过流保护电路、电机和空调器[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106786438 A(43)申请公布日 2017.05.31

(21)申请号 201611235613.9(22)申请日 2016.12.28

(71)申请人 广东美的制冷设备有限公司

地址 528311 广东省佛山市顺德区北滘镇

林港路(72)发明人 高军胜　

(74)专利代理机构 北京友联知识产权代理事务

所(普通合伙) 11343

代理人 尚志峰　汪海屏(51)Int.Cl.

H02H 9/02(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图2页

(54)发明名称

过流保护电路、电机和空调器(57)摘要

本发明提供了一种过流保护电路、电机和空调器，其中，过流保护电路的参考模块包括：N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号；其中，N为大于或等于2的整数，输出端不与直流源或地线短接。通过本发明的技术方案，可以根据设备的类型和环境参数灵活设置多种参考信号与采样信号进行比较，提高了过流保护的灵活性。

CN 106786438 ACN 106786438 A

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1.一种过流保护电路，适用于被功率模块驱动的电机，所述过流保护电路包括电连接的采样模块、比较模块和参考模块，所述比较模块对所述采样模块的采样信号和所述参考模块的参考信号进行比较，并将比较结果信号输出至功率模块的过流保护端，其特征在于，所述过流保护电路的参考模块包括：

N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个所述分压单元接入所述参考模块的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供所述参考模块的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号；

其中，所述N为大于或等于2的整数，所述输出端不与所述直流源或地线短接。2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，每个所述分压单元包括：分压电阻和开关元件，所述开关元件在获取导通信号时，所述开关元件接入所述参考模块中，并且短路所述分压电阻，对应的所述分压单元以所述低阻状态接入所述参考模块中，所述开关元件在未获取导通信号时，所述分压电阻接入所述参考模块中，并且断路所述开关元件，对应的所述分压单元以所述高阻状态接入所述参考模块中。

3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述开关元件为MOSFET晶闸管或IGBT晶体管。4.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，还包括：限流电阻，设于所述开关元件的输入端，以在获取所述导通信号时，对所述导通信号进行限流处理。

5.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，还包括：开关器件，串联于过流保护信号的输出端与所述过流保护端之间，所述开关器件的驱动端连接至所述比较模块的输出端，以根据所述比较模块的比较结果信号导通或关断，

其中，在所述比较模块判定所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较模块向所述开关器件的驱动端输出第一比较结果信号，所述开关器件导通以将所述过流保护信号传输至所述过流保护端，在所述比较模块判定所述采样信号小于所述参考信号时，所述比较模块向所述开关器件的驱动端输出第二比较结果信号，所述开关器件关断以控制所述过流保护端不被触发。

6.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，还包括：滤波模块，设于所述采样模块中，包括无感电阻和第一滤波电容，所述无感电阻的第一端连接至所述电机的采样输出端，所述无感电阻的第二端连接至所述比较模块的一个输入端之间，所述第一滤波电容连接至无感电阻的第二端与地线之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的过流保护电路，其特征在于，所述分压电阻为正温度系数温敏电阻或负温度系数温敏电阻。8.根据权利要求1至6中任一项所述的过流保护电路，其特征在于，第二滤波电容，并联连接至所述分压电阻的两侧。9.一种电机，其特征在于，包括：功率模块；

如权利要求要求1至8中任一项所述的过流保护电路，连接至所述功率模块的过流保护端；

三相负载，连接至所述功率模块的三相输出端。

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10.一种空调器，其特征在于，包括：如权利要求9所述的电机。

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过流保护电路、电机和空调器

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技术领域

[0001]本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种过流保护电路、一种电机和一种空调器。

背景技术[0002]如压缩机、电机、发动机等三相负载设备在工作过程中，通常需要设置功率模块对其进行驱动和过流保护，功率芯片尤其是智能功率芯片(Intelligent Power Module，简称IPM)以其小体积、负载电流大和响应速度快等优点被广泛应用于大型用电设备的驱动控制电路中，为了保证功率芯片的可靠性，通常在其外围设置保护电路，主要是用于限流保护的作用。其中，过流保护的作用主要在于保护三相负载设备不被过流烧毁，尤其是电机而言，应该避免电流超过退磁电流导致电机永久失效。[0003]相关技术中，过流保护电路如图1所示，功率芯片的过流保护电路包括依次串联连接于负载采样端(采样模块102中的P+端)和过流保护模块(连接至功率芯片内部的过流保护模块)之间的无感电阻R1’和低通滤波模块104(图1中所示的电阻R2’和电容C’)，无感电阻R1’电压经过电阻R2’和电容C’组成的低通滤波模块104输入到模块内部的过流保护模块(过流保护端口)。[0004]如图2所示，退磁电流是随温度升高而近似线性降低的，以铁氧体压缩机为例，为了保证低温下的退磁电流，就必须要牺牲高温环境下的频率特性，也即在高温环境下会以非常低的频率运行，这样就直接牺牲了空调在高温环境中的制冷能力。[0005]同样的，为了保证IPM模块的可靠性，IPM模块的温度已经作为一个固定条件来控制空调的运行频率，例如对IPM模块的工作温度过高时限频，实际使用中，IPM模块的工作温度过高的限频很少出现，这样IPM模块使用的降额就过大，电机的驱动系统并未发挥到极限。

