CN102158149B

CN102158149B - 一种用于小型制冷压缩机电机起动的电子电路

Info

Publication number: CN102158149B
Application number: CN201110102824.6A
Authority: CN
Inventors: 谭琦
Original assignee: SHANGHAI STAR ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI STAR ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102158149A

Abstract

一种用于小型制冷压缩机电机起动的电子电路，包括：一个与起动绕组串联连接的双向可控硅T以及可控硅T的触发电路。压缩机电机在起动的瞬间会产生一个远大于正常工作电流的起动电流从而在压缩机电机的过载保护器的电热丝上产生一个较大的电压降，本发明利用这个电压降来为双向可控硅T的触发电路提供电源，这个电压降经过整流滤波后得到一个直流电源，该直流电源供给一个计时电路和一个开关电路，通过计时电路产生一个触发脉冲给开关电路进而驱动可控硅T导通，起动绕组得电，电机开始起动。起动绕组得电的时间由计时电路确定。该电子电路在电机起动后自身的功耗非常小，且电路非常简洁、稳定可靠。

Description

一种用于小型制冷压缩机电机起动的电子电路

技术领域

本发明涉及一种用于小型制冷压缩机电机起动的电子电路。

背景技术

小型制冷压缩机电机一般有二个绕组，一个为主绕组，另一个为起动绕组。起动绕组在电机起动时起作用，而在电机起动后需要实现断开，而主绕组用于实现稳态运行。

目前用得较多的是采用正温度特性的热敏电阻(PTC)元件来实现起动的(见图11)，这个热敏电阻元件与起动绕组串联连接，在室温下具有很小的电阻，因此在起动期间能允许较大的电流通过；过了一段预定时间后，由于其自身的热效应，其电阻值将变得很大，从而等效于断开了起动绕组。当电机运行正常时，在该热敏电阻元件上的电压很高，导致其始终保持在热状态，因此将消耗1.5至5瓦或者更高一些的功率，具体数值取决于结构形式及室温高低。这样，在整个电机运行期间由该热敏电阻消耗的功率将使电机的效率下降。这是我们所不希望的。

中国专利CN1052228A公开了一种无功耗的起动方案，该方案在电机起动后能实现“无功耗”，但是该方案过于复杂，导致成本高，可靠性降低。

中国专利号200610148099.5公开了一种用于单相交流电机起动的一种电子装置，虽然该装置简单，但是在该方案中，起动绕组并未通过过载保护器的电流检测单元，万一可控硅击穿损坏，过载保护器起不到保护作用。

中国专利CN201541222U公开了另一种单相交流电机起动的方案，虽然该方案克服了中国专利号200610148099.5所公开的方案的不足，但该方案却产生了新的功耗，不能实现“无功耗”。

发明内容

本发明的目的是提供一种“无功耗”、简单且高可靠性的单相交流感应电机(特别是小型制冷压缩机电机)的起动装置的电子电路。这个起动装置既可以起动不带运行电容器的电机，也可起动带运行电容器的电机；它还可以用于起动与运行电容器、起动电容器或者任何的其他与起动绕组串联的阻抗(包括PTC元件)一起使用的单相感应电机。

本发明的上述目的是由一种用于起动带过载保护器的单相交流感应电机的电子电路来实现。上述的电机具有至少一个主绕组和一个起动绕组的定子，电源回路串联了过载保护器。可以有一个与上述的起动绕组串联连接的运行电容器。

本发明的电子电路的工作原理是这样的：当电机MT接通电源的瞬间通过主绕组的电流非常大，一般可达到额定工作电流的5～10倍甚至更高，这样大的电流在通过压缩机电机过载保护器的电热丝时会产生一个比较大的压降，我们利用这个压降作为电源来驱动和控制可控硅，从而实现接通和关断起动绕组，进而达到实现电机起动的目的。

