CN204965104U - 一种空调器及其智能功率模块的上电与过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电路保护技术领域，提供了一种空调器及其智能功率模块的上电与过流保护电路。上电与过流保护电路包括比较控制模块和热敏电阻。在上电时，由比较控制模块根据微处理器输出的低电平和采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能智能功率模块；在上电完成且智能功率模块进入工作状态后，由比较控制模块根据采样电阻上的电压和热敏电阻上的电压变化输出保护信号以控制智能功率模块停止工作，或者输出使能信号以控制智能功率模块维持工作状态，从而能够对智能功率模块实现上电保护以防止其出现误动作，避免智能功率模块因误动作而造成内部电路受损，并且还能根据智能功率模块内部的温度变化对智能功率模块实现动态过流保护。

Description

一种空调器及其智能功率模块的上电与过流保护电路

技术领域

本实用新型属于电路保护技术领域，尤其涉及一种空调器及其智能功率模块的上电与过流保护电路。

背景技术

目前，在智能功率模块(IPM，IntelligentPowerModule)的应用中，如图1所示，为了对智能功率模块实现过流保护，现有技术通常会将智能功率模块的下桥臂输出端LO和过流保护引脚CIN共接于采样电阻Rs的第一端，且采样电阻Rs的第二端接地，智能功率模块通过其过流保护引脚CIN判断是否出现过流，若是，则立刻停止工作以实现过流保护。然而，在电路上电时，电路的电压是处于从零到正常工作电压的建立过程中，控制智能功率模块工作的微处理器在上电过程中是工作于不确定状态的，此时容易因控制逻辑错乱而导致智能功率模块出现误动作，从而造成智能功率模块受到损坏；此外，在智能功率模块正常工作时，其内部的功率器件在过流时的发热耐受能力会降低，则功率器件可能会因发热而出现损坏，所以此时需要调整过流保护标准以对功率器件实现动态过流保护，但现有技术尚且无法根据智能功率模块内部的温度变化实现该动态过流保护。因此，现有技术存在无法在上电时对智能功率模块实现误动作保护和无法对智能功率模块实现动态过流保护的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能功率模块的上电与过流保护电路，旨在解决现有技术所存在的无法在上电时对智能功率模块实现误动作保护和无法对智能功率模块实现动态过流保护的问题。

本实用新型是这样实现的，一种智能功率模块的上电与过流保护电路，与智能功率模块和微处理器连接，所述智能功率模块的下桥臂输出端连接采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述采样电阻上的电压与所述智能功率模块中的工作电流呈正相关的关系，所述微处理器的输入输出端口在上电时输出低电平，所述微处理器的输入输出端口在上电完成后输出高电平；

所述上电与过流保护电路包括比较控制模块和负温度系数热敏电阻；所述比较控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述微处理器的输入输出端口和所述智能功率模块的下桥臂输出端，所述比较控制模块的动态调整端连接所述负温度系数热敏电阻的第一端，所述比较控制模块的输出端连接所述智能功率模块的过流保护引脚，所述负温度系数热敏电阻的第二端接地，所述负温度系数热敏电阻设置于所述智能功率模块中；

在上电时，所述比较控制模块根据所述低电平和所述采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能所述智能功率模块；在上电完成时，所述比较控制模块根据所述高电平和所述采样电阻上的零电压输出使能信号以使能所述智能功率模块进入工作状态；在所述智能功率模块进入工作状态后，所述比较控制模块根据所述采样电阻上的电压和所述负温度系数热敏电阻上的电压变化输出所述保护信号以控制所述智能功率模块停止工作，或者输出所述使能信号以控制所述智能功率模块维持工作状态。

本实用新型还提供了另一种智能功率模块的上电与过流保护电路，其与智能功率模块和微处理器连接，所述智能功率模块的下桥臂输出端连接采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述采样电阻上的电压与所述智能功率模块中的工作电流呈正相关的关系，所述微处理器的输入输出端口在上电时输出低电平，所述微处理器的输入输出端口在上电完成后输出高电平；

所述上电与过流保护电路包括比较控制模块和正温度系数热敏电阻；所述比较控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述正温度系数热敏电阻的第一端和所述智能功率模块的下桥臂输出端，所述比较控制模块的输出端连接所述智能功率模块的过流保护引脚，所述正温度系数热敏电阻的第二端连接所述微处理器的输入输出端口，所述正温度系数热敏电阻设置于所述智能功率模块中；所述微处理器的输入输出端口所输出的低电平或高电平通过所述正温度系数热敏电阻进入所述比较控制模块的第一输入端；

