过流保护电路及方法和空调器与流程

1.本发明涉及空调技术领域，尤其是涉及一种过流保护电路及方法和空调器。


背景技术：

2.空调器在工作过程中，当电抗器接近饱和时，电流上升的斜率非常大，虽然设定有保护值，在电流值达到保护值时，开关管会断开，但当检测电流值到达保护值直到做出保护的这一过程中，一般有2us以上的延时时间，在该延时时间内，电流上升可能会远远超出电流保护值，导致实际的保护电流值比设定的保护电流值大。
3.此时，若电网环境较差，会对开关管存在较大的电流冲击，从而加速功率器件的老化，损坏功率器件的寿命，使得空调器的运行受到很大的影响。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明的第一个目的在于提出一种过流保护电路，该电路通过对电流的进行检测，判断电流是否出现异常，在单位时间的电流量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
6.为此，本发明的第二个目的在于提出一种过流保护方法。
7.为此，本发明的第三个目的在于提出一种空调器。
8.为了达到上述目的，本发明的第一方面的实施例提出了一种过流保护电路，该电路包括：主工作模块，与外部交流电源连接，所述主工作模块包括开关管，所述开关管导通时，所述主工作模块产生主工作电流；采样模块，与所述主工作模块连接，用于根据所述主工作电流输出对应的检测电压信号；电压采样调节模块，并联连接于所述采样模块两端，用于根据所述检测电压信号输出采样调节电压信号；电压突波分离模块，与所述电压采样调节模块连接，用于根据所述采样调节电压信号输出脉动电压信号；突波检测保护模块，分别与所述电压突波分离模块和所述开关管连接，用于根据所述脉动电压信号输出电路保护低电平信号或电路保护高电平信号，并将输出的所述电路保护低电平信号输出至所述开关管，以使所述开关管断开。
9.根据本发明实施例的过流保护电路，通过设置突波检测保护模块对电压突波分离模块输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
10.在一些实施例中，过流保护电路还包括：控制模块，分别与所述电压采样调节模块和所述突波检测保护模块连接，以对应接收所述电压采样调节模块输出的所述采样调节电压信号及所述突波检测保护模块输出的所述电路保护低电平信号至所述开关管，以控制所
述开关管断开。
11.在一些实施例中，所述电压采样调节模块包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述采样模块一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接；第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述采样模块的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地；第一差分放大器，所述第一差分放大器的负极输入端连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一差分放大器的正极输入端连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一差分放大器的输出端连接于所述电压突波分离模块；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一差分放大器的正极输入端连接，所述第五电阻的另一端与第一直流电源连接。
12.在一些实施例中，所述电压突波分离模块包括：微分电路单元，所述微分电路单元的输入端与所述第一差分放大器的输出端连接，用于对输入的所述采样调节电压信号的斜率进行检测，输出端电压信号；差分放大电路单元，与所述微分电路单元的输出端连接，用于对所述端电压信号进行调整，输出所述脉动电压信号。
13.在一些实施例中，所述微分电路单元包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一差分放大器的输入端连接；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阴极连接；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第一电容的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；第七电阻，所述第七电阻的一端连接于所述第一电容的一端与所述第一二极管的阴极之间，所述第七电阻的另一端接地。
14.在一些实施例中，所述差分放大电路单元包括：第八电阻，所述第八电阻的一端接地；第二差分放大器，所述第二差分放大器的负极输入端与所述第八电阻的另一端连接，所述第二差分放大器的正极输入端连接于所述第一电容和所述第六电阻之间；第九电阻，所述第九电阻并联连接于所述第二差分放大器的负极输入端与输出端之间。
