功率模块保护电路以及用电设备的制作方法

1.本公开涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种功率模块保护电路以及用电设备。


背景技术：

2.由于功率模块在快速开关期间会产生较大的损耗，导致功率模块温度升高，为了保证功率模块能够安全可靠的运行，一般都会在功率模块内部设置一个故障端口作为向控制器输出故障信号的引脚。另外，现在的功率模块也会设置温度检测的功能，具体是通过温度端口向控制器输出温度信号。在相关技术中，一般会将故障端口以及温度端口设置为一个端口，这样就会导致功率模块输出的温度信号误被控制器当作故障信号，从而误触发功率模块的保护功能。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种功率模块保护电路以及用电设备，以避免出现误触发功率模块的保护功能的情况。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种功率模块保护电路，包括：
5.电压比较电路，所述电压比较电路的第一输入端与功率模块的复用端口连接，所述电压比较电路的第二输入端与第一电源连接，所述电压比较电路的输出端与控制器的故障信号输入端口连接；
6.温度传输电路，所述温度传输电路的输入端与所述功率模块的复用端口连接，所述温度传输电路的输出端与所述控制器的温度信号输入端口连接；
7.所述温度传输电路用于，将所述功率模块通过所述复用端口输出的电压信号传输至所述控制器，以使所述控制器根据所述温度信号输入端口接收到的电压信号确定所述功率模块的温度；
8.所述电压比较电路用于，比较所述第一电源输出的基准电压与所述功率模块通过所述复用端口输出的电压信号之间的大小，并在所述基准电压大于所述电压信号的情况下，向所述控制器输出故障信号，其中所述故障信号用于使得所述控制器响应于所述故障信号，控制所述功率模块停止工作。
9.可选地，所述电压比较电路包括第一电阻、第二电阻以及三极管；
10.所述第一电阻的第一端与所述第一电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，且所述第一电阻的第二端与所述三极管的发射极以及所述控制器的故障信号输入端口连接，所述三极管的集电极与所述第二电阻的第二端连接，所述三极管的基极与所述功率模块的复用端口连接。
11.可选地，所述电压比较电路还包括：
12.第一滤波电路，所述第一滤波电路的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第一滤波电路的第二端与所述控制器的故障信号输入端口连接。
13.可选地，所述第一滤波电路包括：
14.第三电阻，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述控制器的故障信号输入端口连接；
15.第一电容，其第一端与所述第三电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。
16.可选地，所述第一电源的电压为5v，所述第一电阻的阻值为1.8k，所述第二电阻的阻值为4.2k。
17.可选地，所述三极管包括pnp型三极管。
18.可选地，温度传输电路包括第二电源以及第四电阻；
19.所述第四电阻的第一端与所述第二电源连接，所述第四电阻的第二端与所述功率模块的复用端口以及所述控制器的温度信号输入端口连接。
20.可选地，所述温度传输电路还包括：
21.第二滤波电路，所述第二滤波电路的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述滤波电路的第二端与所述控制器的温度信号输入端口连接。
22.可选地，所述第二电源的电压为5v，所述第四电阻的阻值为3k。
23.根据本公开实施例的第二方面，提供一种用电设备，包括上述实施例任一项所述的功率模块保护电路。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过电压比较电路以及温度传输电路，且电压比较电路的第一输入端与功率模块的复用端口连接，电压比较电路的第二输入端与第一电源连接，电压比较电路的输出端与控制器的故障信号输入端口连接；温度传输电路的输入端与功率模块的复用端口连接，温度传输电路的输出端与控制器的温度信号输入端口连接，并且电压比较电路用于比较第一电源输出的基准电压与功率模块通过复用端口输出的电压信号之间的大小，并在基准电压大于电压信号的情况下，向控制器输出故障信号，可以使得功率模块在使用复用端口输出故障信号以及温度信号的情况下，控制器既能够采样到功率模块在高温范围的温度信息，而且由于电压比较电路在基准电压大于电压信号的情况下才输出故障信号，也能够避免出现误触发功率模块的保护功能。例如，在功率模块的结温达到95℃时，仍然不会触发功率模块的高温保护，使得控制器能够采集到95℃的高温范围的信号，而且在功率模块的结温大于95℃时，通过故障信号触发功率模块的高温保护。
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
27.图1是根据一示例性实施例示出的一种功率保护模块的电路连接示意图。
