专利名称：直流电流检测电路及应用该电路的变频空调器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于检测电路技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测直流电流大 小的测试电路以及应用该直流电流检测电路设计的变频空调器。
背景技术：
对于目前的空调系统，普遍采用直流互感器等元件来检测电控系统中的交流电 流，并通过对交流电流的检测来完成对空调系统的控制以及对空调系统的过电流保护功 能。而对于变频式空调系统来说，为了适应其电控系统中逆变器的工作要求，需要设 计将交流电源整流成直流电源的整流过程，然后通过逆变器将整流生成的直流电源逆变成 用于控制室外压缩机运行的交流电源输出。对直流电流进行检测，以用于空调系统的控制 或者用于过电流保护，会更加准确、更加直接地反应空调系统的负载情况。但是，目前并没 有对于变频空调上直流电流检测的合适方法。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种直流电流检测电路，根据检测到的电流大小可以 用于后续电路的保护及控制。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种直流电流检测电路，包括集成运放、连接在集成运放的输出端与反相输入端 之间的反馈网络、以及用于对待检测的直流电流进行取样的电流取样电阻；所述电流取样 电阻的个数与待检测的直流电流的路数相等，将待检测的直流电流转换为采样电压通过加 法器进行叠加后，输出至所述集成运放的同相输入端，所述集成运放通过其输出端输出用 于反映待检测直流电流大小的电压信号。进一步的，在所述加法器中设置有与所述电流取样电阻相同数目的配置电阻，连 接在电流取样电阻与集成运放的同相输入端之间，对电流取样电阻上的采样电压进行叠 加。又进一步的，所述电流取样电阻和配置电阻均包括两个或者三个，且各个电流取 样电阻的阻值相等，各个配置电阻的阻值相等。优选的，所述集成运放的同相输入端通过滤波电容接地。再进一步的，在所述反馈网络中包含有两个分压电阻和一个电容，所述集成运放 的反相输入端一方面通过第一分压电阻接地，另一方面通过第二分压电阻和所述电容组成 的并联支路连接所述集成运放的输出端。其中，所述电容优选采用电容值小于IOnF的小电容进行反馈网络的设计，在稳定 集成运放输出的同时，尽量减小对输入信号的延迟作用。基于上述直流电流检测电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述直流电流检 测电路设计的变频空调器，用于对变频空调器中的逆变器进行过电流保护，包括压缩机和
3与所述压缩机相连接、为压缩机提供交流电源的逆变器，在所述逆变器中包含有由多对高 侧切换元件和低侧切换元件组成的桥接电路以及用于控制所述切换元件通断的驱动电路； 其中，通过所述低侧切换元件输出的多路电流各自通过一个电流取样电阻进行取样后，转 换为采样电压输出至加法器进行叠加，然后输出至一集成运放的同相输入端；所述集成运 放的反相输入端通过反馈网络连接集成运放的输出端，通过集成运放输出的电压信号反馈 至所述的逆变器，所述逆变器在所述电压信号的幅值超过设定值时，通过驱动电路控制所 述切换元件停止逆变输出，以进一步起到保护后级压缩机的目的。进一步的，所述切换元件为IGBT，且包括三对，将输入到逆变器的直流母线电压逆 变成三相交流电压输出至所述的压缩机；其中，通过三路低侧IGBT的源极输出的三路电流 对应传输至三个电流取样电阻进行电流取样。再进一步的，在所述加法器中设置有与所述电流取样电阻相同数目的配置电阻， 连接在电流取样电阻与集成运放的同相输入端之间，对电流取样电阻上的采样电压进行叠 加，并且各个电流取样电阻的阻值相等，各个配置电阻的阻值相等。更进一步的，在所述反馈网络中包含有两个分压电阻和一个电容，所述集成运放 的反相输入端一方面通过第一分压电阻接地，另一方面通过第二分压电阻和所述电容组成 的并联支路连接所述集成运放的输出端。