空调控制器及其安全控制电路的制作方法_3

文档序号:9259761阅读:来源:国知局
二端连接于+12V的电源,所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器0P1、0P2的输出端控制所述开关管Ql的导通和截止。当正常气压下,压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器OPl的输出端为低电平,开关管Ql的控制端为低电平,开关管Ql导通,驱动单元的继电器线圈电源端与+12V连通,如MCU有驱动指令时继电器开关吸合,电机正常运行。当压缩机排气压力过高时,压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器断开,光耦合器OPl的输出端为高电平,开关管Ql的控制端为高电平,开关管Ql截止,驱动单元的继电器线圈与+12V电源之间的连接被切断失电,虽然MCU有驱动指令,继电器开关仍能断开,压缩机电机停止运行,从而阻止了排气压力的进一步过高和得到了保护。
[0058]所述压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器0P1、0P2的输出端的第二路连接于一个二极管D6的负极,二极管D6的正极连接于节点A,所述节点A通过电阻R7连接于电源V2。节点A的一路通过电阻R5和箝位二极管Dl连接于中央处理单元的输入端Pl.1。中央处理单元依据输入端Pl.1接收的信号经过运算由输出端P2.0输出关闭空调电机控制信号。所述节点A的另一路连接于安全闭锁单元的非门电路IC5的输入端,非门电路IC5的输出端连接于与门电路IC3的一个输入端,与门电路IC3的输出端经过非门电路IC2输出连接于驱动单元的二极管D3的正极,也即安全闭锁单元的输出端连接于驱动单元的二极管D3的正极。
[0059]当压缩机排气压力正常时,所述压缩机排气压力检测保护单元的光耦令器是导通的,则光耦合器OPl的输出端的节点电压为低电平,二极管D6两端承受正向电压导通,则节点A的电压也为低电平,经IC5反相,打开了 IC3的闭锁,允许MCU控制信号控制继电器的吸合和电机的运行。当压缩机排气压力过高时,压缩机排气压力检测保护单元的两个光耦合器0P1、0P2截止,则光耦合器OPl的输出端的节点电压为高电平,二极管D6两端承受反向电压而截止,则节点A的电压为高电平,经IC5反相变为低电平,闭锁了 IC3的信号通行,即MCU控制电机的信号被封闭和电机不能运行,从而也阻止了排气压力的进一步过高和得到了保护。
[0060]以上的二路闭锁继电器和阻断MCU控制电机的保护方法,当其中一路因个别元件损坏而失去保护功能时,另一路仍然能履行保护信号的传递和确保保护功能的可靠。
[0061]对于压缩机排气温度检测保护单元,当压缩机排气温度很高时,压缩机排气温度检测保护单元的ODT温度传感器的电阻值就会很小,使得ODT温度传感器的连接于电压比较器IClA输入端的节点的电压升高并超过电压比较器IClA的阈值Vref2而输出开路,光耦0P3、0P4的发光二极管回路失电使光耦0P3、0P4的输出截止,光耦合器0P3的输出端电平发生变化,光耦合器0P3的输出端电平发生变化可以作为压缩机排气温度检测保护单元输出压缩机排气温度过高保护信号。在该实施例中,所述压缩机排气温度检测保护单元的光耦合器0P3的输出端与压缩机排气压力检测保护单元的光耦合器0P2串联,所以压缩机排气温度检测保护单元传输至驱动单元和传输至安全闭锁单元的线路与压缩机排气压力检测保护单元传输至驱动单元和传输至安全闭锁单元的线路共用同一线路,即压缩机排气温度检测保护单元的保护信号传输至驱动单元也是通过开关管Ql控制驱动单元的继电器线圈的得电或失电,压缩机排气温度检测保护单元的保护信号传输至安全闭锁单元也是通过与门电路IC3的输出控制中央处理单元传输给驱动单元的控制信号,使得驱动单元的继电器线圈的得电或失电,此处不再重复叙述。
[0062]为区分是压缩机排气压力检测保护单元输出的保护信号还是压缩机排气温度检测保护单元输出的保护信号,压缩机排气温度单元的光耦合器0P3的输出端还连接于一个二极管D8的负极,二极管D8的正极连接于节点B,节点B通过电阻R12与一个+5v电源连接,节点B同时通过电阻R8和箝位二极管D2输入中央处理单元的输入端Pl.2。中央处理单元依据输入端Pl.2接收的信号经过运算由输出端P2.0输出ODT过热报警和关闭空调电机控制信号。
