第二采样子模块的输入端，所述第四电阻的第二端和所述第二电容的第一端之间的连接点与所述器件选型子模块的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述第一采样子模块包括第三直流电源、第五电阻、第六电阻和第三电容；其中，

所述第三直流电源的输出端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第一端之间的连接点与所述电平调控模块的输出端连接，所述第六电阻的第二端和所述第三电容的第一端之间的连接点与所述控制模块的故障保护端连接，所述第三电容的第二端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述第二采样模块包括第四直流电源、二极管、第七电阻、第八电阻和第四电容；其中，

所述第四直流电源的输出端与所述二极管的负极连接，所述二极管的正极、所述第七电阻的第一端和所述第八电阻的第一端之间的连接点为所述第二采样模块的输入端，所述第七电阻的第二端和所述第四电容的第一端之间的连接点与所述控制模块的温度采集端连接，所述第八电阻的第二端和所述第四电容的第二端接地。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电子设备，包括：待保护电路和如前述一方面中任一项所述的保护电路；其中，

所述保护电路与所述待保护电路的复用输出端连接。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述待保护电路包括热敏电阻；其中，

所述热敏电阻的第一端为所述待保护电路的复用输出端，所述热敏电阻的第二端接地。

综上，本实用新型实施例一个或多个实施例中，保护电路与待保护电路的复用输出端连接，保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，待保护电路的复用输出端分别与电平调控模块的输入端和第二采样模块的输入端连接，电平调控模块的输出端与第一采样子模块的输入端连接，第一采样子模块的输出端与控制模块的故障保护端连接，第二采样模块的输出端与控制模块的温度采集端连接。因此，通过根据控制模块检测到的低电平对应的电压阈值来确定内部电路，可以在IPM模块采用复用输出端时，无需仅能选取不会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能的控制模块，可以降低控制模块的选型难度，可以减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况。

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

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的背景示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的另一种保护电路的背景示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的另一种保护电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所提供的又一种保护电路的结构示意图；

附图标记说明：故障保护端-FO；温度采集端-VOT；复用输出端-FO/VOT；

第一电阻-R1；第二电阻-R2；第三电阻-R3；第四电阻-R4；第五电阻-R5；第六电阻-R6；第七电阻-R7；第八电阻-R8；跳线电阻-J2；第一电容-C1；第二电容-C2；第三电容-C3；第四电容-C4；第五电容-C5；比较器-IC3；二极管-D5。

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

随着变频技术突飞猛进的发展，其所用设备也正追求更加快速的逻辑电路。为了控制器可以更加小型化，可以将绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)、驱动芯片、二极管、智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)等器件集成在四合一模块中，降低成本。

智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)是一种功率开关器件，具有大功率晶体管(Giant Transistor，GTR)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点，以及场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor，MOSFET)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。

在一些实施例中，IPM模块主要是由6个IGBT及其相关电路集成而来的，由于IGBT在快速开关动作期间会产生较大的损耗，导致温度升高，为了保证IPM模块能够安全可靠的运行，可以在IPM模块内部加一个故障输出引脚输出故障信号。另外，还可以增加温度检测功能，具体是通过在IPM模块内部放置一个负温度系数(Negative VOTeratureCoeffiCient，NTC)热敏电阻在靠近IGBT发热较严重的区域，通过NTC热敏电阻感应NTC模块内部的温度变化，绘制出对应的温度-阻值曲线从而间接的反应NTC模块结温的变化。

在一些实施例中，图1为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的背景示意图。如图1所示，IPM模块的温度保护输出引脚VOT和故障输出引脚VFO分别通过一路采样电路连接至微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的温度检测引脚P40/AN000和故障保护引脚ADST2。然而这种方案导致IPM模块所需成本较高。

图2为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的背景示意图。如图2所示，为了降低IPM模块的成本，IPM模块内部将温度保护输出引脚和故障输出引脚集成复用，该复用引脚通过采样电路分别连接至MCU的温度检测引脚P40/AN000和故障保护引脚P01/IRQ4/ADST2。通过一个电阻与NTC热敏电阻串联连接，对5V电源进行分压，可以将NTC热敏电阻检测到的温度以电压的形式传递到MCU的温度检测引脚P40/AN000和故障保护引脚P01/IRQ4/ADST2。

易于理解的是，当IPM模块采用复用引脚，且温度过高时，NTC热敏电阻的阻值变小输出的电压偏低容易导致MCU检测到的电压偏低，会导致MCU误触发针对IPM模块的故障保护功能并控制IPM模块停止工作的情况提高。另外，由于MCU的型号不同，MCU检测的低电平对应的电压也不相同，例如，有的MCU检测到输入的电压低于1V为低电平，而有的MCU检测到输入的电压低于2V才为低电平。

也就是说，针对电压阈值较高的MCU，将会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能的情况，而电压阈值较低的MCU，则不会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能。因此，为了减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况，对于MCU的选型要求较高。