本发明是这样实现的，所述的起动装置的电子电路包括：一个双向可控硅(T)，该可控硅(T)的第一阳极A1与压缩机电机的主绕组以及压缩机电机过载保护器的电热丝引出端J1相连接，该可控硅(T)的第一阳极A1还与一个计时电路(C1，R3)和一个电源电路(D1，C2，R4)相连接，该可控硅(T)的第二阳极A2与起动绕组S相连，上述的运行电容C与一个电阻器R串联后跨接在该可控硅(T)的第一阳极A1和第二阳极A2之间，该可控硅(T)的触发端G与一个开关电路(R1，R2，Q1)相连，这个开关电路(R1，R2，Q1)有一个控制端与一个计时电路(C1，R3)相连。

上述的电源电路(D1，C2，R4)包括整流二极管D1、第二电容器C2和第四电阻器R4，其中整流二极管D1的负极与压缩机电机过载保护器的双金属片开关及串联的电热丝的连接端J2相连，整流二极管D1的正极与第二电容器C2的负极以及第四电阻器R4的一端相连，该连接端也就是电源电路(D1，C2，R4)的负端；第二电容器C2的正极和第四电阻器R4另一端与可控硅(T)的第一阳极A1相连并与压缩机电机过载保护器的电热丝引出端J1相连接，该连接端也就是所述的电源电路(D1，C2，R4)的正端。

其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器R1、第二电阻器R2和N-MOS管Q1，第一电阻器R1的一端与可控硅(T)的触发端G相连，另一端与N-MOS管Q1的漏极相连；N-MOS管Q1的源极与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，N-MOS管Q1的栅极与第二电阻器R2的一端相连，第二电阻器R2的另一端与计时电路(C1，R3)相连。

其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器C1和第三电阻器R3，第一电容器C1的一端与可控硅(T)的第一阳极A1相连，另一端与第三电阻器R3的一端以及第二电阻器R2的另一端相连，第三电阻器R3的另一端与电源电路(D1，C2，R4)的负端相连。

采用本发明的电子电路可以很容易控制起动压缩机电机，而且电机的起动绕组接入时间也很容易由计时电路(C1，R3)中C1和R3的参数来调节，另外起动时与电机是空载还是满载无关。此外，本电路非常简单、可靠而且成本低。与已有技术相比，本发明的电子电路由于巧妙地利用了电机过载保护器而真正实现了“无功耗”，其经济效益和社会效益不言而喻。

附图及附图说明

图1为本发明的第1种实施例的电原理图。

图2为本发明的第2种实施例的电原理图。

图3为本发明的第3种实施例的电原理图。

图4为本发明的第4种实施例的电原理图。

图5为本发明的第5种实施例的电原理图。

图6为本发明的第6种实施例的电原理图。

图7为本发明的第7种实施例的电原理图。

图8为本发明的第8种实施例的电原理图。

图9为本发明的第9种实施例的电原理图。

图10为本发明的第10种实施例的电原理图。

图11为传统的采用PTC作为起动器的电原理图。

具体实施方式

图1是本发明的一种实施方式。这种方式是电机MT使用运行电容器C的方案，当前小型制冷装置所使用的高效压缩机就是采用这种方案。当然，如果不使用运行电容器C，那就直接去掉运行电容器C和电阻器R就可以了(见图9)，并不影响本发明的功能。我们知道，电机上电的瞬间主绕组电流很大，此时在压缩机电机过载保护器的电热丝上的电压降也比较大，相当于电机MT的主绕组与过载保护器的电热丝产生一个分压，我们利用这个过载保护器的电热丝上的分压作为电源来为上述的电子电路提供工作电源，D1和C2组成了一个半波整流滤波电路，R4是一个泄放电阻，当断电以后将C2和C1的电荷泄放掉，便于下次能够立即起动。当电机MT上电后，压缩机电机过载保护器的电热丝上的电压降通过D1在C2上产生一个直流电压，与此同时计时电路(C1，R3)产生一个触发脉冲通过R2加到开关电路(R1，R2，Q1)的Q1的栅极使得Q1导通，从而可控硅(T)的触发端(G)得电导通，电机MT的起动绕组得电，最终电机MT顺利起动运转。合理选择计时电路(C1，R3)中C1和R3的参数可以很方便控制Q1的导通时间，也就是可控硅(T)的导通时间，换句话说，电机MT的起动绕组的得电时间也就确定了。开关电路(R1，R2，Q1)中的R1是可控硅(T)的触发回路的限流电阻，根据不同参数的可控硅而选择合适的阻值，R2是Q1的触发回路的限流电阻(如果是MOS管，R2也可以取消而直接短接)。

