本发明涉及空调器
技术领域：
，尤其涉及一种IGBT模块的驱动保护电路和一种空调器。
背景技术：
：目前，轻商电控大多使用IPM(IntelligentPowerModule，智能功率模块)驱动空调器的压缩机，但IPM兼容性差，极易成为供货的瓶颈。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)由于其兼容性好，供货可靠，且更新速度快于IPM，有助于提高电控整体性能，已逐渐替代IPM成为不间断电源技术中的主流技术。然而，生产厂家对IGBT提供的安全工作区有严格的限制条件，且IGBT承受过电流的时间仅为几微秒，耐过流量小，因此使用IGBT首要注意的是过流保护。为实现IGBT的过流保护，相关技术中提出了一种IGBT的过流保护方案，如图1所示。在该方案中，IGBT工作时，下桥IGBT的驱动信号从下桥IGBT的G极流入后，从发射极流出，会与功率电流(即采样得到的IGBT的工作电流)耦合，由此功率电流会对驱动信号造成干扰，影响对IGBT的驱动控制。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种IGBT模块的驱动保护电路，以实现净化驱动信号和保证过流保护的准确性。本发明的第二个目的在于提出一种空调器。为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种IGBT模块的驱动保护电路，所述IGBT模块包括上桥IGBT和下桥IGBT，所述下桥IGBT通过设置驱动发射端和功率发射端以净化驱动信号，所述驱动保护电路包括：采样单元，所述采样单元与所述功率发射端相连，所述采样单元用于采样所述下桥IGBT的电流；过流保护单元，所述过流保护单元与所述采样单元相连，所述过流保护单元用于根据所述下桥IGBT的电流判断所述下桥IGBT发生过流时，对所述下桥IGBT进行过流保护；驱动单元，所述驱动单元包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述第一驱动芯片的驱动输出端连接到所述上桥IGBT的G极，所述第二驱动芯片的驱动输出端连接到所述下桥IGBT的G极，所述第二驱动芯片的第一接地端连接到地，且所述第二驱动芯片的第二地端连接到所述驱动发射端以实现所述第一接地端与所述第二接地端之间的隔离，并通过所述功率发射端接地，以便所述第二驱动芯片承受所述采样单元引入的共模电压，其中，所述共模电压由所述下桥IGBT封装产生的寄生电感在所述下桥IGBT开关时产生，且施加至所述驱动发射端与所述功率发射端之间时由所述采样单元在采样所述下桥IGBT的电流时引入。本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路，通过在IGBT模块的下桥IGBT的发射极引出电气相连的驱动发射端和功率发射端，净化了驱动信号，进而能够提高驱动单元对IGBT控制的准确性，通过将功率发射端接地，以将共模电压加在第二驱动芯片的第一接地端和第二接地端上，使采样单元的地电位和过流检测单元的地电位一致，消除了共模电压对过流保护单元的干扰，提高了对IGBT过流保护的准确性。另外，本发明上述实施例的IGBT模块的驱动保护电路还可以具有如下附加的技术特征：根据本发明的一个实施例，所述共模电压施加至所述第二驱动芯片的第一接地端与第二接地端之间。根据本发明的一个实施例，所述驱动单元，还包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与预设电源相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第一电容的另一端分别与所述第一驱动芯片的第二接地端和所述上桥IGBT的发射极相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一驱动芯片的驱动输出端相连，所述第一电阻的另一端与所述上桥IGBT的G极相连；第二电阻，所述第二电阻的一端分别与所述第一电阻的另一端和所述上桥IGBT的G极相连，所述第二电阻的另一端分别与所述第一驱动芯片的第二接地端和所述上桥IGBT的发射极相连。根据本发明的一个实施例，所述驱动单元，还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与预设电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第二驱动芯片的第二电源端相连；第二电容，所述第二电容的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第二驱动芯片的第二电源端相连，所述第二电容的另一端分别与所述第二驱动芯片的第二接地端和所述下桥IGBT的发射极相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二驱动芯片的驱动输出端相连，所述第四电阻的另一端与所述下桥IGBT的G极相连；第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述下桥IGBT的G极相连，所述第五电阻的另一端分别与所述第二驱动芯片的第二接地端和所述下桥IGBT的发射极相连。