电桥电路及电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及过电压保护领域，并且更具体地涉及电桥电路及电器。
【背景技术】
[0002]有源开关(如MOS晶体管、双极型晶体管和IGBT)用于电桥电路中，用于控制整流级和倒相级。
[0003]—种常见类型的电桥电路是H型电桥。H型电桥通过将两个半电桥并联连接而形成。典型地，每个半电桥包括两个串联的有源开关。通常在无刷直流电机控制中使用的3相电桥通过将三个半电桥并联连接而形成。
[0004]在交流市电被整流和滤波以产生直流母线电压源用于对有源电桥逆变器供电的应用中，过电压保护方案通常用来保护电桥电路和负载免受交流市电上的过电压状况。
[0005]现有方法通常对于持久或长持续时间过电压状况没那么有效或者显著增加成本和硬件代价。
【实用新型内容】
[0006]为解决上述问题，本实用新型提供了一种电桥电路，包括:电压源，所述电压源供应电源电压;功率级，所述功率级接收所述电源电压并且提供一个或多个输出电压，所述功率级包括一个或多个半电桥电路，每个半电桥电路具有对应的一对串联连接的开关；以及高速过电压检测器，所述高速过电压检测器接收所述电源电压、检测所述电源电压是否高于阈值电压、并且如果所述电源电压高于所述阈值电压则输出过电压信号，所述过电压信号在所述多个开关受到所述电源电压破坏之前使所述多个开关禁用。
[0007]—个实施例是一种电桥电路，该电桥电路包括用于该电桥电路的功率级的开关的原位过电压保护。电压源向功率级和高速过电压检测器提供电源电压。该过电压检测器通过将电源电压与阈值电压进行比较来检测电源电压是否存在过电压状况。如果电源电压高于阈值电压，则过电压检测器输出过电压信号，在电桥电路的开关会被过电压情况破坏之前，该过电压信号使这些开关禁用。在一个实施例中，该功率级包括半电桥。该半电桥包括两个串联连接的开关。当过电压检测器输出过电压信号时，半电桥中的两个开关被禁用。在半电桥的两个开关被禁用的情况下，整个电源电压出现在这两个串联开关上，由此，仅总电源电压的一半出现在每个单独开关上。通过在过电压状况期间明智地关断半电桥中的两个开关，电路能够无限期保护免于过电压状况而没有由于使用附加高压开关引起的成本代价。使用这种方案的功率级仍然具有与单独的开关相同的电压额定值，但是现在甚至在持续过电压故障状况期间能够承受两倍的额定电压。
[0008]因此，通过快速禁用半电桥的两个开关，每个开关只需要等于整个功率级的最大电压额定值的一半的最大电压额定值。这可以引起功率级的开关的大小和成本降低。
[0009]具有多个半电桥的电桥电路可以包括过电压检测器。例如，电桥电路可以包括三个半电桥电路，每个半电桥电路包括两个串联开关。过电压检测器能够使半电桥电路的所有开关禁用，从而使得电桥电路承受过电压状况的能力翻倍。除了电桥电路以外的应用可以包括原位过电压保护。
【附图说明】
[0010]图1是根据一个实施例的包括过电压检测器的电桥电路的框图。
[0011]图2是根据一个实施例的包括过电压检测器的电桥电路的框图。
[0012]图3是根据一个实施例的包括过电压检测器的电桥电路的示意图。
[0013]图4是根据一个实施例的操作电桥电路的过程的流程图。
[0014]图5是根据一个实施例的包括电桥电路的电器的框图。
【具体实施方式】
[0015]图1是根据一个实施例的电桥电路20的框图。电机控制电路包括电压源22和耦接至电压源22的功率级24。电桥电路20进一步包括耦接至电压源22和功率级24的过电压检测器26。
[0016]电压源22向功率级24输出电源电压。在一个实施例中，该电源电压是直流电压。可替代地，该电源电压可以是交流电压，如两相或三相电压。