下面结合具体的实施例对本实用新型进行详细说明。

图3为本实用新型实施例所提供的第一种保护电路的结构示意图。

如图3所示，保护电路与待保护电路的复用输出端FO/VOT连接，该保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，

待保护电路的复用输出端FO/VOT分别与电平调控模块的输入端和第二采样模块的输入端连接，电平调控模块的输出端与第一采样子模块的输入端连接，第一采样子模块的输出端与控制模块的故障保护端FO连接，第二采样模块的输出端与控制模块的温度采集端VOT连接。

根据一些实施例，该控制模块并不特指某一固定模块。例如，该控制模块可以为MCU。此时，MCU的温度检测引脚P40/AN000可以为控制模块的温度采集端，MCU的故障保护引脚P01/IRQ4/ADST2可以为控制模块的故障保护端FO。

在一些实施例中，第二采样模块用于将待保护电路检测到的温度以电压的形式传递到控制模块的温度采集端VOT。

根据一些实施例，电平调控模块用于根据控制模块检测到的低电平对应的电压阈值来确定内部电路。因此，可以降低控制模块的选型难度。

在一些实施例中，第一采样子模块用于将电平调控模块输出的电压传递到控制模块的故障保护端FO。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，图4为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的结构示意图。如图4所示，电平调控模块包括第二采样子模块和器件选型子模块；其中，

第二采样子模块的输入端分别与待保护电路的复用输出端FO/VOT和第二采样子模块的输入端连接，第二采样子模块的输出端与器件选型子模块的输入端连接，器件选型子模块的输出端与第一采样子模块的输入端连接。

根据一些实施例，当控制模块检测到的低电平对应的电压阈值小于触发故障保护功能时的电压值时，控制模块将不会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能的情况，此时，器件选型子模块包括跳线元件；其中，

跳线元件的第一端与第二采样子模块的输出端连接，跳线元件的第二端与第一采样子模块的输入端连接。

在一些实施例中，该跳线元件仅起到连接第二采样子模块的输出端和第一采样子模块的输入端的作用。此时，第二采样子模块和第一采样子模块结合共同起到将待保护电路检测到的温度以电压的形式传递到控制模块的故障保护端FO的作用。

在一些实施例中，图5为本实用新型实施例所提供的一种保护电路的结构示意图。如图5所示，跳线元件例如可以为跳线电阻J2。

根据一些实施例，如图5所示，当控制模块检测到的低电平对应的电压阈值不小于触发故障保护功能时的电压值时，器件选型子模块包括电源电路和比较器IC3；其中，

比较器IC3的负输入端与电源电路的输出端连接，比较器IC3的正输入端与第二采样子模块的输出端连接，比较器IC3的输出端与第一采样子模块的输入端连接。

需要说明的是，器件选型子模块还包括比较器电源电路，该比较器电源电路包括第五直流电源和第五电容C5。如图5所示，第五直流电源为5V直流电源，第五直流电源的输出端分别与第五电容C5的第一端和比较器IC3的电源端连接，第五电容C5的第二端接地。

在一些实施例中，如图5所示，电源电路包括第一直流电源、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；其中，

第一直流电源的输出端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端和第一电容C1的第一端之间的连接点与比较器IC3的负输入端连接，第二电阻R2的第二端和第一电容C1的第二端接地GND。

在一些实施例中，第一直流电源例如可以为5V直流电源。可以通过调节第一电阻R1的阻值和第二电阻R2的阻值来调节输入至比较器IC3的负输入端的电压值，以使该电压值为触发故障保护功能时的电压值。

根据一些实施例，如图5所示，第二采样子模块包括第二直流电源、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；其中，

第二直流电源的输出端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第一端之间的连接点为第二采样子模块的输入端，第四电阻R4的第二端和第二电容C2的第一端之间的连接点与器件选型子模块的输入端连接，第二电容C2的第二端接地GND。

在一些实施例中，第二直流电源例如可以为5V直流电源。

在一些实施例中，当第二采样子模块将待保护电路检测到的温度以电压的形式传递到比较器IC3的正输入端时，如果该电压值大于触发故障保护功能时的电压值，则比较器将输出低电平信号。第一采样子模块将该低电平信号传递至控制模块的故障保护端FO，以触发针对IPM模块的故障保护功能。

易于理解的是，在制作保护电路时，当控制模块检测到的低电平对应的电压阈值小于触发故障保护功能时的电压值时，器件选型子模块可以仅安装跳线元件。当控制模块检测到的低电平对应的电压阈值不小于触发故障保护功能时的电压值时，器件选型子模块可以仅安装电源电路和比较器IC3。因此，可以无需同时安装这些元器件，可以降低电路制作成本。

另外，也可以在跳线元件的两侧以及比较器的输出端和正输入端的两侧均设置开关模块，根据控制模块的型号控制这些开关模块的通断状态，来切换器件选型子模块内部使用的电路。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，第一采样子模块包括第三直流电源、第五电阻R5、第六电阻R6和第三电容C3；其中，