根据本发明的一个实施例，所述第四电阻与所述第五电阻之间形成第一节点，所述驱动单元，还包括：第三电容，所述第三电容与所述第二电容并联连接；第六电阻，所述第六电阻的一端分别与所述第一节点和所述第二驱动芯片的钳位端相连；第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第六电阻的另一端相连，所述第二二极管的阴极与所述第二驱动芯片的驱动输出端相连。根据本发明的一个实施例，所述采样单元，包括：采样电阻，所述采样电阻的一端与分别与所述驱动发射端、地和所述过流保护的单元的第一输入端相连，所述采样电阻的另一端与所述过流保护单元的第二输入端相连；第四电容，所述第四电容的一端与所述上桥IGBT的C极相连，所述第四电容的另一端分别与所述采样电阻的另一端和所述过流保护单元的第二输入端相连。根据本发明的一个实施例，所述过流保护单元，包括：比较器；第七电阻，所述第七电阻的一端与预设电源相连；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，所述第八电阻的另一端与所述比较器的第一输入端相连；第九电阻，所述第九电阻的一端分别与所述第八电阻的另一端和所述比较器的第一输入端相连，所述第九电阻的另一端与所述功率发射端相连；第十电阻，所述第十电阻的一端分别与所述第七电阻的另一端和所述第八电阻的一端相连，所述第十电阻的另一端与所述比较器的第二输入端相连；第十一电阻，所述第十一电阻的一端分别与所述第十电阻的另一端和所述比较器的第二输入端相连，所述第十一电阻的另一端与所述采样电阻的另一端相连。根据本发明的一个实施例，所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片均采用1EDI20I12MF芯片。根据本发明的一个实施例，所述第三电容和所述第四电容均采用极性电容。进一步地，本发明提出了一种空调器，包括上述实施例的IGBT模块的驱动保护电路。本发明实施例的空调器，采用上述IGBT模块的驱动保护电路，不仅能够净化驱动信号，还能够保证过流保护的准确性。本发明附加的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。附图说明本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是相关技术中的IGBT过流保护的电路图；图2是根据本发明一个实施例的IGBT模块中的IGBT管的接线图；图3是根据本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路的结构框图；图4是根据本发明一个具体实施例的IGBT模块的驱动保护电路的结构图；图5是根据本发明一个具体示例的驱动单元的结构图；图6是根据本发明一个具体示例的驱动芯片的应用电路图；图7是共模电压加在驱动地与第十电阻之间时的等效电路图；图8是根据本发明一个具体示例的IGBT模块的驱动保护电路的过流保护测试结果示意图；以及图9是根据本发明实施例的空调器的方框图。具体实施方式为了提高空调器的整体电控性能，本发明采用大功率IGBT模块代替IPM模块用以实现空调器的控制。如图2所示，大功率IGBT模块包括上桥IGBT(即图2中的Q1)和下桥IGBT(即图2中的Q2)。为了净化驱动信号，实现驱动和功率的解耦，防止功率电流干扰驱动信号，在IGBT模块封装时，本发明在下桥IGBT的发射极引出了两个电气相连的发射极引脚，即功率发射端和驱动信号端，如图2所示，Pin17是功率发射端，Pin14是驱动发射端。由此，IGBT模块工作时，下桥IGBT的驱动信号从下桥IGBT的栅极(即G极)流入，从驱动发射端流出，不再与功率电流耦合，避免了功率电流干扰。然而，当IGBT开关速度较快，电流变化率较大时，IGBT封装产生的寄生电感会感应出一个共模电压Vcom加在驱动发射端与功率发射端之间。为了使IGBT驱动信号的波形良好，IGBT系统的控制电源的大地一般落在驱动发射端处，而用于实现IGBT过流保护的电流采样的采样单元是连接到功率发射端的，由此采样单元中会引入共模电压Vcom，影响了过流保护单元对IGBT的保护。为了消除共模电压Vcom对过流保护单元的干扰，本发明提出了一种IGBT模块的驱动保护电路。具体地，将功率发射端接地，使采样单元的地电位和过流检测单元的地电位一致。另外，还可采用共模抑制能力高的驱动芯片，以将共模电压Vcom加在驱动芯片的第一接地端GND1和第二接地端GND2上，且不影响对IGBT的驱动作用。为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一：图3是根据本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路的结构框图。在该实施例中，上桥IGBT即图2中的Q1，下桥IGBT即图2中的Q2，在下桥IGBT设置驱动发射端EQ2(对应图2中的Pin14)和功率发射端PEQ(对应图2中的Pin17)以净化驱动信号。