[0017]功率级24接收电源电压并且提供一个或多个输出电压。在一个实施例中，该电桥电路包括一个或多个半电桥电路，每个半电桥电路包括一对串联连接的开关。电桥电路的输出电压可以包括在每个半电桥的中点存在的电压。输出电压可以被供应给负载，如电机。以这种方式，功率级24可以驱动电器的电机和工业设备或许多其他种类的电气设备。
[0018]在某些情况下，电压源能够输出过电压，在过电压下，电源电压高于正常值或高于电桥电路或其负载所能够安全承受的电压。在这样的情况下，如果不采取过电压保护措施，电桥电路和/或负载会受到破坏或者被毁坏。
[0019]为了保护功率级24，电桥电路20向过电压检测器26提供电源电压。过电压检测器26检测电源电压是否处于过电压状态。如果电源电压处于过电压状态，则过电压检测器26输出使功率级24的开关禁用的禁用信号。具体而言，过电压检测器26是检测过电压状况并且在功率级24的开关会被过电压状况破坏之前使这些开关禁用的高速过电压检测器。以这种方式，过电压检测器26保护功率级24的开关免受电源电压的过电压状况。
[0020]在一个实施例中，禁用信号使功率级24的每一个开关禁用，从而使所有这些开关不导电。因为功率级24的开关是不导电的，整个电源电压出现在功率级24中的每对串联连接的开关上。这准许整个电桥电路经受住对于相似的单独组件而言翻倍的过电压状况。每个开关可以较小，并且因此对于整个电桥接电路而言不那么昂贵。
[0021]图2是根据一个实施例的电桥电路20的框图。电桥电路20包括耦接至整流器28的电压源22。整流器28进一步耦接至滤波器30。滤波器30进一步耦接至过电压检测器26、功率级24和直流降压转换器32。直流降压转换器32耦接至IC电源34。IC电源34耦接至微控制器36和缓冲器38。缓冲器38耦接至过电压检测器26和栅极驱动器40。栅极驱动器40耦接至功率级24。
[0022]在一个实施例中，电压源22输出交流电压。该电压源是例如通常向建筑和家庭供应交流电压的市电电源。取决于市电电源的地区，交流电压通常在IlOV与265V之间。可替代地，交流电压可以具有任何其他值。
[0023]交流电压被提供给整流器28。整流器28对交流电压进行整流并输出直流电压。直流电压被传递至滤波器30。滤波器30对来自直流电压的噪声和瞬变进行滤波并输出电源电压。该滤波器向过电压检测器26、功率级24和直流降压转换器32输出电源电压。
[0024]直流降压转换器32接收直流电压并使直流电压降压。直流降压转换器32因此是直流对直流降压转换器，直流对直流降压转换器接收来自滤波器30的直流电压并且输出降低后的直流电压。直流降压转换器3 2将降低后的直流电压供应给IC电源34。降低后的直流电压是例如15V或可以在依靠直流电压运行的电子设备中常用的另一个电压。
[0025]IC电源34接收降低后的直流电压并向微控制器36输出低调节的电压。低调节的电压对微控制器36供电。低调节的电压例如在3和5V之间。可替代地，低调节的电压可以具有适合作为微控制器或其他类型的集成电路的电源电压的另一个值。
[0026]微控制器36控制功率级24的开关。具体而言，微控制器36经由缓冲器38向栅极驱动器40输出控制信号。栅极驱动器40接收控制信号并且调制功率级24的开关。具体而言，栅极驱动器40根据微控制器36输出的控制信号命令的调制方案激活和解除激活功率级24的开关。
[0027]功率级24将输出电压供应给负载。具体而言，功率级24可以提供来自每对串联开关的中点的输出电压。以这种方式，功率级24可以输出三相直流电压来控制负载，如电机。
[0028]电桥电路20可以包括在电器中，如风扇、洗衣机、干燥器、空气调节单元或包括电机或能够由电桥电路驱动的其他类型的负载的任何其他电气设备。电桥电路20