发明内容[0006]本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。[0007]为此，本发明的一个目的在于提出了一种过流保护电路。[0008]本发明的另一个目的在于提出了一种电机。[0009]本发明的再一个目的在于提出了一种空调器。[0010]为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种过流保护电路，过流保护电路的参考模块包括：N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号；其中，N为大于或等于2的整数，输出端不与直流源或地线短接。[0011]根据本发明的实施例的过流保护电路，适用于被功率模块驱动的电机，过流保护电路包括电连接的采样模块、比较模块和参考模块，比较模块对采样模块的采样信号和参

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考模块的参考信号进行比较，并将比较结果信号输出至功率模块的过流保护端，通过设置参考模块包括N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号。[0012]例如，N为3时，参考模块共有8种分压状态，也即参考模块的总阻值为8种，因此，参考模块最多输出8个档位的分压值，因此，根据环境参数或设备类型输出其中一种对应的分压值作为参考信号，可以灵活调整参考信号的输出，提高过流保护电路的可靠性和适用范围。[0013]根据本发明的上述实施例的过流保护电路，还可以具有以下技术特征：[0014]根据本发明的一个实施例，每个分压单元包括：分压电阻和开关元件，开关元件在获取导通信号时，开关元件接入参考模块中，并且短路分压电阻，对应的分压单元以低阻状态接入参考模块中，开关元件在未获取导通信号时，分压电阻接入参考模块中，并且断路开关元件，对应的分压单元以高阻状态接入参考模块中。[0015]在该实施例中，通过设置分压单元包括分压电阻和开关元件，开关元件在获取导通信号时，开关元件接入参考模块中，并且短路分压电阻，对应的分压单元以低阻状态接入参考模块中，开关元件在未获取导通信号时，分压电阻接入参考模块中，并且断路开关元件，对应的分压单元以高阻状态接入参考模块中，也即开关元件导通时(获取导通信号)的导通电阻远小于分压电阻，因而将分压电阻短路，而在开关元件关断时(未获取导通信号)，仅仅分压电阻接入参考模块中。[0016]其中，导通信号可以是由微处理器、单片机或嵌入式设备生成。[0017]根据本发明的一个实施例，开关元件为MOSFET晶闸管或IGBT晶体管。[0018]在该实施例中，通过设置开关元件为MOSFET晶闸管或IGBT晶体管，具备快速导通、低功耗、反向恢复快和同态压降低等特点，提高了分压单元的可靠性。[0019]根据本发明的一个实施例，还包括：限流电阻，设于开关元件的输入端，以在获取导通信号时，对导通信号进行限流处理。[0020]在该实施例中，通过在开关元件的输入端设置限流电阻，降低了开关单元被过流击穿的可能性，提升了过流保护电阻的可靠性。[0021]根据本发明的一个实施例，还包括：开关器件，串联于过流保护信号的输出端与过流保护端之间，开关器件的驱动端连接至比较模块的输出端，以根据比较模块的比较结果信号导通或关断，其中，在比较模块判定采样信号大于或等于参考信号时，比较模块向开关器件的驱动端输出第一比较结果信号，开关器件导通以将过流保护信号传输至过流保护端，在比较模块判定采样信号小于参考信号时，比较模块向开关器件的驱动端输出第二比较结果信号，开关器件关断以控制过流保护端不被触发。[0022]在该实施例中，由于直接将采样信号或比较结果信号输入过流保护端，会掺杂难以滤除的脉冲信号或波动信号，可能导致过流保护端被误触发，因此，通过将开关器件串联于过流保护信号的输出端与过流保护端之间，开关器件的驱动端连接至比较模块的输出端，以根据比较模块的比较结果信号导通或关断，提高了过流保护模块的可靠性和准确性。[0023]根据本发明的一个实施例，还包括：滤波模块，设于采样模块中，包括无感电阻和第一滤波电容，无感电阻的第一端连接至电机的采样输出端，无感电阻的第二端连接至比

