CN203722530U - 变频空调、空调压缩机控制器及其电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电流采样技术领域，提供了一种变频空调、空调压缩机控制器及其电流采样电路。本实用新型通过在空调压缩机控制器中采用包括差分滤波模块、差分运放模块以及滤波模块的电流采样电路，由差分滤波模块将电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分滤波处理，差分运放模块对经过差分滤波模块处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号，最后经过滤波模块对该电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号至主控芯片，电流采样反馈信号中不再包含功率低电平波动信号，从而消除了功率地电平波动信号对电流采样电路的输出干扰，提高了电流采样精度。

Description

变频空调、空调压缩机控制器及其电流采样电路

技术领域

本实用新型属于电流采样技术领域，尤其涉及一种变频空调、空调压缩机控制器及其电流采样电路。

背景技术

目前，对采用永磁同步电机驱动的变频空调压缩机进行矢量控制时，实时准确地获得压缩机的三相电流信息是压缩机能否稳定运行与准确调速的关键。从节约成本的角度出发，在现有技术中，变频空调的压缩机控制器对压缩机进行电流检测普遍是采用电阻采样法，即通过连接于压缩机的功率模块下桥臂的采样电阻进行电流采样。为了减小损耗，采样电阻的阻值通常很小（如15至20毫欧），因而转换成反映压缩机电流信息的电压信号的幅值也很小。从理论上而言，电流采样电路的模拟地与压缩机控制器的功率地之间的电平应当相当，但在实际操作过程中，由于压缩机控制器的电路布线和压缩机电流换向等因素的影响，上述的功率地（即压缩机控制器的强电地）与上述的模拟地（即电流采样电路的弱电地）之间会产生电平波动，使电流采样电路从压缩机的功率模块引入电压干扰，从而造成压缩机电流采样不准确，进而导致压缩机转速波动，并产生振动噪音，严重时还会使得压缩机不能稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空调压缩机控制器的电流采样电路，旨在解决在空调压缩机的驱动过程中，因压缩机控制器的功率地与电流采样电路的模拟地之间存在电平波动而导致电流采样不准确的问题。

本实用新型是这样实现的，一种空调压缩机控制器的电流采样电路，包括采样电阻，所述采样电阻连接于空调压缩机的功率模块中的下桥臂开关管与功率地之间，并进行电流采样以产生相应的电流采样信号；所述功率地相对于所述电流采样电路的模拟地产生功率地电平波动信号；所述电流采样电路还包括：

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接所述采样电阻的第一端和第二端，将所述电流采样信号和所述功率地电平波动信号进行差分滤波处理后输出的差分滤波模块；

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接所述差分滤波模块的采样信号输出端和波动信号输出端，对经过所述差分滤波模块处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号的差分运放模块；

输入端连接所述差分运放模块的输出端，输出端连接空调压缩机控制器的主控芯片，对所述电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号至所述主控芯片的滤波模块。

本实用新型的另一目的还在于提供一种空调压缩机控制器，其包括功率模块和主控芯片，所述主控芯片控制所述功率模块驱动空调压缩机工作；所述空调压缩机控制器还包括上述的电流采样电路。

本实用新型的又一目的还在于提供一种变频空调，其包括压缩机以及上述的空调压缩机控制器。

本实用新型通过在空调压缩机控制器中采用包括差分滤波模块、差分运放模块以及滤波模块的电流采样电路，由差分滤波模块将电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分滤波处理，差分运放模块对经过差分滤波模块处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号，最后经过滤波模块对该电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号至主控芯片，电流采样反馈信号中不再包含功率低电平波动信号，从而消除了功率地电平波动信号对电流采样电路的输出干扰，提高了电流采样精度，解决了在空调压缩机的驱动过程中，因压缩机控制器的功率地与电流采样电路的模拟地之间存在电平波动而导致电流采样不准确的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的空调压缩机控制器的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的空调压缩机控制器的电流采样电路的模块结构图；

图3是本实用新型实施例提供的空调压缩机控制器的电流采样电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种变频空调，其包括压缩机及空调压缩机控制器。

