CN212627128U - 一种igbt模块、电机组件及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于空调领域，提供了一种IGBT模块、电机组件及空调，其中IGBT模块包括：IGBT电路，包括IGBT，所述IGBT的集电极与负载连接；驱动器，与所述IGBT的门极连接，控制所述IGBT的通断；MCU，提供PWM信号给所述驱动器；电流检测电阻，其一端连接所述IGBT的发射极连接，另一端接地；比较电路，与所述电流检测电阻和所述IGBT之间的连接线相连；二极管，其正极连接在所述MCU与所述驱动器之间的连接线上，其负极连接所述比较电路。本实用新型实施例通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，达到对IGBT的过流保护的目的，减小了负载短路出现过流时导致IGBT损坏的情况发生。

Description

一种IGBT模块、电机组件及空调

技术领域

本实用新型属于空调领域，尤其涉及一种IGBT模块、电机组件及空调。

背景技术

变频空调普遍增加了有源功率因数校正(Power Factor Correction，功率因数校正)控制技术，以便提高功率因素，同时调节谐波电流，减少空调对电网的影响。但是有源功率因数校正控制方案相对较为复杂，控制不当很容易产生过流、过热从而烧毁IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，通常电路中都增加了保护装置，以提高电路的可靠性。

现有技术基本上都是采用软硬件结合的方式，通过硬件检测IGBT的导通电流，当负载短路超过过流设置的阀值时，触发单片机，再由单片机发出信号，停止功率因数校正工作，但若单片机软件设置、控制时序、逻辑不合理或者单片机抗干扰差，可能会出现保护延迟或者失控，造成IGBT烧毁，从而影响空调的使用。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种IGBT模块，旨在解决负载短路时IGBT容易损坏的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，本申请提供了一种IGBT模块，包括：

IGBT电路，包括IGBT，所述IGBT的集电极与负载连接；

驱动器，与所述IGBT的门极连接，控制所述IGBT的通断；

MCU，提供PWM信号给所述驱动器；

电流检测电阻，其一端连接所述IGBT的发射极连接，另一端接地；

比较电路，与所述电流检测电阻和所述IGBT之间的连接线相连；

二极管，其正极连接在所述MCU与所述驱动器之间的连接线上，其负极连接所述比较电路。

更进一步地，所述IGBT模块还包括设置在所述电流检测电阻与所述比较电路之间的运算放大电路。

更进一步地，所述运算放大电路包括：

放大器，其输出端连接所述比较电路；

串联的第一电阻、第二电阻，所述第一电阻连接所述电流检测电阻的接地端，所述第二电阻连接所述放大器的反向输入端；

串联的第三电阻、第四电阻，所述第三电阻连接所述电流检测电阻的另一端，所述第四电阻连接所述放大器的正向输入端；

第五电阻，其一端连接电源，另一端连接所述放大器的正向输入端；

第六电阻，其一端接地，另一端连接所述放大器的正向输入端；

第七电阻，其一端连接所述放大器的反向输入端，另一端连接所述放大器的输出端。

更进一步地，所述运算放大电路还包括：

第一电容，所述第一电容的一端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接线上，另一端连接在所述第三电阻与所述第四电阻之间的连接线上。

更进一步地，所述比较电路包括：

比较器，其反向输入端连接在所述电流检测电阻与所述IGBT之间的连接线，输出端连接所述二极管的负极；

串联的第八电阻、第九电阻，所述第八电阻连接电源，所述第九电阻接地，所述比较器正向输入端连接在所述第八电阻与所述第九电阻之间的连接线上。

更进一步地，所述比较电路还包括：

第十电阻，其串联在所述比较器反向输入端；

第二电容，一端连接在所述第十电阻与所述比较器反向输入端的连接线上，另一端接地。

更进一步地，所述比较电路还包括：

串联在所述比较器输出端的限流电阻，所述限流电阻另一端与所述二极管的负极连接。

本实用新型实施例还提供一种电机组件，包括：电机和控制板，所述控制板上设置有上述的IGBT模块，所述IGBT模块的集电极与电机连接，控制所述电机的工作状态。

本实用新型实施例还提供一种空调，包括上述的电机组件。

本实用新型实施例通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路的输出电压信号将由高电平信号转为输出低电平信号；而二极管将驱动信号接入到比较器输出端，这样可以使比较器输出低电平信号时将PWM信号拉成低电平信号，从而关断IGBT的驱动信号，达到对IGBT的过流保护的目的，即为实现了在出现异常时采用硬件实现将MCU输出的PWM信号高电平直接置低从而关断IGBT的驱动信号，来达到保护IGBT的目的，减小了负载短路出现过流时导致IGBT损坏的情况发生。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，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是本实用新型实施例提供的一种IGBT模块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种IGBT模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种IGBT模块的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电机组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了对本实用新型实施例进行有效说明，以下参照附图对本申请实施例进行详细阐述。