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较模块的一个输入端之间，第一滤波电容连接至无感电阻的第二端与地线之间。[0024]在该实施例中，通过在采样模块中设置滤波模块，能够有效滤除采样信号中的交流噪声，提升了比较模块的判断的准确性和可靠性。[0025]根据本发明的一个实施例，分压电阻为正温度系数温敏电阻或负温度系数温敏电阻。[0026]在该实施例中，通过设置分压电阻为正温度系数温敏电阻或负温度系数温敏电阻，上述温敏电阻的阻值随着温度线性变化，以使参考模块输出任一温度对应的一个分压值，由于温敏电阻通常随温度线性变化，因此，温敏电阻的分压值也随温度线性变化。[0027]退磁电流通常是随温度升高而线性降低的，因此，参考模块输出的参考信号也应该是随着温度升高而降低，并且，任一温度下的参考信号均低于退磁电流对应的电压值，避免了占用微处理器的内存资源，即可主动自发地调整参考信号，提高了过流保护方案的可靠性和及时性。[0028]根据本发明的一个实施例，还包括：第二滤波电容，并联连接至分压电阻的两侧。[0029]在该实施例中，通过设置第二滤波电容，并联连接至分压电阻的两侧，可以减少参考信号中的交流噪声，进而提高参考信号的可靠性，更进一步地提高了比较模块的判断的准确性和可靠性。[0030]本发明第二方面实施例的电机，包括本发明第一方面的任一实施例的过流保护电路，因此该服务器设备具有上述任一实施例的过流保护电路的全部有益效果，在此不再赘述。[0031]本发明第三方面实施例的空调器，包括本发明第二方面的任一实施例的电机，因此该空调器具有上述任一实施例的电机的全部有益效果，在此不再赘述。[0032]本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。附图说明[0033]图1示出了相关技术中的过流保护电路的示意图；[0034]图2示出了相关技术中的电机的退磁电流随时间变化的示意图；[0035]图3示出了根据本发明的实施例的过流保护电路的示意图。

具体实施方式[0036]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0037]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。[0038]图3示出了根据本发明的实施例的过流保护电路的示意图。[0039]如图3所示，根据本发明的实施例的过流保护电路，过流保护电路的参考模块204包括：N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块204的阻值

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状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块204的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号；其中，N为大于或等于2的整数，输出端不与直流源或地线短接。[0040]根据本发明的实施例的过流保护电路，适用于被功率模块IPM驱动的电机，过流保护电路包括电连接的采样模块202、比较模块206和参考模块204，比较模块206对采样模块202的采样信号和参考模块204的参考信号进行比较，并将比较结果信号输出至功率模块IPM的过流保护端ITRIP，通过设置参考模块204包括N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块204的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块204的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号。[0041]实施例：[0042]当设置N为2时，参考模块204包括第一电阻R01、第二电阻R02、第一分压单元U1和第二分压单元U2，串联于直流源5V和地线之间，其中，第一分压单元U1还包括并联连接的第一分压电阻R1和第一开关元件Q1，另外在第一开关元件Q1的输入端设置第一限流电阻R3，第二分压单元U2还包括并联连接的第二分压电阻R2和第二开关元件Q2，另外在第二开关元件Q2的输入端设置第二限流电阻R4，共有4种分压状态，也即参考模块204的总阻值为4种，因此，参考模块204最多输出4个档位的分压值，因此，根据环境参数或设备类型输出其中一种对应的分压值作为参考信号，可以灵活调整参考信号的输出，提高过流保护电路的可靠性和适用范围。[0043]根据本发明的上述实施例的过流保护电路，还可以具有以下技术特征：[0044]根据本发明的一个实施例，每个分压单元包括：分压电阻和开关元件，开关元件在获取导通信号时，开关元件接入参考模块204中，并且短路分压电阻，对应的分压单元以低阻状态接入参考模块204中，开关元件在未获取导通信号时，分压电阻接入参考模块204中，并且断路开关元件，对应的分压单元以高阻状态接入参考模块204中。[0045]在该实施例中，通过设置分压单元包括分压电阻和开关元件，开关元件在获取导通信号时，开关元件接入参考模块204中，并且短路分压电阻，对应的分压单元以低阻状态接入参考模块204中，开关元件在未获取导通信号时，分压电阻接入参考模块204中，并且断路开关元件，对应的分压单元以高阻状态接入参考模块204中，也即开关元件导通时(获取导通信号)的导通电阻远小于分压电阻，因而将分压电阻短路，而在开关元件关断时(未获取导通信号)，仅仅分压电阻接入参考模块204中。[0046]其中，导通信号可以是由微处理器、单片机或嵌入式设备生成。[0047]根据本发明的一个实施例，开关元件为MOSFET晶闸管或IGBT晶体管。[0048]在该实施例中，通过设置开关元件为MOSFET晶闸管或IGBT晶体管，具备快速导通、低功耗、反向恢复快和同态压降低等特点，提高了分压单元的可靠性。[0049]根据本发明的一个实施例，还包括：限流电阻(如图3所示的第一限流电阻R3和第二限流电阻R4)，设于开关元件的输入端，以在获取导通信号时，对导通信号进行限流处理。[0050]在该实施例中，通过在开关元件的输入端设置限流电阻，降低了开关单元被过流击穿的可能性，提升了过流保护电阻的可靠性。[0051]根据本发明的一个实施例，还包括：开关器件Q3，串联于过流保护信号的输出端与过流保护端ITRIP之间，开关器件Q3的驱动端连接至比较模块206的输出端，以根据比较模块206的比较结果信号导通或关断，其中，在比较模块206判定采样信号大于或等于参考信