15.在一些实施例中，所述突波检测保护模块包括：比较器，所述比较器的反相端与所述第二差分放大器的输出端连接；电平输出单元，所述电平输出单元的输入端连接第二直流电源，所述电平输出单元的输出端连接所述比较器的正相端；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述比较器的输出端连接，所述第十电阻的另一端与第三直流电源连接；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述比较器的输出端连接，所述第二二极管的阳极与所述开关管连接。
16.在一些实施例中，所述电平输出单元包括：第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻的一端接地，所述第十一电阻的另一端与所述第十二电阻一端共同连接于所述比较器的正相端，所述第十二电阻的另一端与所述第二直流电源连接。
17.在一些实施例中，所述主工作模块，还包括：整流桥单元，所述整流桥单元的第一输入端与所述外部交流电源的火线连接，所述整流桥单元的第二输入端与所述外部交流电源的零线连接；第二电容，所述第二电容的一端与所述整流桥单元的第一输出端连接，所述第二电容的另一端与所述整流桥单元的第二输出端连接。电感，所述电感的一端与所述第一电容的一端连接；第三二极管，所述第三二极管的阳极与所述电感的另一端连接；第三电容，所述第三电容的一端与所述第三二极管的阴极连接，所述第三电容的另一端接地；开关管，所述开关管的一端与所述第三二极管的阳极连接，所述开关管的另一端与所述第三电容的另一端连接。
18.为实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种过流保护方法，该方法用于上述实施例的过流保护电路，所述过流保护方法包括：获取主工作模块产生的主工作电流；根据所述主工作电流输出对应的检测电压信号；根据所述检测电压信号输出采样调节电压信号；根据所述采样调节电压信号输出脉动电压信号；根据所述脉动电压信号输出电路保护低电平信号或电路保护高电平信号，并将输出的所述电路保护低电平信号输出至所述主工作模块的开关管，以控制所述开关管断开。
19.根据本发明实施例的过流保护方法，通过设置突波检测保护模块对电压突波分离模块输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
20.为实现上述目的，本发明第三方面的实施例提出了一种空调器，该空调器包括上述实施例的过流保护电路。
21.根据本发明实施例的空调器，通过设置突波检测保护模块对电压突波分离模块输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
22.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
23.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
24.图1是根据本发明一个实施例的过流保护电路的电路结构示意图；
25.图2是根据本发明一个实施例的电路各个节点的电压信号的示意图；
26.图3是根据本发明一个实施例的过流保护方法的流程图；
27.图4是根据本发明一个实施例的空调器的框图。
28.附图说明：过流保护电路1；主工作模块10；采样模块11；电压采样调节模块12；电压突波分离模块13；突波检测保护模块14；控制模块15；第一差分放大器120；微分电路单元130；第二差分放大器132；比较器140；电平输出单元141；空调器2。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
30.在实施例中，电抗器一旦接近饱和，电流上升斜率较大，单位时间内的电流增量较大，由此，本发明实施例的过流保护电路，通过识别电流状态，提前识别出电抗器是否饱和，并在电抗器饱和之前关断开关管，避免大电流对igbt器件造成冲击，从而起到保护开关管的作用。
31.以下对本发明实施例的过流保护电路进行说明。
32.下面参考图1和图2描述本发明实施例的过流保护电路。
33.图1是根据本发明一个实施例的过流保护电路的电路结构示意图。如图1所示，本发明实施例的过流保护电路1包括：主工作模块10、采样模块11、电压采样调节模块12、电压突波分离模块13和突波检测保护模块14，其中，主工作模块10与外部交流电源连接，主工作模块10包括开关管，开关管导通时，主工作模块10产生主工作电流；采样模块11与主工作模块10连接，用于根据主工作电流输出对应的检测电压信号；电压采样调节模块12并联连接于采样模块11两端，用于根据检测电压信号输出采样调节电压信号；电压突波分离模块13与电压采样调节模块12连接，用于根据采样调节电压信号输出脉动电压信号；突波检测保护模块14分别与电压突波分离模块13和开关管v1连接，用于根据脉动电压信号输出电路保护低电平信号或电路保护高电平信号，并将输出的电路保护低电平信号输出至开关管v1，以使开关管v1断开。由此，通过对电流上升斜率进行检测，可以判断出电流是否产生异常，从而在电流上升斜率较大时，提前识别出电流状态，并在电感l1饱和前关断开关v1，避免更大的电流对开关管v1造成冲击。