[0063]在该实施例中,保护检测单元包括压缩机排气压力检测保护单元和压缩机排气温度检测保护单元。当压缩机排气气压高达某一阈值时,压缩机排气压力检测保护单元输出排气压力保护信号,当压缩机排气温度高达某一阈值时,压缩机排气温度检测保护单元输出排气温度保护信号。保护信号经过串联的光耦合器隔离后一路经过开关管输入驱动电机的驱动单元停止驱动电机,保护信号另一路输入安全闭锁单元,由安全闭锁单元切断中央处理单元传输给驱动单元的控制信号,保护信号的再一路输入中央处理单元,使中央处理单元停止输出驱动控制信号,这样能为空调控制提供三重安全保护,当其中一路保护方式因为个别元件损坏失去保护功能时,另外几路仍能确保保护功能的可靠。而串联的光耦合器能够将保护检测单元的信号与中央处理单元隔离,避免中央处理单元受到损害和能确保温度传感器和高压防护开关在安全隔离电源下工作,而保护检测单元通过相互串联的光耦合器输出,能够容忍一个光耦的输出端被击穿或短路,当其中一个光耦发生故障时,另一个光耦仍可以确保保护信号的传输,提供多种安全保护回路,从而实现“单容错”功能。
[0064]请参阅图5所示,其显示本发明的空调控制器控制空调电机的第二实施例的具体电路结构图。在该实施例中所述空调为变频空调,所述驱动单元为包括智能控制IC和由开关管组成的三相逆变桥的IPM智能功率模块。
[0065]如图5所示,本发明的空调控制器的中央处理单元21为一块微处理器芯片(MCU),其包括输出三相电机控制信号的输出端而、¥!1、1!1、见、¥1^、11^,以及输入端F0、P1.UPl.2。
[0066]所述IPM智能功率模块23为一块功率集成电路芯片,其包括对应接收中央处理单元21输出的电机控制信号的输入端UH、VH、WH、UL、VL、WL,输出控制电机M三相电流的控制信号的输出端U、V、W,以及一个过电流保护输入端Cin。所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路。
[0067]在图5所示的实施例中,前述过电流检测保护单元221包括一个电流采样电阻R11,在该图中并未示出整个电流采样电路,只示出其中的电流采样电阻R11,在采样电路中,该电流采样电阻Rll连接于采样节点,通过检测该电流采样电阻Rll两端的电压即可得出流过该电流采样电阻Rl I的电流,可以确定电机的三相电流的大小,关于电流采样的具体电路及方法此处不再详细说明。
[0068]在图5所示的实施例中,所述压缩机排气压力检测保护单元222包括一个高气压检测防护开关(High Pressure Switch,简称HPS),高气压检测防护开关HPS通过电阻Rl与两个光耦合器0P1、0P2的发光二极管串联。在正常气压下该HPS防护开关是处于常闭状态,当压缩机排气气压高达某一阈值时,该HPS防护开关断路,切断作为隔离开关的光耦合器0P1、0P2发光二极管回路和使光耦合器失电截止,光耦0P1、0P2输出端呈现开路和OPl输出端变为高电平,即压缩机排气压力检测保护单元输出压缩机排气压力过高保护信号。
[0069]在图5所示的实施例中,所述压缩机排气温度检测保护单元223包括一个负温度系数的温度传感器0DT,因制冷剂压缩气体的饱和温度是与压力成线性关系的,压力越高温度也越高,所以ODT也可作为双重单容错的排气压力的另一检测方式。负温度系数的热敏电阻传感器ODT的一端与一个参考电压Vrefl连接,另一端输入电压比较器IClA的一个输入端,电压比较器IClA的另一输入端输入一个参考电压Vref2,电压比较器IClA的输出端与两个光耦合器0P3、0P4串联,两个光耦合器0P3、0P4的输出端作为压缩机排气温度检测保护单元的输出端。当压缩机排气压力很高,排气温度也必定很高,ODT温度传感器的电阻值就会很小,使得ODT温度传感器的一端的节点A的电压升高并超过电压比较器IClA的阈值Vref2而输出开路,隔离光耦0P3、0P4的发光管回路失电使输出截止,则光耦0P3、0P4呈现开路和0P3输出端变为高电平,即压缩机排气温度检测保护单元输出压缩机排气温度过高保护信号。
[0070]在图5所示的实施例中,所述安全闭锁单元24包括延时电路TD以及分别与中央处理单元的输出端UH、VH、WH、UL、VL、WL对应的与门电路IC2A、IC2B、IC2C、IC3A、IC3B、IC3C。
[0071]下面分别讲述图5所示的实施例中本发明的过电流检测保护单元、压缩机排气压力检测保护单元、压缩机排气温度检测保护单元工作的过程。
[0072]如图5所示,过电流检测保护单元的电流采样电阻Rll采集的电流检测信号第一路经过电阻R9和电容C3组成的滤波电路输入IPM智能功率模块23的过电流保护输入端Cin,所述IPM智能功率模块内部具有电压比较器和闭锁电路,当电流采样电阻Rll上的电压超过0.5v时,IPM智能功率模块23的过电流保护输入端Cin接收到的电压相应的会超过IPM智能功率模块23内部设置的电压比较器的过电流参考电压,则IPM智能功率模块23输出控制信号
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