在上电时，所述比较控制模块根据所述低电平和所述采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能所述智能功率模块；在上电完成时，所述比较控制模块根据所述高电平和所述采样电阻上的零电压输出使能信号以使能所述智能功率模块进入工作状态；在所述智能功率模块进入工作状态后，所述比较控制模块根据所述采样电阻上的电压和所述正温度系数热敏电阻上的电压变化输出所述保护信号以控制所述智能功率模块停止工作，或者输出所述使能信号以控制所述智能功率模块维持工作状态。

本实用新型还提供了一种空调器，其包括智能功率模块、微处理器以及上述的智能功率模块的上电与过流保护电路。

本实用新型通过采用包括比较控制模块和热敏电阻的智能功率模块的上电与过流保护电路，在上电时，由比较控制模块根据微处理器输出的低电平和采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能智能功率模块；在上电完成且智能功率模块进入工作状态后，由比较控制模块根据采样电阻上的电压和热敏电阻上的电压变化输出保护信号以控制智能功率模块停止工作，或者输出使能信号以控制智能功率模块维持工作状态，从而能够对智能功率模块实现上电保护以防止其出现误动作，避免智能功率模块因误动作而造成内部电路受损，并且还能根据智能功率模块内部的温度变化对智能功率模块实现动态过流保护，从而解决了现有技术所存在的无法在上电时对智能功率模块实现误动作保护和无法对智能功率模块实现动态过流保护的问题。

附图说明

图1是现有技术所涉及的智能功率模块的过流保护电路示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的智能功率模块的上电与过流保护电路的模块结构图；

图3是图2所示的上电与过流保护电路的示例电路结构图；

图4是本实用新型第二实施例提供的智能功率模块的上电与过流保护电路的模块结构图；

图5是图4所示的上电与过流保护电路的示例电路结构图；

图6是图2所示的智能功率模块上电保护电路的应用实例示意图；

图7是图4所示的智能功率模块上电保护电路的应用实例示意图。

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。

图2示出了本实用新型第一实施例提供的智能功率模块的上电与过流保护电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第一实施例相关的部分，详述如下：

上电与过流保护电路100与智能功率模块200和微处理器300连接，智能功率模块200的下桥臂输出端LO连接采样电阻Rs的第一端，采样电阻Rs的第二端接地；由于智能功率模块200的下桥臂输出端LO所输出的电流为智能功率模块200的工作电流，所以采样电阻Rs上的电压与智能功率模块200中的工作电流呈正相关的关系；微处理器300的输入输出端口I/O在上电时输出低电平，微处理器300的输入输出端口I/O在上电后输出高电平，该高电平与微处理器300的直流电源电压Vcc相等。

上电与过流保护电路100包括比较控制模块101和负温度系数热敏电阻Rt；比较控制模块101的第一输入端和第二输入端分别连接微处理器300的输入输出端口I/O和智能功率模块200的下桥臂输出端LO，比较控制模块101的动态调整端连接负温度系数热敏电阻Rt的第一端，比较控制模块101的输出端连接智能功率模块200的过流保护引脚CIN，负温度系数热敏电阻Rt的第二端接地，负温度系数热敏电阻Rt设置于智能功率模块200中。由于智能功率模块200的工作电流的大小会使其内部的温度发生变化，且工作电流越大，则温度越高，反之，则温度越低，负温度系数热敏电阻Rt的阻值会跟随智能功率模块200中的温度变化而变化(温度升高，则阻值减小；温度降低，则阻值增大)，且阻值的变化还会使负温度系数热敏电阻Rt上的电压也随之发生变化，所以负温度系数热敏电阻Rt上的电压能够反映智能功率模块200的工作电流的变化情况。

在上电时，比较控制模块101根据微处理器300的输入输出端口I/O所输出的低电平和采样电阻Rs上的零电压输出保护信号以禁止使能智能功率模块200；在上电完成时，比较控制模块101根据微处理器300的输入输出端口I/O所输出的高电平和采样电阻Rs上的零电压输出使能信号以使能智能功率模块200进入工作状态；在智能功率模块200进入工作状态后，比较控制模块101根据采样电阻Rs上的电压以及负温度系数热敏电阻Rt上的电压变化输出保护信号以控制智能功率模块200停止工作，或者输出使能信号以控制智能功率模块200维持工作状态。