第三直流电源的输出端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第一端之间的连接点与电平调控模块的输出端连接，第六电阻R6的第二端和第三电容C3的第一端之间的连接点与控制模块的故障保护端FO连接，第三电容C3的第二端接地GND。

在一些实施例中，第三直流电源例如可以为5V直流电源。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，第二采样模块包括第四直流电源、二极管D5、第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4；其中，

第四直流电源的输出端与二极管D5的负极连接，二极管D5的正极、第七电阻R7的第一端和第八电阻R8的第一端之间的连接点为第二采样模块的第一端，第七电阻R7的第二端和第四电容C4的第一端之间的连接点与控制模块的温度采集端VOT连接，第八电阻R8的第二端和第四电容C4的第二端接地。

在一些实施例中，第四直流电源例如可以为5V直流电源。

综上，本实用新型实施例提供的保护电路，保护电路与待保护电路的复用输出端连接，该保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，待保护电路的复用输出端分别与电平调控模块的输入端和第二采样模块的输入端连接，电平调控模块的输出端与第一采样子模块的输入端连接，第一采样子模块的输出端与控制模块的故障保护端连接，第二采样模块的输出端与控制模块的温度采集端连接。因此，通过根据控制模块检测到的低电平对应的电压阈值来确定内部电路，可以在IPM模块采用复用输出端时，无需仅能选取不会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能的控制模块，可以降低控制模块的选型难度，可以减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况。

根据本实用新型实施例，本实用新型还提供了一种电子设备。

该电子设备，包括：待保护电路和如前述实施例所示的保护电路；其中，

保护电路与待保护电路的复用输出端连接。

根据一些实施例，该待保护电路例如可以为包括IPM模块的四合一电路。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，待保护电路包括热敏电阻；其中，

热敏电阻的第一端为待保护电路的复用输出端，热敏电阻的第二端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，电子设备为空调。

综上，本实用新型实施例提供的电子设备，通过根据控制模块检测到的低电平对应的电压阈值来确定电平调控模块的内部电路，可以在IPM模块采用复用输出端时，无需仅能选取不会出现误触发针对IPM模块的故障保护功能的控制模块，可以降低控制模块的选型难度，可以减少针对IPM模块的故障保护功能误触发的情况。

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可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路与待保护电路的复用输出端连接，所述保护电路包括第一采样模块、第二采样模块和控制模块，所述第一采样模块包括第一采样子模块和电平调控模块；其中，

所述待保护电路的复用输出端分别与所述电平调控模块的输入端和所述第二采样模块的输入端连接，所述电平调控模块的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接，所述第一采样子模块的输出端与所述控制模块的故障保护端连接，所述第二采样模块的输出端与所述控制模块的温度采集端连接。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电平调控模块包括第二采样子模块和器件选型子模块；其中，

所述第二采样子模块的输入端分别与所述待保护电路的复用输出端和所述第二采样子模块的输入端连接，所述第二采样子模块的输出端与所述器件选型子模块的输入端连接，所述器件选型子模块的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述器件选型子模块包括跳线元件；其中，

所述跳线元件的第一端与所述第二采样子模块的输出端连接，所述跳线元件的第二端与所述第一采样子模块的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述器件选型子模块包括电源电路和比较器；其中，

所述比较器的负输入端与所述电源电路的输出端连接，所述比较器的正输入端与所述第二采样子模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述第一采样子模块的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述电源电路包括第一直流电源、第一电阻、第二电阻和第一电容；其中，

所述第一直流电源的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端之间的连接点与所述比较器的负输入端连接，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端接地。

6.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第二采样子模块包括第二直流电源、第三电阻、第四电阻和第二电容；其中，

所述第二直流电源的输出端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端之间的连接点为所述第二采样子模块的输入端，所述第四电阻的第二端和所述第二电容的第一端之间的连接点与所述器件选型子模块的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一采样子模块包括第三直流电源、第五电阻、第六电阻和第三电容；其中，

所述第三直流电源的输出端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第一端之间的连接点与所述电平调控模块的输出端连接，所述第六电阻的第二端和所述第三电容的第一端之间的连接点与所述控制模块的故障保护端连接，所述第三电容的第二端接地。

8.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第二采样模块包括第四直流电源、二极管、第七电阻、第八电阻和第四电容；其中，

所述第四直流电源的输出端与所述二极管的负极连接，所述二极管的正极、所述第七电阻的第一端和所述第八电阻的第一端之间的连接点为所述第二采样模块的输入端，所述第七电阻的第二端和所述第四电容的第一端之间的连接点与所述控制模块的温度采集端连接，所述第八电阻的第二端和所述第四电容的第二端接地。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：待保护电路和如权利要求1至8任一所述的保护电路；其中，

所述保护电路与所述待保护电路的复用输出端连接。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述待保护电路包括热敏电阻；其中，

所述热敏电阻的第一端为所述待保护电路的复用输出端，所述热敏电阻的第二端接地。