负载短路保护电路、电路系统及空调外机的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种负载短路保护电路、电路系统及空调外机。

背景技术：

目前，在制冷设备中，对于大多数变频驱动板，其短路过流保护措施主要是在直流母线接地侧增加采样电阻R’来对母线电流进行采样(如图1)，正常情况下压缩机正常运行电流会维持稳定在一个固定的可控范围，如果出现逆变模块上下桥臂直通，会有大电流流过采样电阻R’导致一个大的压降，大的压降信号传入到比较器会产生异常输出信号，主控制芯片接收到该该异常输出信号后，会立即停机以保护变频驱动板。

但是，在变频驱动板驱动压缩机时，作为负载的压缩机中的某一相对地发生短路，此时电流会经过上桥臂的三个IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，然后再经过压缩机定子绕组直接到地，就不会流过采样电阻R，这样上文所述的保护措施就不会起到保护作用，导致炸板。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种负载短路保护电路、电路系统及空调外机，所述保护电路能够实现当负载发生短路时，快速触发负载停机，及时对电路板进行保护，并且本实用新型所述的保护电路结构简单，可靠性高。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种负载短路保护电路，包括：

电路参数检测模块，所述电路参数检测模块与负载连接，用于检测负载上的第一电路参数值，并根据所述第一电路参数值输出第二电路参数值；

保护模块，用于根据所述第二电路参数值输出触发信号，所述触发信号用于触发负载是否停止工作。

可选的，所述保护模块包括：

电压比较器；

所述电压比较器的一个输入端与基准电压的供电点连接，另一个输入端与所述电路参数检测模块的输出端连接，所述电压比较器的输出端连接主控制芯片。

可选的，所述电路参数检测模块为电流传感器，所述第一电路参数值为电流值，所述第二电路参数值为电压值。

可选的，当负载正常工作时，所述基准电压大于所述电路参数检测模块输出的第二电路参数值；

如果所述主控制芯片在所述电压比较器的输出值为高电平时确定维持负载工作，在所述电压比较器的输出值为低电平时确定停止负载工作，则所述电压比较器的正极输入端与所述基准电压的供电点连接，负极输入端与所述电路参数检测模块的输出端连接。

可选的，所述电路参数检测模块为电压传感器，所述第一电路参数值和所述第二电路参数值均为电压值，且二者的电压值大小相等。

可选的，当负载正常工作时，所述基准电压小于所述电路参数检测模块输出的第二电路参数值；

如果所述主控制芯片在所述电压比较器的输出值为低电平时确定维持负载工作，在所述电压比较器的输出值为高电平时确定停止负载工作，则所述电压比较器的正极输入端与所述基准电压的供电点连接，负极输入端与所述电路参数检测模块的输出端连接。

本实用新型还提供了一种电路系统，包括：

如前面任一项所述的负载短路保护电路；以及，

与所述负载短路保护电路连接的负载和所述主控制芯片；

其中，所述主控制芯片用于接收所述负载短路保护电路发出的触发信号，并根据所述触发信号控制所述负载是否停止工作。

可选的，所述电路参数检测模块设置在所述负载的每一相的输入端。

可选的，所述负载包括：压缩机。

本实用新型还提供了一种空调外机，包括如前面任一项所述的电路系统。

本实用新型采用以上技术方案，通过检测负载上的第一电路参数值，并根据第一电路参数值输出第二电路参数值，以及根据第二电路参数值输出触发信号，触发信号用于触发负载是否停止工作，由于负载发生短路时，第一电路参数值可以表征出相关的短路信息，因此，当负载发生短路时，能够快速触发负载停机，及时对电路进行保护，本实用新型所述的电路结构简单，使用的器件少，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是背景技术中的短路过流保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型负载短路保护电路实施例一的结构示意图；

图3是本实用新型负载短路保护电路实施例二在实际使用中的结构示意图；

图4是本实用新型负载短路保护电路实施例三在实际使用中的结构示意图；

图5是本实用新型提供的电路系统实施例一的结构示意图。

图中：1、主控制芯片；2、第一电流传感器；3、第二电流传感器；4、第三电流传感器；5、第一电压比较器；6、第二电压比较器；7、第三电压比较器； 8、负载；11、电路参数检测模块；12、保护模块；13、保护电路；14、第一电压传感器；15、第二电压传感器；16、第三电压传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图2所示，作为本实用新型负载短路保护电路一种可选的实施方式，实施例一提供的负载短路保护电路，包括：

电路参数检测模块11，所述电路参数检测模块11与负载8连接，用于检测负载8上的第一电路参数值，并根据所述第一电路参数值输出第二电路参数值；

保护模块12，所述保护模块12的一个输入端与所述电路参数检测模块11 的输出端连接，所述保护模块12用于根据所述第二电路参数值发出是否触发负载8停止工作的信号。

进一步的，所述保护模块12包括：

电压比较器；

所述电压比较器的一个输入端与基准电压的供电点连接，另一个输入端与所述电路参数检测模块11的输出端连接，所述电压比较器的输出端连接主控制芯片1。

可以理解的是，通过所述电路参数检测模块11检测负载8上的第一电路参数值，并根据第一电路参数值输出第二电路参数值，再由保护模块12根据第二电路参数值向主控制芯片1发出是否触发负载8停止工作的信号，当负载8发生短路时，保护模块12能够快速发出触发负载8停机的信号，及时对电路进行保护。