具体的，在本实用新型第一实施例中，如图3所示，比较控制模块101包括：

第一电阻R1、第一比较器IC1及第二电阻R2；

第一电阻R1的第一端为比较控制模块101的第一输入端，第一电阻R1的第二端与第一比较器IC1的反相输入端-的共接点为比较控制模块101的动态调整端，第一比较器IC1的同相输入端+与第二电阻R2的第一端的共接点为比较控制模块101的第二输入端，第二电阻R2的第二端连接直流电源电压Vcc，第一比较器IC1的输出端为比较控制模块101的输出端。

以下结合工作原理对图3所示的上电与过流保护电路100作进一步说明：

在上电时，微处理器300的输入输出端口I/O输出低电平，则第一比较器IC1的反相输入端-所输入的基准电压Vref为0V，此时智能功率模块200的工作电流为0，由于第二电阻R2与采样电阻Rs串联连接在直流电源电压Vcc与地之间，则第一比较器IC1的同相输入端+所输入的电压Vi>0V(即Vi>Vref)，此时第一比较器IC1的输出端所输出的信号Vcin为高电平(即上述的保护信号)，从而可使智能功率模块200在上电时禁止使能，进而对智能功率模块200实现上电保护以防止其出现误动作，避免智能功率模块200因误动作而造成内部电路受损。

在上电完成时，微处理器300正常工作，微处理器300的输入输出端口I/O输出高电平，进而使得Vref>Vi，则第一比较器IC1的输出端所输出的信号Vcin为低电平(即上述的使能信号)，从而使智能功率模块200进入工作状态。

在智能功率模块200进入工作状态后，智能功率模块200发热且内部温度逐渐升高，此时智能功率模块200内部的功率器件的过电流承受能力会降低，由于负温度系数热敏电阻Rt的阻值会随着温度升高而减小，所以Vref也会随着温度升高而降低，从而降低了对智能功率模块200进行过流保护的参考值。当智能功率模块200的工作电流增大到能够使Vi不大于Vref时，第一比较器IC1的输出端所输出的信号Vcin为低电平，则智能功率模块200继续保持工作状态不变；当智能功率模块200的工作电流增大到能够使Vi大于Vref时，则第一比较器IC1的输出端所输出的信号Vcin为高电平，从而对智能功率模块200禁止使能，以保证智能功率模块200不会出现过流损坏；由于负温度系数热敏电阻Rt在上述过程中是会根据温度变化而调整阻值的，所以可以动态调整Vref，以便根据智能功率模块200内部的温度变化对其实现动态过流保护。

图4示出了本实用新型第二实施例提供的智能功率模块的上电与过流保护电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第二实施例相关的部分，详述如下：

上电与过流保护电路100与智能功率模块200和微处理器300连接，智能功率模块200的下桥臂输出端LO连接采样电阻Rs的第一端，采样电阻Rs的第二端接地；由于智能功率模块200的下桥臂输出端LO所输出的电流为智能功率模块200的工作电流，所以采样电阻Rs上的电压与智能功率模块200中的工作电流呈正相关的关系；微处理器300的输入输出端口I/O在上电时输出低电平，微处理器300的输入输出端口I/O在上电后输出高电平，该高电平与微处理器300的直流电源电压Vcc相等。

上电与过流保护电路100包括比较控制模块101和正温度系数热敏电阻Rt；比较控制模块101的第一输入端和第二输入端分别连接正温度系数热敏电阻Rt的第一端和智能功率模块200的下桥臂输出端LO，比较控制模块101的输出端连接智能功率模块200的过流保护引脚CIN，正温度系数热敏电阻Rt的第二端连接微处理器300的输入输出端口I/O，正温度系数热敏电阻Rt设置于智能功率模块200中，微处理器300的输入输出端口I/O所输出的低电平或高电平通过正温度系数热敏电阻Rt进入比较控制模块101的第一输入端。由于智能功率模块200的工作电流的大小会使其内部的温度发生变化，且工作电流越大，则温度越高，反之，则温度越低，正温度系数热敏电阻Rt的阻值会跟随智能功率模块200中的温度变化而变化(温度升高，则阻值增大；温度降低，则阻值减小)，且阻值的变化还会使正温度系数热敏电阻Rt上的电压也随之发生变化，所以正温度系数热敏电阻Rt上的电压能够反映智能功率模块200的工作电流的变化情况。

