電橋電路及電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及過電壓保護(hù)領(lǐng)域，并且更具體地涉及電橋電路及電器。
【背景技術(shù)】
[0002]有源開關(guān)(如MOS晶體管、雙極型晶體管和IGBT)用于電橋電路中，用于控制整流級(jí)和倒相級(jí)。
[0003]—種常見類型的電橋電路是H型電橋。H型電橋通過將兩個(gè)半電橋并聯(lián)連接而形成。典型地，每個(gè)半電橋包括兩個(gè)串聯(lián)的有源開關(guān)。通常在無刷直流電機(jī)控制中使用的3相電橋通過將三個(gè)半電橋并聯(lián)連接而形成。
[0004]在交流市電被整流和濾波以產(chǎn)生直流母線電壓源用于對有源電橋逆變器供電的應(yīng)用中，過電壓保護(hù)方案通常用來保護(hù)電橋電路和負(fù)載免受交流市電上的過電壓狀況。
[0005]現(xiàn)有方法通常對于持久或長持續(xù)時(shí)間過電壓狀況沒那么有效或者顯著增加成本和硬件代價(jià)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種電橋電路，包括:電壓源，所述電壓源供應(yīng)電源電壓;功率級(jí)，所述功率級(jí)接收所述電源電壓并且提供一個(gè)或多個(gè)輸出電壓，所述功率級(jí)包括一個(gè)或多個(gè)半電橋電路，每個(gè)半電橋電路具有對應(yīng)的一對串聯(lián)連接的開關(guān)；以及高速過電壓檢測器，所述高速過電壓檢測器接收所述電源電壓、檢測所述電源電壓是否高于閾值電壓、并且如果所述電源電壓高于所述閾值電壓則輸出過電壓信號(hào)，所述過電壓信號(hào)在所述多個(gè)開關(guān)受到所述電源電壓破壞之前使所述多個(gè)開關(guān)禁用。
[0007]—個(gè)實(shí)施例是一種電橋電路，該電橋電路包括用于該電橋電路的功率級(jí)的開關(guān)的原位過電壓保護(hù)。電壓源向功率級(jí)和高速過電壓檢測器提供電源電壓。該過電壓檢測器通過將電源電壓與閾值電壓進(jìn)行比較來檢測電源電壓是否存在過電壓狀況。如果電源電壓高于閾值電壓，則過電壓檢測器輸出過電壓信號(hào)，在電橋電路的開關(guān)會(huì)被過電壓情況破壞之前，該過電壓信號(hào)使這些開關(guān)禁用。在一個(gè)實(shí)施例中，該功率級(jí)包括半電橋。該半電橋包括兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)。當(dāng)過電壓檢測器輸出過電壓信號(hào)時(shí)，半電橋中的兩個(gè)開關(guān)被禁用。在半電橋的兩個(gè)開關(guān)被禁用的情況下，整個(gè)電源電壓出現(xiàn)在這兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)上，由此，僅總電源電壓的一半出現(xiàn)在每個(gè)單獨(dú)開關(guān)上。通過在過電壓狀況期間明智地關(guān)斷半電橋中的兩個(gè)開關(guān)，電路能夠無限期保護(hù)免于過電壓狀況而沒有由于使用附加高壓開關(guān)引起的成本代價(jià)。使用這種方案的功率級(jí)仍然具有與單獨(dú)的開關(guān)相同的電壓額定值，但是現(xiàn)在甚至在持續(xù)過電壓故障狀況期間能夠承受兩倍的額定電壓。
[0008]因此，通過快速禁用半電橋的兩個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)只需要等于整個(gè)功率級(jí)的最大電壓額定值的一半的最大電壓額定值。這可以引起功率級(jí)的開關(guān)的大小和成本降低。
[0009]具有多個(gè)半電橋的電橋電路可以包括過電壓檢測器。例如，電橋電路可以包括三個(gè)半電橋電路，每個(gè)半電橋電路包括兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)。過電壓檢測器能夠使半電橋電路的所有開關(guān)禁用，從而使得電橋電路承受過電壓狀況的能力翻倍。除了電橋電路以外的應(yīng)用可以包括原位過電壓保護(hù)。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括過電壓檢測器的電橋電路的框圖。
[0011]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括過電壓檢測器的電橋電路的框圖。
[0012]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括過電壓檢測器的電橋電路的示意圖。
[0013]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的操作電橋電路的過程的流程圖。
[0014]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括電橋電路的電器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電橋電路20的框圖。電機(jī)控制電路包括電壓源22和耦接至電壓源22的功率級(jí)24。電橋電路20進(jìn)一步包括耦接至電壓源22和功率級(jí)24的過電壓檢測器26。
[0016]電壓源22向功率級(jí)24輸出電源電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，該電源電壓是直流電壓?？商娲?，該電源電壓可以是交流電壓，如兩相或三相電壓。
