IPM过流检测电路及电器的制作方法

本发明涉及电器，特别是一种ipm过流检测电路及电器。

背景技术：

电器产品中，常常使用ipm（智能功率模块）来将直流电逆变为交流电。ipm的过电流有一定的极限，当超过一定极限ipm没有被关断，ipm将会炸毁，危害人员和设备安全。ipm的安全工作问题一直是业界广泛研究的问题。目前，现有ipm过流保护措施是依靠ipm自身内部的保护单元关断ipm和发出控制ipm的pwm信号的控制单元停止发送pwm和关断发送给驱动芯片的控制信号。但是，若ipm自身内部的保护单元以及发出控制ipm的pwm信号、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效了，那么ipm将无法被关断，导致出现安全事故。

因此，如何设计一种在ipm的自身内部的保护单元和发出控制ipm的pwm信号、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效的情况下，仍然能够关断ipm的过流检测电路是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中当ipm自身内部的保护单元和发出控制ipm的pwm信号、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效时，ipm无法关断的技术问题，本发明提出了一种ipm过流检测电路及电器。

本发明的技术方案为提出了一种ipm过流检测电路，包括检测ipm是否过流的电流检测电路和与所述电流检测电路连接的驱动电路，所述驱动电路包括与ipm连接的驱动芯片b1，所述驱动芯片b1具有向ipm输出pwm信号的输出引脚组、控制所述驱动芯片b1工作状态的输出使能输入端oe，所述驱动芯片b1在所述输出使能输入端oe接收到低电平信号时停止向ipm输出驱动ipm的三个上桥igbt的pwm信号x1、x2、x3；

所述驱动芯片b1与所述电流检测电路之间还设有串联的反相电路和反馈电路，所述反相电路与所述电流检测电路连接，所述反馈电路连接所述驱动电路；

所述反相电路在ipm过流时输出反相信号，所述反馈电路接收到所述反相信号后，使所述输出使能输入端oe的电平变化为低电平，从而关断ipm。

所述电流检测电路与ipm三个下桥igbt的源极连接形成的节点uin连接，

所述电流检测电路包括：比较器a1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电源电压u1，所述比较器a1同相输入端串联电阻r3作为所述电流检测电路的过流检测引脚，所述过流检测引脚与所述节点uin连接，所述过流检测引脚串联电阻r1后接地；

所述比较器a1的反相输入端串联电阻r2后接地，所述比较器a1的反相输入端串联电阻r4后与电源电压u1连接；

所述比较器a1的输出端与所述反相电路的输入端连接。

进一步，所述反相电路包括电阻r6、电阻r7、电阻r12、电容c3、三极管q1和电源电压u2，所述三极管q1的基极串联电阻r6作为反相电路的输入端，所述三极管q1的发射极串联电阻r7后接地，所述三极管q1的集电集与电源电压u2连接；

所述三极管q1的发射极还串联了电阻r12，所述三极管q1的发射极串联电阻r12后连接到ipm的具有过流检测功能的输入端uout；

所述电容c3一端连接在所述电阻r12与所述输入端uout之间，一端连接到地。

进一步，所述反馈电路还连接了控制单元发出给驱动芯片的控制信号的输入端z1，所述反馈电路包括电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11和三极管q2，所述输入端z1串联电阻r9后连接到所述输出使能输入端oe，所述三极管q2的基极串联电阻r11后连接到所述三极管q1的发射极，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极串联电阻r10后连接到所述输出使能输入端oe；

所述输入端z1输出使所述驱动芯片b1的x1、x2、x3工作的高电平信号，所述三极管q2导通后，所述输出使能输入端oe由高电平变为低电平，从而关断ipm。

进一步，所述反馈电路还包括电阻r8，所述输入端z1串联电阻r8连接到地。

进一步，所述驱动芯片b1还包括连接于地的输出使能输入端，所述输出使能输入端低电平时驱动芯片输出使ipm下桥的三个igbt导通的pwm信号y1、y2、y3；

进一步，所述电流检测电路还包括电容c1和电容c2，所述比较器a1的同相输入端与电容c1串联后连接于地，所述比较器a1的反相输入端与所述电阻r4串联后再与所述电容c2串联后连接于地。

本发明还提出了一种电器，所述电器采用上述ipm过流检测电路。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

在ipm的自身内部的保护单元和发出控制ipm的pwm信号、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效的情况下，仍然能够关断ipm。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明ipm过流检测电路电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