在上电时，比较控制模块101根据微处理器300的输入输出端口I/O所输出的低电平和采样电阻Rs上的零电压输出保护信号以禁止使能智能功率模块200；在上电完成时，比较控制模块101根据微处理器300的输入输出端口I/O所输出的高电平和采样电阻Rs上的零电压输出使能信号以使能智能功率模块200进入工作状态；在智能功率模块200进入工作状态后，比较控制模块101根据采样电阻Rs上的电压以及正温度系数热敏电阻Rt上的电压变化输出保护信号以控制智能功率模块200停止工作，或者输出使能信号以控制智能功率模块200维持工作状态。

具体的，在本实用新型第二实施例中，如图5所示，比较控制模块101包括：

第三电阻R3、第二比较器IC2及第四电阻R4；

第三电阻R3的第一端与第二比较器IC2的反相输入端-的共接点为比较控制模块101的第一输入端，第三电阻R3的第二端接地，第二比较器IC2的同相输入端+与第四电阻R4的第一端的共接点为比较控制模块101的第二输入端，第四电阻R4的第二端连接直流电源电压Vcc，第二比较器IC2的输出端为比较控制模块101的输出端。

以下结合工作原理对图5所示的上电与过流保护电路100作进一步说明：

在上电时，微处理器300的输入输出端口I/O输出低电平，则第二比较器IC2的反相输入端-所输入的基准电压Vref为0V，此时智能功率模块200的工作电流为0，由于第四电阻R4与采样电阻Rs串联连接在直流电源电压Vcc与地之间，则第二比较器IC2的同相输入端+所输入的电压Vi>0V(即Vi>Vref)，此时第二比较器IC2的输出端所输出的信号Vcin为高电平(即上述的保护信号)，从而可使智能功率模块200在上电时禁止使能，进而对智能功率模块200实现上电保护以防止其出现误动作，避免智能功率模块200因误动作而造成内部电路受损。

在上电完成时，微处理器300正常工作，微处理器300的输入输出端口I/O输出高电平，进而使得Vref>Vi，则第二比较器IC2的输出端所输出的信号Vcin为低电平(即上述的使能信号)，从而使智能功率模块200进入工作状态。

在智能功率模块200进入工作状态后，智能功率模块200发热且内部温度逐渐升高，此时智能功率模块200内部的功率器件的过电流承受能力会降低，由于正温度系数热敏电阻Rt的阻值会随着温度升高而增大，所以Vref也会随着温度升高而降低，从而降低了对智能功率模块200进行过流保护的参考值。当智能功率模块200的工作电流增大到能够使Vi不大于Vref时，第二比较器IC2的输出端所输出的信号Vcin为低电平，则智能功率模块200继续保持工作状态不变；当智能功率模块200的工作电流增大到能够使Vi大于Vref时，则第二比较器IC2的输出端所输出的信号Vcin为高电平，从而对智能功率模块200禁止使能，以保证智能功率模块200不会出现过流损坏；由于正温度系数热敏电阻Rt在上述过程中是会根据温度变化而调整阻值的，所以可以动态调整Vref，以便根据智能功率模块200内部的温度变化对其实现动态过流保护。

此外，在实际应用中，如图6(对应图2)和图7(对应图4)所示，在采样电阻Rs的第一端与比价控制模块101的第二输入端之间还串接有限流电阻Rx，以便在智能功率模块200实现过流保护的过程中起到限流作用。

基于上述上电与过流保护电路100对智能功率模块所起到的上电保护和动态过流保护作用，本实用新型实施例还提供了一种空调器，其包括智能功率模块200、微处理器300以及上述的上电与过流保护电路100。

本实用新型实施例通过采用包括比较控制模块和热敏电阻的智能功率模块的上电与过流保护电路，在上电时，由比较控制模块根据微处理器输出的低电平和采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能智能功率模块；在上电完成且智能功率模块进入工作状态后，由比较控制模块根据采样电阻上的电压和热敏电阻上的电压变化输出保护信号以控制智能功率模块停止工作，或者输出使能信号以控制智能功率模块维持工作状态，从而能够对智能功率模块实现上电保护以防止其出现误动作，避免智能功率模块因误动作而造成内部电路受损，并且还能根据智能功率模块内部的温度变化对智能功率模块实现动态过流保护，从而解决了现有技术所存在的无法在上电时对智能功率模块实现误动作保护和无法对智能功率模块实现动态过流保护的问题。