如图3所示，驱动保护电路100包括：采样单元10、过流保护单元20和驱动单元30。具体地，采样单元10与功率发射端PEQ2相连，采样单元10用于采样下桥IGBT的电流；过流保护单元20与采样单元10相连，过流保护单元20用于根据下桥IGBT的电流判断下桥IGBT发生过流时，对下桥IGBT进行过流保护。驱动单元30包括第一驱动芯片31和第二驱动芯片32，第一驱动芯片31的驱动输出端连接到上桥IGBT的G极，第二驱动芯片32的驱动输出端连接到下桥IGBT的G极，第二驱动芯片32的第一接地端连接到地，且第二驱动芯片32的第二地端连接到驱动发射端EQ2以实现第一接地端与第二接地端之间的隔离，并通过功率发射端PEQ2接地，以便第二驱动芯片32承受采样单元10引入的共模电压Vcom。其中，共模电压Vcom由下桥IGBT封装产生的寄生电感L在下桥IGBT开关时产生，且施加至驱动发射端EQ2与功率发射端PEQ2之间时由采样单元10在采样下桥IGBT的电流时引入。其中，共模电压Vcom施加至第二驱动芯片32的第一接地端GND1与第二接地端GND2之间。该IGBT模块的驱动保护电路，通过在IGBT模块的下桥IGBT的发射极引出电气相连的驱动发射端和功率发射端，净化了驱动信号，进而能够提高驱动单元对IGBT控制的准确性，通过将功率发射端接地，以将共模电压Vcom加在第二驱动芯片的第一接地端GND1和第二接地端GND2上，使采样单元的地电位和过流检测单元的地电位一致，消除了共模电压对过流保护单元的干扰，提高了对IGBT过流保护的准确性。具体而言，如图4所示，在一个示例中，驱动单元30还可以包括：第一二极管D902、第一电容C918、第一电阻R922和第二电阻R925。其中，第一二极管D902的阳极与预设电源(+15V)相连；第一电容C918的一端与第一二极管D902的阴极相连，第一电容C918的另一端分别与第一驱动芯片31的第二接地端GND2和上桥IGBT的发射极相连；第一电阻R922的一端与第一驱动芯片31的驱动输出端OUT相连，第一电阻R922的另一端与上桥IGBT的G极相连；第二电阻R925的一端分别与第一电阻R922的另一端和上桥IGBT的G极相连，第二电阻R925的另一端分别与第一驱动芯片31的第二接地端GND2和上桥IGBT的发射极相连。由此，能够提高对上桥IGBT的驱动效果。同理，如图4所示，驱动单元30还包括：第三电阻R929、第二电容C917、第四电阻R921和第五电阻R924。其中，第三电阻R929的一端与预设电源(+15V)相连，第三电阻R929的另一端与第二驱动芯片32的第二电源端VCC2相连；第二电容C917的一端分别与第三电阻R929的另一端和第二驱动芯片32的第二电源端VCC2相连，第二电容C917的另一端分别与第二驱动芯片32的第二接地端GND2和驱动发射端EQ2相连；第四电阻R921的一端与第二驱动芯片32的驱动输出端OUT相连，第四电阻R921的另一端与下桥IGBT的G极相连；第五电阻R924的一端分别与第四电阻R921的另一端和下桥IGBT的G极相连，第五电阻R924的另一端分别与第二驱动芯片32的第二接地端GND2和驱动发射端EQ2相连。需要说明的是，为了提高下桥IGBT的开关效率以及更好的保护第二驱动芯片32，如图5所示，驱动单元30还包括：第三电容E917、第六电阻R6和第二二极管D915。其中，第三电容E917与第二电容C917并联连接；第六电阻R6的一端分别与第二驱动芯片32的钳位端CLAMP和第四电阻R921与第五电阻R924之间形成的第一节点a相连；第二二极管D915的阳极与第六电阻R6的另一端相连，第二二极管D915的阴极与第二驱动芯片32的驱动输出端相连。可选地，第三电容E917采用极性电容，如电解电容，且第三电容E917的负极与驱动发射端EQ2相连，以提高对预设电源的滤波效果。可选地，如图4所示，第一驱动芯片31和第二驱动芯片32均可采用1EDI20I12MF芯片，由此可使得电路简单可靠。具体而言，图1中的驱动芯片2ED020I12-FI的datasheet如表1所示，从表1中可以看出该驱动芯片下桥IGBT一侧无法承受较高的共模电压。表1LowsidegroundGNDL-0.35.3V芯片1EDI20I12MF的应用电路如图6所示，datasheet如表2所示，从图6中可以看出1EDI20I12MF芯片的应用电路中的第一接地端GND1和第二接地端GND2是隔离的，并且从表2中可以看出两接地端GND1与GND2之间可以耐受到+1200V的电压。本发明利用这一特性，将共模电压加在驱动芯片上，由此能够在保证驱动芯片正常工作的前提下，消除共模电压对过流保护单元20的干扰。表2进一步地，如图4所示，采样单元10包括采样电阻R940。其中，采样电阻R940的一端与分别与驱动发射端EQ2、地和过流保护的单元20的第一输入端相连，采样电阻R940的另一端与过流保护单元20的第二输入端相连。由此，通过采样电阻R940对进行电流采样，能够保证采样和过流保护的快速性，保证IGBT的过流保护效率。为了提高采样电流的平滑性，如图4所示，采样单元10还可以包括第四电容E1，用以对采样电阻R940采样的电流信号进行过滤。