本实用新型还提供了另一种负载短路保护电路的实施方式，实施例二在实施例一的基础上，进一步的，所述电路参数检测模块11为电流传感器，所述第一电路参数值为电流值，所述第二电路参数值为电压值。

可以理解的是，该电流传感器可以为电压型霍尔电流传感器。该电流传感器与负载8连接后，通过采集负载8上的电流值(第一电路参数值)，并根据该电流值输出电压值(第二电路参数值)。

下面通过举例来说明该负载短路保护电路的工作原理，在实际使用中，该负载短路保护电路可用于变频驱动板的负载8保护，该负载短路保护电路与变频驱动板、负载8和主控制芯片1的连接关系如图3所示。

其中，变频驱动板可以包括三个逆变模块，每个逆变模块均包括：上桥臂和下桥臂，即图3中从左至右依次为6个供逆变使用的IGBT；

所述电路参数检测模块11为电流传感器，所述保护模块12为电压比较器；因为该使用场景中，负载8的输入端是有三相(U相、V相和W相)输入，所以，相应的在负载8每一相的输入端均连接一个电流传感器，每一点电流传感器的输出端分别连接一个电压比较器。即在该例子中，一共包括：三个逆变模块、三个电流传感器和三个电压比较器，其中，三个逆变模块分别为：第一逆变模块、第二逆变模块和第三逆变模块；三个电流传感器分别为：第一电流传感器2、第二电流传感器3和第三电流传感器4；三个电压比较器分别为：第一电压比较器5、第二电压比较器6和第三电压比较器7；

每个逆变模块引出一相输出电源接线端子，三个逆变模块引出的三相输出电源接线端子分别即为U、V和W。

其中，所述第一电流传感器2设置在第一逆变模块的输出电源接线端子U 与负载8的U相输入端之间；所述第一电流传感器2的输出端与所述第一电压比较器5的负极输入端相连接，所述第一电压比较器5的正极输入端与所述基准电压的供电点相连接。该供电点不仅限于是具有特定输出电压的电源，只要是能够提供特定电压值的设备都可以。

类似的，所述第二电流传感器3设置在第二逆变模块的输出电源接线端子 V与负载8的V相输入端之间；所述第二电流传感器3的输出端与所述第二电压比较器6的负极输入端相连接，所述第二电压比较器6的正极输入端与所述基准电压的供电点相连接；

所述第三电流传感器4设置在第三逆变模块的输出电源接线端子W与负载 8的W相输入端之间；所述第三电流传感器4的输出端与所述第三电压比较器 7的负极输入端相连接，所述第三电压比较器7的正极输入端与所述基准电压的供电点相连接；

所述第一电压比较器5、第二电压比较器6和第三电压比较器7的输出端分别与所述主控制芯片1连接。

具体工作过程：上电之后，若负载8未发生对地短路的现象即正常工作情况下，变频驱动板会正常工作，正常工作的电流流过电流传感器，此时第一电流传感器2、第二电流传感器3和第三电流传感器4的输出也为一个正常的随电流变化的电压值，此电压值是小于基准电压(该基准电压是预设的，可以为 3.3V或者5V)，根据电压比较器的逻辑判断，会输出一个高电平信号给主控制芯片1，主控制芯片1接收到该高电平信号后，判断当前负载8运行正常，会让负载8继续工作；若某一时刻发生负载8对地短路，则会立即产生一个很大的电流，该电流会流过电流传感器(第一电流传感器2、第二电流传感器3 和第三电流传感器4中的任一个、任两个或全部)，则对应的电流传感器会输出一个随电流增大而变大的电压值，该电压值会大于参考电压，从而使对应的比较器输出发生反转，输出低电平信号，主控制芯片1接收到该低电平信号后，判断当前负载8运行异常，会让负载8停止工作，从而实现保护电路的作用。

可以理解的是，本实施例二中，电流传感器的输出端也可以与电压比较器的正极输入端相连接，则所述电压比较器的负极输入端与所述基准电压的供电点相连接。那么，相应的，若负载8未发生对地短路的现象即正常工作情况下，根据电压比较器的逻辑判断，会输出一个低电平信号给主控制芯片1，主控制芯片1接收到该低电平信号后，判断当前负载8运行正常，会让负载8继续工作；若某一时刻发生负载8对地短路，则会立即产生一个很大的电流，则对应的电流传感器会输出一个随电流增大而变大的电压值，该电压值会大于参考电压，从而使对应的比较器输出发生反转，输出高电平信号，主控制芯片1接收到该高电平信号后，判断当前运行异常，会让负载8停止工作，从而实现保护电路的作用。