在本申请中，通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路的输出电压信号将由高电平信号转为输出低电平信号；而二极管将驱动信号接入到比较器输出端，这样可以使比较器输出低电平信号时将PWM信号被拉成为低电平信号，从而关断IGBT的驱动信号，达到对IGBT的过流保护的目的，即为实现了在出现异常时采用硬件实现将MCU输出的PWM信号高电平直接置低从而关断对IGBT的驱动信号，来达到保护IGBT的目的。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种IGBT模块，包括：

IGBT电路10，包括IGBTQ1，所述IGBTQ1的集电极与负载连接；

驱动器20，与所述IGBTQ1的门极连接，控制所述IGBTQ1的通断；

MCU30，提供PWM信号给所述驱动器20；

电流检测电阻R11，其一端连接所述IGBTQ1的发射极连接，另一端接地；

比较电路40，与所述电流检测电阻R11和所述IGBTQ1之间的连接线相连；

二极管D1，其正极连接在所述MCU30与所述驱动器20之间的连接线上，其负极连接所述比较电路40。

在本实施例中，电流检测电阻R11对IGBTQ1的电流进行采样，比较电路40检测流过电流检测电阻R11两端的电流，得出电流检测电阻R11两端的采样电压，通过比较电路40将采样电压与设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路40将输出电压值由高电平信号转为低电平信号；而二极管D1正极连接在MCU30与驱动器20之间的连接线上，其负极连接比较电路40，在二极管D1导通时，可以将驱动信号接入到比较电路40的输出端，这样一来，比较电路40输出的低电平信号可以将PWM信号拉成为低电平信号，关断对IGBTQ1的驱动信号，从而达到对IGBTQ1的过流保护的目的。同时，将这一故障信号报MCU30。

其中，MCU30的型号可选用PIC16F1937或PIC16F1939等。

进一步的，上述IGBT电路10还包括：驱动电阻R1，防浮空电阻R6。其中，驱动电阻的一端连接驱动器20，另一端连接IGBTQ1的基极。防浮空电阻R6的一端连接IGBTQ1的基极，另一端连接IGBTQ1的发射极。

如图2所示，在本实施例中，IGBT模块还包括设置在所述电流检测电阻R11与所述比较电路40之间的运算放大电路50。

具体的，电流检测电阻R11与比较电路40之间设置运算放大电路50，运算放大器50放大电流检测电阻R11两端的电压，可以防止因IGBTQ1两端的电压波动导致检测误差，提升电流检测电阻R11的采样电压的准确性。

进一步的，如图3所示，所述运算放大电路50包括：

放大器U1B，其输出端连接所述比较电路40；

串联的第一电阻R12、第二电阻R13，所述第一电阻R12连接所述电流检测电阻R11的接地端，所述第二电阻R13连接所述放大器U1B的反向输入端；

串联的第三电阻R8、第四电阻R9，所述第三电阻R8连接所述电流检测电阻R11的另一端，所述第四电阻R9连接所述放大器U1B的正向输入端；

第五电阻R5，其一端连接电源，另一端连接所述放大器U1B的正向输入端；

第六电阻R2，其一端接地，另一端连接所述放大器U1B的正向输入端；

第七电阻R15，其一端连接所述放大器U1B的反向输入端，另一端连接所述放大器U1B的输出端。

其中，放大器U1B的反向输入端通过串联的第一电阻R12、第二电阻R13与电流检测电阻R11的接地端连接，放大器U1B的正向输入端通过第三电阻R8、第四电阻R9与电流检测电阻R11的另一端连接。这样，放大器U1B可以对电流检测电阻R11两端的电压放大。电流检测电阻R11对IGBTQ1的电流进行采样，且采样电流流经电流检测电阻R11后转换为采样电压，经放大器U1B放大后，传输至比较电路40。第五电阻R5是运放大器U1B的静态电压的分压上偏置电阻，第六电阻R2是运放大器U1B的运算放大器的静态电压的分压下偏置电阻。也就是说，第五电阻R5及第六电阻R2决定了放大器U1B的基准电压值，即没有电流流过电流检测电阻R11时，放大器U1B输出的电压值。第七电阻R15是放大器U1B的增益，决定了放大器U1B的放大倍数。