上述的空调压缩机控制器包括功率模块200和主控芯片300，如图1所示，该主控芯片300控制功率模块200驱动空调压缩机400工作。另外，空调压缩机控制器还包括一电流采样电路100，图2示出了该电流采样电路100的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

电流采样电路100包括采样电阻R，采样电阻R连接于功率模块200中的下桥臂开关管与功率地之间，并进行电流采样以产生相应的电流采样信号Uin；功率地相对于电流采样电路的模拟地会产生功率地电平波动信号Udis。功率模块200包括三个上桥臂开关管（Q1、Q3、Q5）和三个下桥臂开关管（Q2、Q4、Q6），其用于输出三相电以驱动空调压缩机进行工作，如图1所示，每个下桥臂开关管的源极与功率地之间均串联有一个采样电阻R以进行电流采样。

电流采样电路100还包括：

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接采样电阻R的第一端和第二端，将上述的电流采样信号Uin和功率地电平波动信号Udis进行差分滤波处理后输出的差分滤波模块101；

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接差分滤波模块101的采样信号输出端和波动信号输出端，对经过差分滤波模块101处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号的差分运放模块102；

输入端连接差分运放模块102的输出端，输出端连接主控芯片300，对上述的电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号Uout至主控芯片300的滤波模块103。

图3示出了本实用新型实施例提供的电流采样电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，差分滤波模块101包括：

第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及第二电阻R2；

第一电阻R1的第一端与第一电容C1的第一端的共接点为差分滤波模块101的采样信号输入端，第一电阻R1的第二端与第三电容C3的第一端的共接点为差分滤波模块101的采样信号输出端，第一电容C1的第二端与第二电容C2的第一端、第三电容C3的第二端及第四电容C4的第一端共接于模拟地，第二电容C2的第二端与第二电阻R2的第一端的共接点为差分滤波模块101的波动信号输入端，第二电阻R2的第二端与第四电容C4的第二端的共接点为差分滤波模块101的波动信号输出端。

作为本实用新型一实施例，差分运放模块102包括：

第三电阻R3、运算放大器U1以及第四电阻R4；

第三电阻R3的第一端连接偏置参考电压源VREF，第三电阻R3的第二端与运算放大器U1的同相输入端的共接点为差分运放模块102的采样信号输入端，运算放大器U1的反相输入端与第四电阻R4的第一端的共接点为差分运放模块102的波动信号输入端，运算放大器U1的输出端与第四电阻R4的第二端的共接点为差分运放模块102的输出端。

作为本实用新型一实施例，滤波模块103包括第五电阻R5和第五电容C5；第五电阻R5的第一端为滤波模块103的输入端，第五电阻R5的第二端与第五电容C5的第一端的共接点为滤波模块103的输出端，第五电容C5的第二端连接模拟地。

以下结合工作原理对上述的电流采样电路100作进一步说明：

首先，由第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及第二电阻R2构成的差分滤波电路对电流采样信号Uin和功率地电平波动信号Udis进行差分滤波处理，再通过由第三电阻R3、运算放大器U1以及第四电阻R4构成的差分运放电路进行差分运算放大处理并输出电流采样输出信号，最后由第五电阻R5和第五电容C5构成RC滤波电路将电流采样输出信号中的高频噪声进行滤除后输出电流采样反馈信号Uout至主控芯片300。

假设第一电阻R1与第二电阻R2的阻值相同且均为Ra，第三电阻R3与第四电阻R4的阻值相同且均为Rb，Rb=5Ra，偏置参考电压源VREF的电压Uref为2.5V，运算放大器U1的同相输入端的电压为Un，则存在以下关系式：

$\frac{\mathrm{Uin}+\mathrm{Udis}-\mathrm{Un}}{R1}+\frac{\mathrm{Uref}-\mathrm{Un}}{R3}=0---\left(1\right)$

$\frac{\mathrm{Udis}-\mathrm{Un}}{R2}+\frac{\mathrm{Uout}-\mathrm{Un}}{R4}=0---\left(2\right)$