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)

1.一种智能功率模块的上电与过流保护电路，与智能功率模块和微处理器连接，所述智能功率模块的下桥臂输出端连接采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述采样电阻上的电压与所述智能功率模块中的工作电流呈正相关的关系，所述微处理器的输入输出端口在上电时输出低电平，所述微处理器的输入输出端口在上电完成后输出高电平；其特征在于：

所述上电与过流保护电路包括比较控制模块和负温度系数热敏电阻；所述比较控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述微处理器的输入输出端口和所述智能功率模块的下桥臂输出端，所述比较控制模块的动态调整端连接所述负温度系数热敏电阻的第一端，所述比较控制模块的输出端连接所述智能功率模块的过流保护引脚，所述负温度系数热敏电阻的第二端接地，所述负温度系数热敏电阻设置于所述智能功率模块中；

在上电时，所述比较控制模块根据所述低电平和所述采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能所述智能功率模块；在上电完成时，所述比较控制模块根据所述高电平和所述采样电阻上的零电压输出使能信号以使能所述智能功率模块进入工作状态；在所述智能功率模块进入工作状态后，所述比较控制模块根据所述采样电阻上的电压和所述负温度系数热敏电阻上的电压变化输出所述保护信号以控制所述智能功率模块停止工作，或者输出所述使能信号以控制所述智能功率模块维持工作状态。

2.如权利要求1所述的上电与过流保护电路，其特征在于，所述比较控制模块包括：

第一电阻、第一比较器及第二电阻；

所述第一电阻的第一端为所述比较控制模块的第一输入端，所述第一电阻的第二端与所述第一比较器的反相输入端的共接点为所述比较控制模块的动态调整端，所述第一比较器的同相输入端与所述第二电阻的第一端的共接点为所述比较控制模块的第二输入端，所述第二电阻的第二端连接直流电源电压，所述第一比较器的输出端为所述比较控制模块的输出端。

3.一种空调器，包括智能功率模块和微处理器，其特征在于，所述空调器还包括如权利要求1或2所述的上电与过流保护电路。

4.一种智能功率模块的上电与过流保护电路，其与智能功率模块和微处理器连接，所述智能功率模块的下桥臂输出端连接采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地；所述采样电阻上的电压与所述智能功率模块中的工作电流呈正相关的关系，所述微处理器的输入输出端口在上电时输出低电平，所述微处理器的输入输出端口在上电完成后输出高电平；其特征在于：

所述上电与过流保护电路包括比较控制模块和正温度系数热敏电阻；所述比较控制模块的第一输入端和第二输入端分别连接所述正温度系数热敏电阻的第一端和所述智能功率模块的下桥臂输出端，所述比较控制模块的输出端连接所述智能功率模块的过流保护引脚，所述正温度系数热敏电阻的第二端连接所述微处理器的输入输出端口，所述正温度系数热敏电阻设置于所述智能功率模块中；所述微处理器的输入输出端口所输出的低电平或高电平通过所述正温度系数热敏电阻进入所述比较控制模块的第一输入端；

在上电时，所述比较控制模块根据所述低电平和所述采样电阻上的零电压输出保护信号以禁止使能所述智能功率模块；在上电完成时，所述比较控制模块根据所述高电平和所述采样电阻上的零电压输出使能信号以使能所述智能功率模块进入工作状态；在所述智能功率模块进入工作状态后，所述比较控制模块根据所述采样电阻上的电压和所述正温度系数热敏电阻上的电压变化输出所述保护信号以控制所述智能功率模块停止工作，或者输出所述使能信号以控制所述智能功率模块维持工作状态。

5.如权利要求4所述的上电与过流保护电路，其特征在于，所述比较控制模块包括：

第三电阻、第二比较器及第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述第二比较器的反相输入端的共接点为所述比较控制模块的第一输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述第二比较器的同相输入端与所述第四电阻的第一端的共接点为所述比较控制模块的第二输入端，所述第四电阻的第二端连接直流电源电压，所述第二比较器的输出端为所述比较控制模块的输出端。

6.一种空调器，包括智能功率模块和微处理器，其特征在于，所述空调器还包括如权利要求4或5所述的上电与过流保护电路。