28.图2是根据另一示例性实施例示出的一种功率保护模块的电路连接示意图。
具体实施方式
29.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的电路和设备的例子。
30.图1是根据一示例性实施例示出的一种功率保护模块的电路连接示意图。如图1所示，本公开实施例提供一种功率模块保护电路，该功率模块保护电路包括电压比较电路30以及温度传输电路40，电压比较电路30的第一输入端与功率模块20的复用端口201连接，电压比较电路30的第二输入端与第一电源vcc1连接，电压比较电路30的输出端与控制器10的故障信号输入端口fo连接；温度传输电路40的输入端与功率模块20的复用端口201连接，温度传输电路40的输出端与控制器10的温度信号输入端口temp连接。
31.其中，温度传输电路40用于将功率模块20通过复用端口201输出的电压信号传输至控制器10，以使控制器10根据温度信号输入端口temp接收到的电压信号确定功率模块20的温度。温度传输电路40用于比较第一电源vcc1输出的基准电压与功率模块20通过复用端口201输出的电压信号之间的大小，并在基准电压大于电压信号的情况下，向控制器10输出故障信号，其中故障信号用于使得控制器10响应于故障信号，控制功率模块20停止工作。即控制器10用于响应于故障信号，控制功率模块20停止工作。当然，控制器10还可以用于根据接收到的电压信号确定功率模块20的温度。
32.这里，本公开实施例所指的功率模块20可以是智能功率模块(intelligent power module，ipm)。该功率模块20具有复用端口201，功率模块20可以通过复用端口201向控制器10输出电压信号。
33.参照图2，示例性地，功率模块20可以通过设置在功率模块20上的热敏(negative temperature coefficient，ntc)电阻r0检测功率模块20的温度。其中，热敏电阻r0的第一端接地，热敏电阻r0的第二端与功率模块20的复用端口201连接。功率模块20通过复用端口201输出热敏电阻r0的电压信号，以使控制器10根据通过温度信号输入端口temp接收到的电压信号确定功率模块20的温度。应当理解的是，电压信号用于表征温度值，即不同大小的电压信号表征不同的温度值。
34.当然，功率模块20通过复用端口201输出的电压信号也会输入至电压比较电路30，该电压比较电路30对第一电源vcc1输出的基准电压与复用端口201输出的电压信号进行比较，在基准电压大于电压信号的情况下，电压比较电路30通过输出端向控制器10的故障信号输入端口fo输出故障信号，以使控制器10响应于故障信号，控制功率模块20停止工作。示例性地，控制器10的信号输出端可以与功率模块20的控制端连接，控制器10在接收到故障信号时，通过控制器10的信号输出端向功率模块20发送用于指示功率模块20停止工作的控制信号。
35.应当理解的是，当热敏电阻r0检测到功率模块20的结温达到91℃时，功率模块20的复合端口输出的电压信号为3.8v，当热敏电阻r0检测到功率模块20的结温达到95℃时，功率模块20的复合端口输出的电压信号为3.5v。因此，可以将第一电源vcc1输出的基准电压设置为3.5v，当功率模块20的结温大于95℃时，功率模块20的复合端口输出的电压信号小于3.5v，则触发功率模块20的保护功能。即电压比较电路30向控制器10输出故障信号，控制器10响应于故障信号，控制功率模块20停止工作，以避免功率模块20温度过高。
36.值得说明的是，上述电压比较电路30并不涉及方法改进，而是依赖于电路结构以及简单程序或已知计算机程序的常规应用来实现的。例如，电压比较电路30可以是一个电
压比较器，该电压比较器被设置为比较第一电源vcc1输出的基准电压与功率模块20通过复用端口201输出的电压信号之间的大小，并在基准电压大于电压信号的情况下，向控制器10的故障信号输入端口fo输出低电平，在基准电压小于等于电压信号的情况下，向控制器10的故障信号输入端口fo输出高电平。其中，低电平表示故障信号，高电平表示正常信号。
37.由此，通过电压比较电路30以及温度传输电路40，且电压比较电路30的第一输入端与功率模块20的复用端口201连接，电压比较电路30的第二输入端与第一电源vcc1连接，电压比较电路30的输出端与控制器10的故障信号输入端口fo连接；温度传输电路40的输入端与功率模块20的复用端口201连接，温度传输电路40的输出端与控制器10的温度信号输入端口temp连接，并且电压比较电路30用于比较第一电源vcc1输出的基准电压与功率模块20通过复用端口201输出的电压信号之间的大小，并在基准电压大于电压信号的情况下，向控制器10输出故障信号，可以使得功率模块20在使用复用端口201输出故障信号以及温度信号的情况下，控制器10既能够采样到功率模块20在高温范围的温度信息，而且由于电压比较电路30在基准电压大于电压信号的情况下才输出故障信号，也能够避免出现误触发功率模块20的保护功能。例如，在功率模块20的结温达到95℃时，仍然不会触发功率模块20的高温保护，使得控制器10能够采集到属于95℃的高温范围的信号，而且在功率模块20的结温大于95℃时，通过故障信号触发功率模块20的高温保护。