根据关系式（1）和（2）、Rb=5Ra以及Uref=2.5V可得：

Uout=2.5+5·Uin   （3）

从式（3）可知，电流采样反馈信号Uout已不包括功率地电平波动信号Udis，因此，本实用新型实施例所提供的电流采样电路100可以有效地消除功率地电平波动对电流采样电路100的输出所造成的干扰，提高了电流采样精度，有利于提升空调压缩机的控制精度、增加***的稳定性以及降低压缩机运行噪声。

另外，在进行印制电路板布线过程中，电流采样电路100的采样信号输入端和波动信号输入端分别与采样电阻R和功率地之间的连线应当尽可能短，必要时可采用跳线连接来保证连线寄生电感最小，从而可避免产生额外的噪声干扰。

本实用新型实施例通过在空调压缩机控制器中采用包括差分滤波模块101、差分运放模块102以及滤波模块103的电流采样电路100，由差分滤波模块101将电流采样信号Uin和功率地电平波动信号Udis进行差分滤波处理，差分运放模块102对经过差分滤波模块101处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号，最后经过滤波模块103对该电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号Uout至主控芯片300，电流采样反馈信号Uout中不再包含功率低电平波动信号，从而消除了功率地电平波动信号Udis对电流采样电路100的输出干扰，提高了电流采样精度，解决了在空调压缩机的驱动过程中，因压缩机控制器的功率地与电流采样电路的模拟地之间存在电平波动而导致电流采样不准确的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空调压缩机控制器的电流采样电路，包括采样电阻，所述采样电阻连接于空调压缩机的功率模块中的下桥臂开关管与功率地之间，并进行电流采样以产生相应的电流采样信号；所述功率地相对于所述电流采样电路的模拟地产生功率地电平波动信号；其特征在于，所述电流采样电路还包括：

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接所述采样电阻的第一端和第二端，将所述电流采样信号和所述功率地电平波动信号进行差分滤波处理后输出的差分滤波模块；

采样信号输入端和波动信号输入端分别连接所述差分滤波模块的采样信号输出端和波动信号输出端，对经过所述差分滤波模块处理后的电流采样信号和功率地电平波动信号进行差分运算放大处理并生成电流采样输出信号的差分运放模块；

输入端连接所述差分运放模块的输出端，输出端连接空调压缩机控制器的主控芯片，对所述电流采样输出信号进行高频噪声滤除处理后输出电流采样反馈信号至所述主控芯片的滤波模块。

2.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述差分滤波模块包括：

第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及第二电阻R2；

所述第一电阻R1的第一端与所述第一电容C1的第一端的共接点为所述差分滤波模块的采样信号输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第三电容C3的第一端的共接点为所述差分滤波模块的采样信号输出端，所述第一电容C1的第二端与所述第二电容C2的第一端、所述第三电容C3的第二端及所述第四电容C4的第一端共接于模拟地，所述第二电容C2的第二端与所述第二电阻R2的第一端的共接点为所述差分滤波模块的波动信号输入端，所述第二电阻R2的第二端与所述第四电容C4的第二端的共接点为所述差分滤波模块的波动信号输出端。

3.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述差分运放模块包括：

第三电阻R3、运算放大器以及第四电阻R4；

所述第三电阻R3的第一端连接偏置参考电压源，所述第三电阻R3的第二端与所述运算放大器的同相输入端的共接点为所述差分运放模块的采样信号输入端，所述运算放大器的反相输入端与所述第四电阻R4的第一端的共接点为所述差分运放模块的波动信号输入端，所述运算放大器的输出端与所述第四电阻R4的第二端的共接点为所述差分运放模块的输出端。

4.如权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述滤波模块包括第五电阻R5和第五电容C5；所述第五电阻R5的第一端为所述滤波模块的输入端，所述第五电阻R5的第二端与所述第五电容C5的第一端的共接点为所述滤波模块的输出端，所述第五电容C5的第二端连接模拟地。

5.一种空调压缩机控制器，包括功率模块和主控芯片，所述主控芯片控制所述功率模块驱动空调压缩机工作；其特征在于，所述空调压缩机控制器还包括如权利要求1至4任一项所述的电流采样电路。

6.一种变频空调，包括压缩机，其特征在于，所述变频空调还包括如权利要求5所述的空调压缩机控制器。