首先，对电路的各个组件进行说明，uin为ipm的三个下桥igbt的源极连接在一起形成的节点，uout是ipm的具有过流检测功能的输入端。u1、u2、u3为电源电压，gnd是参考地。x1、x2、x3是控制ipm上桥的三个igbt的pwm信号，y1、y2、y3是控制ipm下桥的三个igbt的pwm信号。b1是驱动芯片，oe是控制x1、x2、x3的驱动芯片b1的输出使能输入端（高电平有效），是控制y1、y2、y3的驱动芯片b1的输出使能输入端（低电平有效），当oe为高电平并且为低电平时，控制单元可以通过驱动芯片b1向ipm输出x1、x2、x3、y1、y2、y3这6路pwm信号，而当oe为低电平时，上桥的三个pwm驱动信号关断，即使下桥的三个驱动信号仍然有pwm信号输入，ipm也将会关断。k1、k2、k3、k4、k5为节点。z1是控制单元发出给驱动芯片的控制信号的输入端z1。当控制单元要让ipm工作时，输入端z1输入高电平。当控制单元要让ipm停止工作时，输入端z1输入信号由高电平变化为低电平，从而使节点k4由高电平变化为低电平。

其中，电流检测电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2、比较器a1和电源电压u1。uin为ipm的三个下桥igbt的源极连接在一起形成的节点，这里uin作为过流检测电路的输入端，其通过电阻r1连接到地。其中，r1的作用是使节点k1处产生电压，如当没有r1时，uin将直接连接到地，k1处电压为零。接入r1后，当有电流流过r1时，节点k1处电压会升高，其中k1处并联了一个电阻r3，电阻r3连接在比较器a1的同相输入端，另一端接在节点k1处，并连接到uin上。在比较器a1的反相输入端还连接了电阻r2和电阻r4，其中，电阻r2的一端连接比较器a1的反相输入端，另一端连接到地，电阻r4的一端连接比较器a1的反相输入端，另一端连接到电源电压u1，反相输入端连接在电阻r2和电阻r4之间，其反相输入端的电压为电阻r2和电阻r4之间电压。

这里，比较器a1的同相输入端串联电阻r3作为所述电流检测电路的过流检测引脚，根据图1可以发现，过流检测引脚能够检测k1处的电压，当k1处电压升高且大于反相输入端的电压时，比较器a1会由输出低电平变化为输出高电平。

在比较器a1的同相输入端和反相输入端还分别连接了电容c1和电容c2，其中，电容c1一端连接在电阻r4与电源电压u1之间，电容c1另一端连接到地，其用于给电源电压u1滤波，从而稳定电压。电容c2一端连接到比较器a1的同相输入端，另一端连接到地，其用于给比较器a1的同向输入端滤波。

所述反相电路包括电阻r6、电阻r7、电阻r12、电容c3、三极管q1和电源电压u2，比较器a1的输出端通过电阻r6连接到反相电路中三极管q1基极，电阻r6起到一定的限流作用，防止比较器a1输出高电平时损害三极管q1，三极管q1的集电极连接电源电压u2，发射极通过电阻r7连接到地。当比较器a1输出为低电平时，三极管q1截止，此时节点k2处的电压为0。当比较器a1输出高电平时，三极管q1导通，此时节点k2处电压由0开始升高并最终变化为高电平。

三极管q1的发射极串联电阻r12后连接到ipm的具有过流检测功能的输入端uout，在电阻r12与输入端uout之间还并联接入了电容c3，其与电阻r12组成一个低通滤波电路，用于对输入给ipm具有过流检测功能的输入端uout的信号进行滤波处理。节点k3位于电阻r12与输入端uout之间，当节点k3电压超过ipm的具有过流功能的输入端uout的检测电压阈值时，ipm自身内部的保护单元会使ipm关断。

反馈电路包括电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、三极管q2，三极管q2的基极串联电阻r11后连接到三极管q1的发射极，三极管q2的集电极串联电阻r10连接在驱动电路的驱动芯片b1的输出使能输入端oe。其中，驱动芯片b1的输出使能输入端oe连接在控制单元发出给驱动芯片的控制信号的输入端z1，在驱动芯片b1的输出使能输入端oe与输入端z1之间串联了电阻r9。当三极管q2截止时，驱动芯片b1的输出使能输入端oe直接通过电阻r9连接到输入端z1，若k4节点为高电平则k5节点也为高电平，若k4节点为低电平则k5节点也为低电平。当三极管q2导通以后，由于电阻r10和三极管q2的电压分压效果，当电阻r10比电阻r9小很多时，不论输入端z1输入的电平为高电平还是低电平，节点k5处都将变化为低电平。