需要说明的是，第一电阻R12及第二电阻R13可以合成为一个电阻，其阻值为第一电阻R12及第二电阻R13的阻值之和。第三电阻R8及第四电阻R9可以合成为一个电阻，其阻值为第三电阻R8及第四电阻R9的阻值之和。放大器U1B的正向输入端、反向输入端与电流检测电阻R11的两端之间连接的电阻可以一个也可以是多个，本申请对次不做限制。

在本实施例中，参考图3所示，运算放大电路50还包括：第一电容C1，所述第一电容C1的一端连接在所述第一电阻R12与所述第二电阻R13之间的连接线上，另一端连接在所述第三电阻R8与所述第四电阻R9之间的连接线上。其中，在运算放大电路50设置的第一电容C1用于去差模燥音。

进一步的，参考图3所示，比较电路40包括：

比较器U2A，其反向输入端连接在所述电流检测电阻R11与所述IGBTQ1之间的连接线，输出端连接所述二极管D1的负极；

串联的第八电阻R3、第九电阻R14，所述第八电阻R3连接电源，所述第九电阻R14接地，所述比较器U2A正向输入端连接在所述第八电阻R3与所述第九电阻R14之间的连接线上。

其中，比较器U2A的反向输入端连接在电流检测电阻R11与IGBTQ1之间的连接线，在上述IGBT模块包含运算放大电路50时，比较器U2A的反向输入端连接在放大器U1B的输出端。比较器U2A的正向输入端连接在所述第八电阻R3与所述第九电阻R14之间的连接线上，比较器U2A通过反向输入端获取放大器U1B的输出端输出的采样电压。比较器U2A通过正向输入端获取设定阈值的电压，从而将采样电压与设定阈值的电压进行比较。而第八电阻R3为比较阀值的上偏置电阻，第九电阻R14为比较阀值下偏置电阻。

参考图3所示，在本实施例中，比较电路40还包括：

第十电阻R10，其串联在所述比较器U2A反向输入端；

第二电容C2，一端连接在所述第十电阻R10与所述比较器U2A反向输入端的连接线上，另一端接地。

具体的，第十电阻R10连接在放大器U1B的输出端与比较器U2A的反向输入端之间，第二电容C2的一端连接在第十电阻R10与比较器U2A反向输入端的连接线上，另一端接地，此时，第十电阻R10及第二电容C2形成RC滤波器，从而增加IGBT模块的抗干扰性，防止误报导。

参考图3所示，在本实施例中，比较电路40还包括串联在所述比较器U2A输出端的限流电阻R7，所述限流电阻R7另一端与所述二极管D1的负极连接。

具体的，在比较器U2A输出端的连接在限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端连接在二极管D1的负极，用于对二极管限流。这样一来，比较器U2A将采样电压与设定阈值的电压进行比较时，如果采样电压不大于设定阈值的电压时，则说明IGBT的电流在安全范围内，此时比较器U2A的输出端输出高电平信号，二极管D1截止。如果采样电压大于设定阈值的电压时，则说明IGBT的电流不在安全范围内，IGBT内的器件可能会被烧坏。此时，比较器U2A的输出端输出低电平信号，二极管D1导通，此时，驱动器20输出的PWM信号经二极管D1线路传输至MCU，而IGBTQ1接收的PWM信号由高电平信号切换为低电平信号，关断对IGBTQ1的驱动信号，实现对IGBTQ1过流保护的目的。

在本申请中，通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路的输出电压信号将由高电平信号转为输出低电平信号；而二极管将驱动信号接入到比较器输出端，这样可以使比较器输出低电平信号时将PWM信号被拉成为低电平信号，从而关断对IGBTQ1的驱动信号，达到对IGBT的过流保护的目的，即为实现了在出现异常时采用硬件实现将MCU输出的PWM信号高电平直接置低来达到保护IGBT的目的。