其中，第四电容E1的一端与上桥IGBT的C极相连，第四电容E1的另一端分别与采样电阻R940的另一端和过流保护单元20的第二输入端相连。可选地，第四电容E1可为极性电容，如电解电容，且第四电容E1的正极与上桥IGBT的C极相连。更进一步地，如图4所示，过流保护单元20包括：比较器Co、第七电阻R950、第八电阻R952、第十电阻R953、第十电阻R951和第十一电阻R954。其中，第七电阻R950的一端与预设电源(+15V)相连；第八电阻R952的一端与第七电阻R950的另一端相连，第八电阻R952的另一端与比较器Co的第一输入端相连；第十电阻R953的一端分别与第八电阻R952的另一端和比较器Co的第一输入端相连，第十电阻R953的另一端与功率发射端PEQ2相连；第十电阻R951的一端分别与第七电阻R950的另一端和第八电阻R952的一端相连，第十电阻R951的另一端与比较器Co的第二输入端相连；第十一电阻R954的一端分别与第十电阻R951的另一端和比较器Co的第二输入端相连，第十一电阻R954的另一端与采样电阻R940的另一端相连。下面结合图4-图8说明本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路的工作原理及效果：如图4所示，Q2导通时，电流通过采样电阻R940流回母线，采样电阻R940产生压降。通过配置R950-R954的电阻值，可以控制比较器Co的5脚与6脚(即第一输入端与第二输入端)的初始工作点从而设定保护阈值。当电流Iq2太大时R940的压降超过预设电流阈值，比较器Co的7脚变负，最终拉低1脚电平，实现保护动作。根据上述原理，预设电流阈值可以通过电阻R950-R954的参数来设置。例如，表3给出了两种不同的设置参数，以实现两种不同的过流保护。表3项目参数1参数2R95010k10kR9514.7k4.7kR9524.7k4.7kR9532.2k2.2kR9543.3k4.53k设计阈值20A43A动作阈值21A30A基于图1所示的技术方案，为净化驱动信号，在IGBT模块封装时，将驱动地与功率地分割，为保证驱动信号的可靠性，电源地会落在Q2的驱动发射端EQ2处。此时，通过实验对表3所述的两种过流保护进行测试，测试结果如表3所示。从表3中可以看出，当预设电流阈值为20A时，实际保护动作点与设计匹配良好；而当预设电流阈值变大时，实际保护动作点上升缓慢，不再与设计匹配。也就是说，图1所示的技术方案，17脚与14脚之间的电压作为共模电压Vcom加在电源地与R953之间，此时的等效电路如图7所示。考虑到比较器Co动作时，比较器Co两输入端电压相等，即可设V5＝V6＝V，电路实际参数R951＝R952＝R，则有：I(R954-R953)＝Vi(2)2I·R950+I(R952+R953)＝Vcc-Vcom3)将式(1)代入式(3)得：将式(1)代入式(2)得：式(4)/式(5)变形可得：将式(6)分解可得令Vi＝Vi0+Vcom1，对于式(7)则有：由于Vi0∝Iq2，因此若要提高预设电流阈值Vi0，则应该增加(R954-R953)。而当(R954-R953)增加时，过流保护单元抗共模干扰能力下降，且IGBT电流Iq2越大，共模电压Vcom也随之增大。由此可知，预设电流阈值低的时候，过流保护单元共模抑制能力强，共模干扰弱，保护点动作准确；预设电流阈值高的时候，过流保护单元共模抑制能力弱，共模干扰强，保护点动作不准确，此时会干扰机器(如空调器)的正常运转。为此，本发明将功率发射端PEQ2接地，以将共模电压Vcom加在第二驱动芯片32的可隔离的GND1和GND2上，使得采样单元10的地电位和过流保护电路20的地电位一致，其过流保护测试结果如图8所示。可以看出，本发明实施例的驱动保护电路100的预设电流阈值(即43A)与实际保护动作点(即44.8A)匹配良好，驱动信号波形正常。由此，相较于图1所示的方案，本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路，能够在保证过流保护准确性的同时，净化驱动信号。综上，本发明实施例的IGBT模块的驱动保护电路，在IGBT模块的下桥IGBT的发射极引出电气相连的驱动发射端和功率发射端，并将功率发射端接地，以将共模电压加在驱动芯片的第一接地端和第二接地端之间，由此，不仅能够净化驱动信号，还能够保证过流保护的准确性。实施例二：图9是根据本发明实施例的空调器的结构框图。如图9所示，该空调器1000包括上述实施例的IGBT模块的驱动保护电路100。本发明实施例的空调器，采用上述IGBT模块的驱动保护电路，不仅能够净化驱动信号，还能够保证过流保护的准确性。另外，本发明实施例的空调器的其它构成及其作用对本领域的技术人员而言是已知的，为减少冗余，在此不再赘述。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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 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