这里，三极管q2的基极通过电阻r11连接到三极管q1的发射极，当三极管q1截止时，节点k2处电压为0；三极管q1导通时，节点k2处电压会从0开始升高并最终变化为高电平，三极管q2随后导通，节点k5处会通过电阻r10和三极管q2连接到地，由于电阻r10和三极管q2的电压分压效果，节点k5处会变化为低电平。而当三极管q2截止时，节点k5处的高低电平只由输入端z1的电平决定，当输入端z1是高电平时，节点k5处为高电平，当输入端z1是低电平时，节点k5处为低电平。

在节点k4处，即电阻r9与输入端z1之间还并联接入了下拉电阻r8，电阻r8另一端连接到地，其用于防止驱动芯片b1的输出能使输入端oe误触发。

驱动芯片b1的输出使能输入端连接到地，由于为低电平时驱动芯片b1才会输出控制ipm下桥的三个ibgt的pwm信号y1、y2、y3，其连接到地后，可以保证输出使能输入端恒定为低电平。x1、x2、x3是控制ipm上桥的三个igbt导通的pwm信号，当控制x1、x2、x3的输出使能输入端oe的输入电平由高电平变化为低电平时，ipm的上桥三个ibgt停止导通，使ipm关断。驱动芯片b1还具有一个输入引脚，其与电源电压u3连接。

当过流检测电路正常工作时，ipm出现过流时，由于电阻r1的存在，当流过节点k1处的电流值升高时，节点k1处的电压值也将升高，比较器a1的同向输入端电压升高，比较器a1的反向输入端电压根据电阻r2和r4的阻值以及电源电压u1确定。当比较器a1的同相输入端电压比反相输入端电压高时，比较器a1输出高电平，三极管q1导通，节点k2处的电压由0开始升高并最终变化为高电平，节点k3处的电压值也由0开始升高。当节点k3处的电压升高到超过ipm的具有过流检测功能的输入端uout的检测电压阈值一定时间后，ipm的具有过流检测功能的输入端uout检测到过流信号后关断ipm。同时，三极管q1导通后，三极管q2的基极由低电平变为高电平，三极管q2导通；三极管q2导通后，由于电阻r10和三极管q2的电压分压效果，当电阻r10比电阻r9小很多时，节点k5的电压值将会由高电平变化为低电平，驱动芯片b1的输出使能输入端oe也变化为低电平，ipm停止工作。

当ipm的自身内部的保护单元和发出控制ipm的pwm、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效时，ipm出现过流时，由于电阻r1的存在，当节点k1处的电流过流时，节点k1处的电压值升高，比较器a1的同相输入端电压升高，比较器a1的反向输入端电压根据电阻r2和r4的阻值以及电源电压u1确定，故比较器a1的反相输入端的电压不变，比较器a1的同相输入电压大于比较器a1的反相输入端的电压，比较器a1输出高电平，三极管q1导通，节点k2处的电压由0开始升高并最终变化为高电平，节点k3处的电压开始从0开始升高，当节点k3处的电压升高到超过ipm的具有过流检测功能的输入端uout的检测电压阈值一定时间后，ipm的具有过流检测功能的输入端uout检测到过流信号，但是此时ipm自身内部的保护单元是失效的，不会使ipm关断。与此同时，三极管q1导通后，三极管q2的基极由低电平变为高电平，三极管q2导通，三极管q2导通后，由于电阻r10和三极管q2的电压分压效果，节点k5处电压变为低电平，驱动芯片关断发送给ipm上桥的三个ibgt的pwm信号，使ipm关断。这里需要说明，此时由于ipm自身的控制单元失效，输入端z1一直为高电平，但是由于电阻r10和三极管q2的电压分压效果，无论控制单元发出给驱动芯片的控制信号的输入端z1处是否输出低电平，节点k5处电平均会变为低电平，控制芯片b1停止向ipm发送控制ipm上桥的三个igbt的pwm信号，ipm关断。

与现有技术相比，本发明ipm过流检测电路在ipm的自身内部的保护单元和发出控制ipm的pwm、驱动芯片的控制信号的控制单元同时失效的情况下，仍然能够关断ipm，能够有效的避免安全事故的发生。

本发明还提出了一种电器，所述电器采用上述ipm过流检测电路。

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