实施例二

如图4所示，本申请还提供了一种电机组件，包括电机60和控制器70。控制板70上设置有上述实施例所述的IGBT模块80，IGBT模块80的集电极与电机60连接，控制所述电机60的工作状态。

其中，IGBT模块80为上述实施例所述的IGBT模块，具体结构及工作过程可参考上述实施例，在此不再赘述。

这样一来，通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路的输出电压信号将由高电平信号转为输出低电平信号；而二极管将驱动信号接入到比较器输出端，这样可以使比较器输出低电平信号时将PWM信号被拉成为低电平信号，从而关断对IGBTQ1的驱动信号，达到对IGBT的过流保护的目的，进而可以对电机60进行过流保护。

实施例三

本申请还提供了一种空调，包括上述实施例所述的电机组件。

其中，电机组件为上述实施例所述的电机组件，具体结构及工作过程可参考上述实施例，在此不再赘述。

本实用新型实施例通过电流检测电阻对IGBT的电流进行采样，比较电路对电流检测电阻采集的采样电压及设定阀值进行比较，当检测到采样电压值大于设定阀值时，比较电路的输出电压信号将由高电平信号转为输出低电平信号；而二极管将驱动信号接入到比较器输出端，这样可以使比较器输出低电平信号时将PWM信号被拉成为低电平信号，从而关断对IGBTQ1的驱动信号，达到对IGBT的过流保护的目的，进而可以电机进行过流保护，提高空调的工作安全性。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种IGBT模块，其特征在于，包括：

IGBT电路，包括IGBT，所述IGBT的集电极与负载连接；

驱动器，与所述IGBT的门极连接，控制所述IGBT的通断；

MCU，提供PWM信号给所述驱动器；

电流检测电阻，其一端连接所述IGBT的发射极连接，另一端接地；

比较电路，与所述电流检测电阻和所述IGBT之间的连接线相连；

二极管，其正极连接在所述MCU与所述驱动器之间的连接线上，其负极连接所述比较电路。

2.如权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述IGBT模块还包括：

设置在所述电流检测电阻与所述比较电路之间的运算放大电路。

3.如权利要求2所述的IGBT模块，其特征在于，所述运算放大电路包括：

放大器，其输出端连接所述比较电路；

串联的第一电阻、第二电阻，所述第一电阻连接所述电流检测电阻的接地端，所述第二电阻连接所述放大器的反向输入端；

串联的第三电阻、第四电阻，所述第三电阻连接所述电流检测电阻的另一端，所述第四电阻连接所述放大器的正向输入端；

第五电阻，其一端连接电源，另一端连接所述放大器的正向输入端；

第六电阻，其一端接地，另一端连接所述放大器的正向输入端；

第七电阻，其一端连接所述放大器的反向输入端，另一端连接所述放大器的输出端。

4.如权利要求3所述的IGBT模块，其特征在于，所述运算放大电路还包括：

第一电容，所述第一电容的一端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间的连接线上，另一端连接在所述第三电阻与所述第四电阻之间的连接线上。

5.如权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述比较电路包括：

比较器，其反向输入端连接在所述电流检测电阻与所述IGBT之间的连接线，输出端连接所述二极管的负极；

串联的第八电阻、第九电阻，所述第八电阻连接电源，所述第九电阻接地，所述比较器正向输入端连接在所述第八电阻与所述第九电阻之间的连接线上。

6.如权利要求5所述的IGBT模块，其特征在于，所述比较电路还包括：

第十电阻，其串联在所述比较器反向输入端；

第二电容，一端连接在所述第十电阻与所述比较器反向输入端的连接线上，另一端接地。

7.如权利要求5所述的IGBT模块，其特征在于，所述比较电路还包括：

串联在所述比较器输出端的限流电阻，所述限流电阻另一端与所述二极管的负极连接。

8.一种电机组件，其特征在于，包括：电机和控制板，所述控制板上设置有如权利要求1-7任一项所述的IGBT模块，所述IGBT模块的集电极与电机连接，控制所述电机的工作状态。

9.一种空调，其特征在于，包括权利要求8所述的电机组件。

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