[0017]功率級(jí)24接收電源電壓并且提供一個(gè)或多個(gè)輸出電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，該電橋電路包括一個(gè)或多個(gè)半電橋電路，每個(gè)半電橋電路包括一對串聯(lián)連接的開關(guān)。電橋電路的輸出電壓可以包括在每個(gè)半電橋的中點(diǎn)存在的電壓。輸出電壓可以被供應(yīng)給負(fù)載，如電機(jī)。以這種方式，功率級(jí)24可以驅(qū)動(dòng)電器的電機(jī)和工業(yè)設(shè)備或許多其他種類的電氣設(shè)備。
[0018]在某些情況下，電壓源能夠輸出過電壓，在過電壓下，電源電壓高于正常值或高于電橋電路或其負(fù)載所能夠安全承受的電壓。在這樣的情況下，如果不采取過電壓保護(hù)措施，電橋電路和/或負(fù)載會(huì)受到破壞或者被毀壞。
[0019]為了保護(hù)功率級(jí)24，電橋電路20向過電壓檢測器26提供電源電壓。過電壓檢測器26檢測電源電壓是否處于過電壓狀態(tài)。如果電源電壓處于過電壓狀態(tài)，則過電壓檢測器26輸出使功率級(jí)24的開關(guān)禁用的禁用信號(hào)。具體而言，過電壓檢測器26是檢測過電壓狀況并且在功率級(jí)24的開關(guān)會(huì)被過電壓狀況破壞之前使這些開關(guān)禁用的高速過電壓檢測器。以這種方式，過電壓檢測器26保護(hù)功率級(jí)24的開關(guān)免受電源電壓的過電壓狀況。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，禁用信號(hào)使功率級(jí)24的每一個(gè)開關(guān)禁用，從而使所有這些開關(guān)不導(dǎo)電。因?yàn)楣β始?jí)24的開關(guān)是不導(dǎo)電的，整個(gè)電源電壓出現(xiàn)在功率級(jí)24中的每對串聯(lián)連接的開關(guān)上。這準(zhǔn)許整個(gè)電橋電路經(jīng)受住對于相似的單獨(dú)組件而言翻倍的過電壓狀況。每個(gè)開關(guān)可以較小，并且因此對于整個(gè)電橋接電路而言不那么昂貴。
[0021]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電橋電路20的框圖。電橋電路20包括耦接至整流器28的電壓源22。整流器28進(jìn)一步耦接至濾波器30。濾波器30進(jìn)一步耦接至過電壓檢測器26、功率級(jí)24和直流降壓轉(zhuǎn)換器32。直流降壓轉(zhuǎn)換器32耦接至IC電源34。IC電源34耦接至微控制器36和緩沖器38。緩沖器38耦接至過電壓檢測器26和柵極驅(qū)動(dòng)器40。柵極驅(qū)動(dòng)器40耦接至功率級(jí)24。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，電壓源22輸出交流電壓。該電壓源是例如通常向建筑和家庭供應(yīng)交流電壓的市電電源。取決于市電電源的地區(qū)，交流電壓通常在IlOV與265V之間?？商娲?，交流電壓可以具有任何其他值。
[0023]交流電壓被提供給整流器28。整流器28對交流電壓進(jìn)行整流并輸出直流電壓。直流電壓被傳遞至濾波器30。濾波器30對來自直流電壓的噪聲和瞬變進(jìn)行濾波并輸出電源電壓。該濾波器向過電壓檢測器26、功率級(jí)24和直流降壓轉(zhuǎn)換器32輸出電源電壓。
[0024]直流降壓轉(zhuǎn)換器32接收直流電壓并使直流電壓降壓。直流降壓轉(zhuǎn)換器32因此是直流對直流降壓轉(zhuǎn)換器，直流對直流降壓轉(zhuǎn)換器接收來自濾波器30的直流電壓并且輸出降低后的直流電壓。直流降壓轉(zhuǎn)換器3 2將降低后的直流電壓供應(yīng)給IC電源34。降低后的直流電壓是例如15V或可以在依靠直流電壓運(yùn)行的電子設(shè)備中常用的另一個(gè)電壓。
[0025]IC電源34接收降低后的直流電壓并向微控制器36輸出低調(diào)節(jié)的電壓。低調(diào)節(jié)的電壓對微控制器36供電。低調(diào)節(jié)的電壓例如在3和5V之間?？商娲?，低調(diào)節(jié)的電壓可以具有適合作為微控制器或其他類型的集成電路的電源電壓的另一個(gè)值。
[0026]微控制器36控制功率級(jí)24的開關(guān)。具體而言，微控制器36經(jīng)由緩沖器38向柵極驅(qū)動(dòng)器40輸出控制信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)器40接收控制信號(hào)并且調(diào)制功率級(jí)24的開關(guān)。具體而言，柵極驅(qū)動(dòng)器40根據(jù)微控制器36輸出的控制信號(hào)命令的調(diào)制方案激活和解除激活功率級(jí)24的開關(guān)。
[0027]功率級(jí)24將輸出電壓供應(yīng)給負(fù)載。具體而言，功率級(jí)24可以提供來自每對串聯(lián)開關(guān)的中點(diǎn)的輸出電壓。以這種方式，功率級(jí)24可以輸出三相直流電壓來控制負(fù)載，如電機(jī)。
[0028]電橋電路20可以包括在電器中，如風(fēng)扇、洗衣機(jī)、干燥器、空氣調(diào)節(jié)單元或包括電機(jī)或能夠由電橋電路驅(qū)動(dòng)的其他類型的負(fù)載的任何其他電氣設(shè)備。電橋電路20