38.值得说明的是，基准电压的大小是可以根据实际情况进行设置的，即可以根据需要采集的功率模块20的温度上限来设置基准电压的大小，以在超过温度上限时，能够触发功率模块20的温度保护功能。
39.如图2所示，电压比较电路30包括第一电阻r1、第二电阻r2以及三极管q1。第一电阻r1的第一端与第一电源vcc1连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端接地，且第一电阻r1的第二端与三极管q1的发射极以及控制器10的故障信号输入端口fo连接，三极管q1的集电极与第二电阻r2的第二端连接，三极管q1的基极与功率模块20的复用端口201连接。
40.这里，三极管q1相当于开关，当a点的电压v偏与b点的电压vt之间的差值大于预设电压阈值时，三极管q1导通，将a点的电压拉到地，从而触发向控制器10的故障信号输入端口fo输出故障信号，使得控制器10响应于故障信号，控制功率模块20停止工作。
41.其中，第一电阻r1以及第二电阻r2构成电阻分压电路，用于调整a点的电压v偏的大小，即调整三极管q1的发射极的电压的大小。在一些实施例中，第一电源vcc1的电压为5v，第一电阻r1的阻值为1.8k(千欧姆)，第二电阻r2的阻值为4.2k。相应地，a点的电压v偏＝4.2v。
42.应当理解的是，当a点电压等于4.2v时，大于控制器10的故障信号输入端口fo的电压下限4v，控制器10的故障信号输入端口fo识别到高电平(正常信号)。若功率模块20的温度升高，功率模块20输出的电压信号降低，则b点电压vt降低，当a点的电压v偏与b点的电压vt之间的差值大于预设电压阈值时，三极管q1导通，将a点的电压拉到地，小于等于控制器10的故障信号输入端口fo的电压下限4v，控制器10的故障信号输入端口fo识别到低电平(故障信号)。
43.值得说明的是，预设电压阈值与三极管q1的型号相关。在一些实施例中，电压比较电路30中的三极管q1可以是pnp型三极管(是一种由2块p型半导体中间夹着1块n型半导体
所组成的三极管)。相应地，对于pnp型三极管，预设电压阈值可以为0.7v。此时，在b点电压vt不小于vt＝4.2v-0.7v＝3.5v的情况下，三极管q1不导通。
44.由此，通过上述第一电阻r1、第二电阻r2以及三极管q1，三极管q1在a点的电压v偏与b点的电压vt之间的差值大于预设电压阈值时，三极管q1导通，以输出故障信号。并且在a点的电压v偏与b点的电压vt之间的差值小于等于预设电压阈值时，三极管q1不导通，以输出正常信号。控制器10可以通过温度传输电路40采样到较高范围的温度信息，而不会出现用于表示较高范围的温度信息的电压信号导致电压比较电路30误输出故障信号的情况下出现。
45.如图2所示，在一些可以实现的实施方式中，电压比较电路30还可以包括第一滤波电路301。该第一滤波电路301的第一端与第一电阻r1的第二端连接，第一滤波电路301的第二端与控制器10的故障信号输入端口fo连接。
46.如图2所示，在一些实施例中，第一滤波电路301可以包括第三电阻r3以及第一电容c1。其中，第三电阻r3的第一端与第一电阻r1的第二端连接，第三电阻r3的第二端与控制器10的故障信号输入端口fo连接，第一电容c1的第一端与第三电阻r3的第二端连接，第一电容c1的第二端接地。
47.这里，第一滤波电路301用于滤去故障信号中的纹波，以使故障信号更加准确。
48.如图2所示，温度传输电路40包括第二电源vcc2以及第四电阻r4，该第四电阻r4的第一端与第二电源vcc2连接，第四电阻r4的第二端与功率模块20的复用端口201以及控制器10的温度信号输入端口temp连接。
49.这里，第四电阻r4在温度传输电路40中作为上拉电阻，以使功率模块20能够通过温度传输电路40向控制器10的温度信号输入端口temp输出电压信号。
50.在一些实施例中，第二电源vcc2的电压可以为5v，第四电阻r4的阻值可以为3k。
51.应当理解的是，在第二电源vcc2的电压为5v以及第四电阻r4的阻值为3k的情况下，控制器10的故障信号输入端口fo的输入电流会小于2ma，从而避免电流过高。
52.如图2所示，在一些可以实现的实施方式中，温度传输电路40还可以包括第二滤波电路401，该第二滤波电路401的第一端与第四电阻r4的第二端连接，滤波电路的第二端与控制器10的温度信号输入端口temp连接。
53.在一些实施例中，第二滤波电路401可以包括第五电阻r5以及第二电容c2。其中，第五电阻r5的第一端与第四电阻r4的第二端连接，第五电阻r5的第二端与控制器10的温度信号输入端口temp连接，第二电容c2的第一端与第五电阻r5的第二端连接，第二电容c2的第二端接地。
54.这里，第二滤波电路401用于滤去电压信号中的纹波，以使故障信号更加准确。
55.下面结合附图2对上述实施例进行举例说明。
56.如图2所示，功率模块20通过热敏电阻r0检测功率模块20的温度，并通过复用端口201输出用于表示温度信息的电压信号。
57.在功率模块20通过复用端口201输出的电压信号不低于3.5v时，三极管q1断路，则控制器10通过故障信号输入端口fo接收到的电压为4.2v，控制器10不控制功率模块20停止工作。在功率模块20通过复用端口201输出的电压信号低于3.5v时，a点的电压v偏与b点的电压vt之间的差值小于0.7v，则三极管q1导通，将a点的电压拉到地，小于等于控制器10的