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是采用本实用新型的直流电流 检测电路检测输出的电压信号反映的是实时的输入电流值，通过检测输出的电压值，可以 间接地计算出输入的电流值。通过设定不同的输出电压保护值，当检测电路输出的电压值 超过保护值时进行保护处理，可以达到对输入电流保护的目的。将所述直流电流检测电路 应用于变频空调器中，用于对输入到逆变器的直流母线电流进行检测，当检测到直流母线 电流过高时，输出信号控制逆变器停止逆变输出，从而起到对逆变器以及后级压缩机的过 流保护作用。
图1是本实用新型所提出的直流电流检测电路的一种实施例的原理图；图2是将图1所示直流电流检测电路应用于变频空调器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。实施例一，本实施例的直流电流检测电路包括集成运放IC1、电流取样电阻R和反 馈网络等主要组成部分，如图1所示。其中，电流取样电阻R接收待检测的直流电流，取样 后转换为直流采样电压输出至集成运放ICl的同相输入端+ ；集成运放ICl的反相输入端 一通过反馈网络连接集成运放ICl的输出端，通过集成运放ICl的输出端输出可以反映出 待检测的直流电流大小的电压信号Vo，以提供给后续电路使用。在本实施例中，所述电流取样电阻R根据需要输入的待检测直流电流的路数进行 适应性配置，即通过一个电流取样电阻R对一路直流电流进行取样。若输入三路直流电流 11、12、13，则需要同时设置三个电流取样电阻R分别进行电流取样，如图1所示。将各个电 流取样电阻R转换生成的采样电压(比如图1中的V1、V2、V3)通过加法器进行叠加后，输出至所述集成运放ICl的同相输入端+。作为所述加法器的其中一种优选电路设计方式，可以采用由多路配置电阻R3连 接在电流取样电阻R与集成运放ICl的同相输入端+之间的方式连接实现，如图1所示。 其中，加法器中设置的配置电阻R3的数目应与电流取样电阻R的数目一致，即配置电阻R3 应与电流取样电阻R成对出现，且一路配置电阻R3连接在一路电流取样电阻R与集成运放 ICl的同相输入端+之间。作为本实施例的一种优选设计方案，各个电流取样电阻R的阻值应该相等，各个 配置电阻R3的阻值也应该相等。本实施例的直流电流检测电路是对流过电流取样电阻R的 总电流I进行检测。使用三对电流取样电阻R和配置电阻R3代表着对三个直流电流之和 进行检测，即I = 11+12+13 ；使用两对R、R3代表着对两个直流电流之和进行检测，即I = 11+12 ；使用一对R、R3代表着对一个直流电流进行检测，即I = II。图1示出了三个电流 取样电阻R和配置电阻R3成对出现的电路组建结构，当然，本实施例也适用于一对或两对 R和R3成对出现的情况。采用图1所示的电路结构最多可以检测三路输入电流，最少检测 一路输入电流。在本实施例中，分压电阻Rl、R2和电容Cl构成集成运放ICl的反馈网络，如图1 所示。其中，集成运放ICl的反相输入端-一方面通过第一分压电阻Rl接地，另一方面通 过第二分压电阻R2连接集成运放ICl的输出端，所述电容Cl并联在第二分压电阻R2的两 端，对通过集成运放ICl输出的电压信号起稳定作用。下面对图1中电路实现的直流电流检测方法进行理论推导①V+ = V_(利用集成运放ICl的虚短特性可知)；②V1 = I1R ;V2 = I2R ；V3 = I3R ；③③++0 (利用集成运放ICl的虚断特性可知)；
K3Κ3
R2 X④④ Z2=——^ ；其中， 表示第二分压电阻R2的阻抗；〗表示电容
R2 +-----
jo)C{jo)C,
Cl的阻抗；Z2表示第二分压电阻R2与电容Cl的并联阻抗；⑤⑤= (利用集成运放ICl的虚断特性可知)；由③整理得⑥⑥「+=全(V, +V2+ V,)；将①和②代入⑥得
D⑦⑦K =了(/丨 +/2 +/3);由④整理得