34.在实施例中，空调器正常工作时，主工作模块10中的主工作回路产生主工作电流例如记为i0，主工作电流i0通过采样模块11例如采样电阻r0以将电流信号转换为电压信号，并输出对应的检测电压信号，检测电压信号通过电流采样调节模块12形成低噪声的采样调节电压信号，例如iac信号，iac信号分为两路，一路输出至控制模块15例如mcu的ad转换检测，另一路输出至电压突波分离模块13，iac信号通过电压突波分离模块13输出脉动电压信号，例如ipac信号，ipac信号输出至突波检测保护模块14，突波检测保护模块14接收到该ipac信号后，输出保护信号例如ifo信号，ifo信号输出硬件关断脉冲信号例如保护电路低电平信号至开关管v1，以使开关管v1关断，避免过大电流通过开关管v1造成开关管v1损坏，从而提高空调器运行的安全性。
35.举例而言，如图2所示，为本发明一个实施例的电路各个节点的电压信号的示意图。由图2可知，过流保护电路1中各个模块的电压信号如图2所示，采用本发明实施例的过流保护电路后，在电流i0上升较速度较快时，通过输出低电平信号至开关管v1，以使开关管v1断开，避免电流i0流过开关管v1，从而起到保护开关管v1的作用。
36.根据本发明实施例的过流保护电路1，通过设置突波检测保护模块14对电压突波分离模块13输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
37.在一些实施例中，如图1所示，过流保护电路1还包括控制模块15，控制模块15分别与电压采样调节模块12和突波检测保护模块14连接，以对应接收电压采样调节模块12输出的采用调节电压信号及突波检测保护模块14输出的电路保护低电平信号。
38.在实施例中，当突波检测保护电路14检测到脉动电压信号的突波较大时，输出电路保护低电平信号，将其中一路电路保护低电平信号输送至控制模块15，控制模块15检测到该电路保护低电平信号时，关断脉冲信号，以实现控制模块15对开关管v1的及时关断，避免更大的电流通过开关管v1，造成开关管v1损坏的问题，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
39.在一些实施例中，如图1所示，电压采样调节模块12包括：第一电阻r21和第二电阻r20，第一电阻r21的一端与采样模块11一端连接，第一电阻r21的另一端与第二电阻r20的一端连接；第三电阻r23和第四电阻r22，第三电阻r23的一端与采样模块11的另一端连接，第三电阻r23的另一端与第四电阻r22的一端连接，第四电阻r22的另一端接地；第一差分放大器120的负极输入端连接于第一电阻r21和第二电阻r20之间，第一差分放大器120的正极输入端连接于第三电阻r23和第四电阻r22之间，第一差分放大器120的输出端连接于电压突波分离模块13；第五电阻r24，第五电阻r24的一端与第一差分放大器120的正极输入端连接，第五电阻r24的另一端与第一直流电源连接vcc。
40.在实施例中，电压采样调节模块12采用差分放大电路可以有效抑制共模干扰，使得输出的采样调节电压信号噪声小，其输出的采样调节电压信号分为两路，一路输出至控制模块15，另一路输出至电压突波分离模块13，控制模块15根据获取的调节信号进行运算控制，以实现对调节电压信号的控制。
41.在一些实施例中，如图1所示，电压突波分离模块13包括：微分电路单元130，微分电路单元130的输入端与第一差分放大器120的输出端连接，用于对输入的采样调节电压信号的斜率进行检测，输出端电压信号；差分放大电路单元131与微分电路单元130的输出端连接，用于对端电压信号进行调整，输出脉动电压信号。
42.在一些实施例中，如图1所示，微分电路单元130包括：第一二极管d2，第一二极管d2的阳极与第一差分放大器120的输出端连接；第一电容c2，第一电容c2的一端与第一二极管d2的阴极连接；第六电阻r31，第六电阻r31的一端与第一电容c2的另一端连接，第六电阻r31的另一端接地；第七电阻r30，第七电阻r30的一端连接于第一电容c2的一端与第一二极管d2的阴极之间，第七电阻r30的另一端接地。
43.具体而言，采样调节电压信号通过第一二极管d2，仅检测调节电压信号的上升部分，当调节电压信号上升时，调节电压信号通过第六电阻r31为第一电容c2充电，以形成一个微分电路，当调节电压信号上升速度越快，第六电阻r31两端的电压越高，因此，形成一个上升速度较快的检测电路；当调节电压信号下降时，第一电容c2两端的电压通过第七电阻r30及第六电阻r31放电，第七电阻r30两端的电压逐渐下降。
44.在一些实施例中，如图1所示，差分放大电路单元131包括：第八电阻r33，第八电阻r33的一端接地；第二差分放大器132，第二差分放大器132的负极输入端与第八电阻r33的另一端连接，第二差分放大器132的正极输入端连接于第一电容c2和第六电阻r31之间；第九电阻r32，第九电阻r32并联连接于第二差分放大器132的负极输入端与输出端之间。具体而言，第七电阻r30两端的电压传输至差分放大电路单元131，通过差分放大电路单元131对调节电压信号并进行调整，并输出脉动电压信号。