故障信号输入端口fo的电压下限4v，控制器10的故障信号输入端口fo识别到故障信号，控制功率模块20停止工作。
58.基于相同的技术构思，本公开实施例还提供一种用电设备，该用电设备包括上述实施例所提供的功率模块保护电路。
59.作为一些示例，用电设备可以为压缩机。
60.作为又一些示例，用电设备可以为配置有上述压缩机的设备，若空调外机、冰箱等等。
61.作为另一些示例，用电设备也可以是车辆。
62.本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
63.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种功率模块保护电路，其特征在于，包括：电压比较电路，所述电压比较电路的第一输入端与功率模块的复用端口连接，所述电压比较电路的第二输入端与第一电源连接，所述电压比较电路的输出端与控制器的故障信号输入端口连接；温度传输电路，所述温度传输电路的输入端与所述功率模块的复用端口连接，所述温度传输电路的输出端与所述控制器的温度信号输入端口连接；所述温度传输电路用于，将所述功率模块通过所述复用端口输出的电压信号传输至所述控制器，以使所述控制器根据所述温度信号输入端口接收到的电压信号确定所述功率模块的温度；所述电压比较电路用于，比较所述第一电源输出的基准电压与所述功率模块通过所述复用端口输出的电压信号之间的大小，并在所述基准电压大于所述电压信号的情况下，向所述控制器输出故障信号，其中所述故障信号用于使得所述控制器响应于所述故障信号，控制所述功率模块停止工作。2.根据权利要求1所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述电压比较电路包括第一电阻、第二电阻以及三极管；所述第一电阻的第一端与所述第一电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，且所述第一电阻的第二端与所述三极管的发射极以及所述控制器的故障信号输入端口连接，所述三极管的集电极与所述第二电阻的第二端连接，所述三极管的基极与所述功率模块的复用端口连接。3.根据权利要求2所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述电压比较电路还包括：第一滤波电路，所述第一滤波电路的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第一滤波电路的第二端与所述控制器的故障信号输入端口连接。4.根据权利要求3所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括：第三电阻，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述控制器的故障信号输入端口连接；第一电容，其第一端与所述第三电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。5.根据权利要求2至4中任一项所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述第一电源的电压为5v，所述第一电阻的阻值为1.8k，所述第二电阻的阻值为4.2k。6.根据权利要求2至4中任一项所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述三极管包括pnp型三极管。7.根据权利要求1所述的功率模块保护电路，其特征在于，温度传输电路包括第二电源以及第四电阻；所述第四电阻的第一端与所述第二电源连接，所述第四电阻的第二端与所述功率模块的复用端口以及所述控制器的温度信号输入端口连接。8.根据权利要求7所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述温度传输电路还包括：第二滤波电路，所述第二滤波电路的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述滤波电路的第二端与所述控制器的温度信号输入端口连接。9.根据权利要求7或8所述的功率模块保护电路，其特征在于，所述第二电源的电压为5v，所述第四电阻的阻值为3k。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的功率模块保护电路。

技术总结
本公开涉及一种功率模块保护电路以及用电设备，该功率模块保护电路通过电压比较电路用于比较第一电源输出的基准电压与功率模块通过复用端口输出的电压信号之间的大小，并在基准电压大于电压信号的情况下，向控制器输出故障信号，可以使得功率模块在使用复用端口输出故障信号以及温度信号的情况下，控制器既能够采样到功率模块在高温范围的温度信息，而且由于电压比较电路在基准电压大于电压信号的情况下才输出故障信号，也能够避免出现误触发功率模块的保护功能。功率模块的保护功能。功率模块的保护功能。


技术研发人员：文健
受保护的技术使用者：小米科技（武汉）有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/9/13