需要说明的是，对于电流传感器的选型要求：首先，最大量程值大于所述负载8正常工作的电流值；其次，电流传感器要有很高的精度以及很快的相应速度，如，所述电流传感器的精度小于10ppm，响应时间低于0.1us，这样能在负载8短路发生的第一时间就采取保护措施。在实际使用中，可选用日本旭化成生产的型号为CQ-131E的电流传感器。

进一步的，所述负载8可以是压缩机。

本实用新型还提供了第三种负载短路保护电路的实施方式，实施例三在实施例一的基础上，进一步的，所述电路参数检测模块11为电压传感器，所述第一电路参数值和所述第二电路参数值均为电压值，且二者的电压值大小相等。

如图4所示，该实施例三在实际使用时，与实施例二类似，只不过是将实施例二中的第一电流传感器2、第二电流传感器3和第三电流传感器4替换为第一电压传感器14、第二电压传感器15和第三电压传感器16。

实施例三在实际使用中，当所述第一电压传感器14的输出端与所述第一电压比较器5的负极输入端相连接，所述第一电压比较器5的正极输入端与所述基准电压的供电点相连；当所述第二电压传感器15的输出端与所述第二电压比较器6的负极输入端相连接，所述第二电压比较器6的正极输入端与所述基准电压的供电点相连；当所述第三电压传感器16的输出端与所述第三电压比较器 7的负极输入端相连接，所述第三电压比较器7的正极输入端与所述基准电压的供电点相连时，当负载8正常工作时，所述基准电压均小于所述电压传感器输出的电压值，此时电压比较器输出低电平；即，按照如上的连接关系，主控制芯片1接收到该低电平信号后，判断当前负载8运行正常，会让负载8继续工作；若某一时刻发生负载8对地短路，对应的电压传感器会输出一个随电流增大而变小的电压值，该电压值会小于参考电压，从而使对应的比较器输出发生反转，输出高电平信号，主控制芯片1接收到该高电平信号后，判断当前负载8运行异常，会让负载8停止工作，从而实现保护电路的作用。

可以理解的是，本实施例三中，电压传感器的输出端也可以与电压比较器的正极输入端相连接，则所述电压比较器的负极输入端与所述基准电压的供电点相连接。那么，相应的，若负载8未发生对地短路的现象即正常工作情况下，根据电压比较器的逻辑判断，会输出一个高电平信号给主控制芯片1，主控制芯片1接收到该高电平信号后，判断负载8当前运行正常，会让负载8继续工作；若某一时刻发生负载8对地短路，则对应的电压传感器会输出一个随电流增大而变小的电压值，该电压值会小于参考电压，从而使对应的比较器输出发生反转，输出低电平信号，主控制芯片1接收到该低电平信号后，判断当前负载8运行异常，会让负载8停止工作，从而实现保护电路的作用。

本实施例通过在负载8的输入端设置电压传感器，并结合电压比较器完成了对负载8运行状况的监测，当发现负载8发生短路时，能够使负载8快速停机，及时对电路进行保护的作用。

此外，如图5所示，本实用新型还提供了一种电路系统的实施方式，实施例一中该电路系统包括：

如前面任一实施例所述的负载短路保护电路13；以及，

与所述负载短路保护电路13连接的负载8和主控制芯片1。

进一步的，该电路系统还包括：

变频驱动板；

所述变频驱动板包括：逆变模块；

所述逆变模块包括：上桥臂和下桥臂；

在所述上桥臂和下桥臂之间引出一相输出电源接线端子；

所述逆变模块的一相输出电源接线端子与所述负载8的对应相的输入端相连接；

所述电路参数检测模块11设置在所述负载8的每一相的输入端。

所述电路系统在实际使用中，可以是如图3所示的结构，即：所述逆变模块的数量为三个；

所述负载短路保护电路13包括与所述逆变模块数量相同的电路参数检测模块11和保护模块12；

每一个所述逆变模块的一相输出电源接线端子通过一个所述电路参数检测模块11(电流传感器)与所述负载的对应相的输入端相连接；即所述第一逆变模块的输出电源接线端子U通过第一电流传感器2与负载8的U相输入端相连；所述第二逆变模块的输出电源接线端子V通过第二电流传感器3与负载8的V 相输入端相连；所述第三逆变模块的输出电源接线端子W通过第三电流传感器 4与负载8的W相输入端相连。

所述电路参数检测模块11的输出端与其对应的所述保护模块12的一个输入端相连接；

所述保护模块12的输出端与所述主控制芯片1连接，所述主控制芯片1 用于根据所述保护模块12的输出信号判断负载8是否正常工作，并当所述负载 8异常工作时，控制负载8停机。

进一步的，所述负载8包括：压缩机。

本实施例通过在变频驱动板的输出电源接线端子与负载8之间设置电路参数检测模块11，实现对负载8运行状况的监测，当发现负载8发生短路时，通过保护模块12能够向主控制芯片1发出使负载8快速停机的触发信号，实现了及时对电路进行保护的作用。

此外，本实用新型还提供了一种空调外机，该空调外机包括如前面任一实施例所述的电路系统。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。