_6]⑧⑧ z^ TTT^; 由⑤整理得
权利要求1.一种直流电流检测电路，其特征在于包括集成运放、连接在集成运放的输出端与 反相输入端之间的反馈网络、以及用于对待检测的直流电流进行取样的电流取样电阻；所 述电流取样电阻的个数与待检测的直流电流的路数相等，将待检测的直流电流转换为采样 电压通过加法器进行叠加后，输出至所述集成运放的同相输入端，所述集成运放通过其输 出端输出用于反映待检测直流电流大小的电压信号。
2.根据权利要求1所述的直流电流检测电路，其特征在于在所述加法器中设置有与 所述电流取样电阻相同数目的配置电阻，连接在电流取样电阻与集成运放的同相输入端之 间，对电流取样电阻上的采样电压进行叠加。
3.根据权利要求2所述的直流电流检测电路，其特征在于所述电流取样电阻和配置 电阻均包括两个或者三个，且各个电流取样电阻的阻值相等，各个配置电阻的阻值相等。
4.根据权利要求3所述的直流电流检测电路，其特征在于所述集成运放的同相输入 端通过滤波电容接地。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的直流电流检测电路，其特征在于在所述反馈 网络中包含有两个分压电阻和一个电容，所述集成运放的反相输入端一方面通过第一分压 电阻接地，另一方面通过第二分压电阻和所述电容组成的并联支路连接所述集成运放的输 出端。
6.根据权利要求5所述的直流电流检测电路，其特征在于所述电容的电容值小于 IOnF0
7.一种变频空调器，包括压缩机和与所述压缩机相连接、为压缩机提供交流电源的逆 变器，在所述逆变器中包含有由多对高侧切换元件和低侧切换元件组成的桥接电路以及用 于控制所述切换元件通断的驱动电路；其特征在于通过所述低侧切换元件输出的多路电 流各自通过一个电流取样电阻进行取样后，转换为采样电压输出至加法器进行叠加，然后 输出至一集成运放的同相输入端；所述集成运放的反相输入端通过反馈网络连接集成运放 的输出端，通过集成运放输出的电压信号反馈至所述的逆变器，所述逆变器在所述电压信 号的幅值超过设定值时，通过驱动电路控制所述切换元件停止逆变输出。
8.根据权利要求7所述的变频空调器，其特征在于所述切换元件为IGBT，且包括三 对，将输入到逆变器的直流母线电压逆变成三相交流电压输出至所述的压缩机；其中，通过 三路低侧IGBT的源极输出的三路电流对应传输至三个电流取样电阻进行电流取样。
9.根据权利要求7所述的变频空调器，其特征在于在所述加法器中设置有与所述电 流取样电阻相同数目的配置电阻，连接在电流取样电阻与集成运放的同相输入端之间，对 电流取样电阻上的采样电压进行叠加，并且各个电流取样电阻的阻值相等，各个配置电阻 的阻值相等。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的变频空调器，其特征在于在所述反馈网络中 包含有两个分压电阻和一个电容，所述集成运放的反相输入端一方面通过第一分压电阻接 地，另一方面通过第二分压电阻和所述电容组成的并联支路连接所述集成运放的输出端。
专利摘要本实用新型公开了一种直流电流检测电路及应用该电路的变频空调器，包括集成运放、连接在集成运放的输出端与反相输入端之间的反馈网络、以及用于对待检测的直流电流进行取样的电流取样电阻；所述电流取样电阻的个数与待检测的直流电流的路数相等，将待检测的直流电流转换为采样电压通过加法器进行叠加后，输出至所述集成运放的同相输入端，所述集成运放通过其输出端输出用于反映待检测直流电流大小的电压信号。采用本实用新型检测输出的电压信号反映的是实时的输入电流值，通过检测输出的电压值，可以间接地计算出输入的电流值。通过设定不同的输出电压保护值，当检测电路输出的电压值超过保护值时进行保护处理，可以达到对输入电流保护的目的。
文档编号H02H7/00GK201903575SQ20102069606
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者王伟杰, 王波 申请人:海信(山东)空调有限公司