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号时，比较模块206向开关器件Q3的驱动端输出第一比较结果信号，开关器件Q3导通以将过流保护信号传输至过流保护端ITRIP，在比较模块206判定采样信号小于参考信号时，比较模块206向开关器件Q3的驱动端输出第二比较结果信号，开关器件Q3关断以控制过流保护端ITRIP不被触发。[0052]在该实施例中，由于直接将采样信号或比较结果信号输入过流保护端ITRIP，会掺杂难以滤除的脉冲信号或波动信号，可能导致过流保护端ITRIP被误触发，因此，通过将开关器件Q3串联于过流保护信号的输出端与过流保护端ITRIP之间，开关器件Q3的驱动端连接至比较模块206的输出端，以根据比较模块206的比较结果信号导通或关断，提高了过流保护模块的可靠性和准确性。[0053]实施例：[0054]开关器件Q3也可以是MOSFET晶闸管或IGBT晶体管，如图3所示，开关器件Q3为IGBT晶体管时，开关器件Q3的驱动端为基极b连接至比较模块的输出端，开关器件Q3的集电极c连接至直流电源5V，开关器件Q3的发射极e连接至过流保护端ITRIP，电阻R4的负载电压作为驱动信号触发过流保护端ITRIP内侧连接的过流保护模块工作。[0055]根据本发明的一个实施例，还包括：滤波模块208，设于采样模块202中，包括无感电阻R3和第一滤波电容C，无感电阻R3的第一端连接至电机的采样输出端P+，无感电阻R3的第二端连接至比较模块206的一个输入端之间，第一滤波电容C连接至无感电阻R3的第二端与地线之间。[0056]在该实施例中，通过在采样模块202中设置滤波模块208，能够有效滤除采样信号中的交流噪声，提升了比较模块206的判断的准确性和可靠性。[0057]根据本发明的一个实施例，分压电阻为正温度系数温敏电阻或负温度系数温敏电阻。[0058]在该实施例中，通过设置分压电阻为正温度系数温敏电阻或负温度系数温敏电阻，上述温敏电阻的阻值随着温度线性变化，以使参考模块204输出任一温度对应的一个分压值，由于温敏电阻通常随温度线性变化，因此，温敏电阻的分压值也随温度线性变化。[0059]退磁电流通常是随温度升高而线性降低的，因此，参考模块204输出的参考信号也应该是随着温度升高而降低，并且，任一温度下的参考信号均低于退磁电流对应的电压值，避免了占用微处理器的内存资源，即可主动自发地调整参考信号，提高了过流保护方案的可靠性和及时性。[0060]根据本发明的一个实施例，还包括：第二滤波电容，并联连接至分压电阻的两侧。[0061]在该实施例中，通过设置第二滤波电容，并联连接至分压电阻的两侧，可以减少参考信号中的交流噪声，进而提高参考信号的可靠性，更进一步地提高了比较模块206的判断的准确性和可靠性。[0062]以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的过流保护电路，适用于被功率模块驱动的电机，过流保护电路包括电连接的采样模块、比较模块和参考模块，比较模块对采样模块的采样信号和参考模块的参考信号进行比较，并将比较结果信号输出至功率模块的过流保护端，通过设置参考模块包括N个分压单元，串联连接于直流源与地线之间，每个分压单元接入参考模块的阻值状态包括低阻状态和高阻状态两种，以供参考模块的输出端的分压值划分为2N个档位的参考信号。

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以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技

术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图1

图2

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图3

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