45.在一些实施例中，如图1所示，突波检测保护模块14包括：比较器140，比较器140的反相端与第二差分放大器132的输出端连接；电平输出单元141，电平输出单元141的输入端连接第二直流电源vcc，电平输出单元141的输出端连接比较器140的正相端；第十电阻r42，第十电阻r42的一端与比较器140的输出端连接，第十电阻r42的另一端与第三直流电源vcc连接；第二二极管d40，第二二极管d40的阴极与比较器140的输出端连接，第二二极管d40的阳极与开关管v1连接。
46.在一些实施例中，如图1所示，电平输出单元141包括：第十一电阻r41和第十二电
阻r40，第十一电阻r41的一端接地，第十一电阻r41的另一端与第十二电阻r40一端共同连接于比较器140的正相端，第十二电阻r40的另一端与第二直流电源vcc连接。
47.在实施例中，第十一电阻r41和第十二电阻r40组成一个比较电平，输入至比较器140的同相端，脉动电压信号例如ipac信号输入至比较器140的反向端，当无突波时，ipac信号小于同相端的电压，因此，ifo输出为高电平；当有突波时，ipac信号大于同相端的电压，因此，ifo输出为低电平信号，此时，低电平信号通过第二二极管d40控制输出低电平脉冲信号，以使开关管v1断开，从而起到保护开关管v1的作用，同时，ifo低电平信号形成下降沿输入值控制模块15，控制模块15进一步关断脉冲信号，以对开关管v1进行双重保护。
48.在一些实施例中，如图1所示，主工作模块10，还包括：整流桥单元，整流桥单元的第一输入端与外部交流电源的火线连接，整流桥单元的第二输入端与外部交流电源的零线连接；第二电容c1，第二电容c1的一端与整流桥单元的第一输出端连接，第二电容c1的另一端与整流桥单元的第二输出端连接。电感l1，电感l1的一端与第二电容c1的一端连接；第三二极管d1，第三二极管d1的阳极与电感l1的另一端连接；第三电容c0，第三电容c0的一端与第三二极管d1的阴极连接，第三电容c0的另一端接地；开关管v1，开关管v1的一端与第三二极管d1的阳极连接，开关管v1的另一端与第三电容的c0另一端连接。
49.在实施例中，主工作模块10产生电流i0，当控制模块15的脉冲输出端输出高电平时，开关管v1导通，电流i0上升，当脉冲输出端输出低电平时，开关管v1关闭，电感l1通过第三二极管d1续流，电流i0逐渐下降。
50.在另一些实施例中，如图1所示，过流保护电路1还包括：启动器，第二二极管d40的阳极通过启动器与开关管v1的控制端连接。
51.根据本发明实施例的过流保护电路1，通过设置突波检测保护模块14对电压突波分离模块13输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
52.下面描述本发明实施例的过流保护方法。
53.如图3所示，本发明实施例的过流保护方法至少包括步骤s1-步骤s4。
54.步骤s1，获取主工作模块产生的主工作电流。
55.在实施例中，空调器正常工作时，主工作模块10中的主工作回路产生主工作电流例如记为i0。
56.步骤s2，根据主工作电流输出对应的检测电压信号。
57.在实施例中，主工作电流i0通过采样模块11例如采样电阻r0以将电流信号转换为电压信号，并输出对应的检测电压信号。
58.步骤s3，根据检测电压信号输出采样调节电压信号。
59.在实施例中，检测电压信号通过电流采样调节模块12形成低噪声的采样调节电压信号，例如iac信号。
60.步骤s4，根据采样调节电压信号输出脉动电压信号。
61.在实施例中，iac信号分为两路，一路输出至控制模块15例如mcu的ad转换检测，另一路输出至电压突波分离模块13，iac信号通过电压突波分离模块13输出脉动电压信号，例
如ipac信号。
62.步骤s5，根据脉动电压信号输出电路保护低电平信号或电路保护高电平信号，并将输出的电路保护低电平信号输出至主工作模块的开关管，以控制开关管断开。
63.在实施例中，ipac信号输出至突波检测保护模块14，突波检测保护模块14接收到该ipac信号后，输出保护信号例如ifo信号，ifo信号输出硬件关断脉冲信号例如保护电路低电平信号至开关管v1，以使开关管v1关断，避免过大电流通过开关管v1造成开关管v1损坏，从而提高空调器运行的安全性。
64.根据本发明实施例的过流保护方法，通过设置突波检测保护模块对电压突波分离模块输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
65.下面描述本发明实施例的空调器。
66.如图4所示，本发明的实施例提出了一种空调器，该空调器2包括上述实施例的过流保护电路1。
67.根据本发明实施例的空调器2，通过设置突波检测保护模块14对电压突波分离模块13输出的脉动电压进行检测，当检测到脉动电压信号突波过大时，即，单位时间的电流增量增大时，认为电流出现异常，此时，将电路低电平保护信号输出至开关管，以使开关管断开，避免更大的电流对开关管造成冲击而损坏开关管，从而，提高空调器运行的安全性和可靠性。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。