如果电机MT使用运行电容器C，则要串联一个小阻值的功率电阻器R，然后跨接在可控硅(T)的第一阳极A1和第二阳极A2的两端。这是因为上述的电源电路(D1，C2，R4)是半波整流电路，如果在上电的瞬间是在交流电负半周的话，电源电路(D1，C2，R4)得不到电，因此在这个半周内可控硅(T)不会导通，但此时运行电容器C会被充电，在下半周时可控硅(T)会被导通，但由于此时运行电容器C已经被充电，如果没有电阻器R的话，运行电容器C的电荷会给可控硅(T)很大的浪涌冲击，严重时会导致可控硅(T)损坏。因此，串联电阻器R是为了减小可控硅(T)导通时的浪涌冲击。在这个电路中，电阻器R使用负温度系数的热敏电阻器是合适的，当然也可以使用普通功率电阻器，但体积会略大一些。

图2是本发明的另一种实施方式。只是开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了NPN晶体三极管。

图3是本发明的另一种实施方式。它与图1和图2的控制可控硅(T)导通的方式不同，它是先开通可控硅(T)的触发回路，然后将可控硅(T)的触发极G与其第一阳极A1短路来达到让可控硅(T)截止的目的。因此电路的结构形式也做了调整，开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了P-MOS管。

图4是本发明的另一种实施方式。电路的结构形式与图3类似，只是开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了PNP晶体三极管。

图5是本发明的另一种实施方式。控制原理与图1类似，但因为Q1换成了P-MOS管，所以电路结构也有所不同，计时电路(C1，R3)中C1和R3的顺序也做了调整。

图6是本发明的另一种实施方式。控制原理与图5相同，只是开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了PNP晶体三极管。

图7是本发明的另一种实施方式。控制原理与图3类似，只是开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了N-MOS管。计时电路(C1，R3)中C1和R3的顺序也做了调整。

图8是本发明的另一种实施方式。控制原理与图7相同，只是开关电路(R1，R2，Q1)中的Q1换成了NPN晶体三极管。

图9是本发明的另一种实施方式。控制原理与图1相同，该电路适用于不使用运行电容器C的电机MT。图2～8也可以派生出类似的方案。

图10是本发明的另一种实施方式。控制原理与图1～8类似，其区别在于电源电路(D1，C2，R4)的结构形式做了调整，其中的整流二极管D1的正极与压缩机电机过载保护器的双金属片开关及串联的电热丝的连接端J2相连，整流二极管D1的负极与第二电容器C2的正极以及第四电阻器(R4)的一端相连，该连接端也就是电源电路(D1，C2，R4)的正端；第二电容器C2的负极和第四电阻器R4另一端与可控硅(T)的第一阳极A1相连并与压缩机电机过载保护器的电热丝引出端J1相连接，该连接端也就是所述的电源电路(D1，C2，R4)的负端。由此可以很容易派生出与图1～9控制原理相同的电路。

Claims

1.一种用于小型制冷压缩机电机起动的电子电路，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个起动绕组，上述的电子电路其特征包括：一个双向可控硅(T)，该可控硅(T)的第一阳极(A1)与压缩机电机的主绕组(M)以及压缩机电机过载保护器的电热丝引出端(J1)相连接，该可控硅(T)的第一阳极(A1)还与一个计时电路(C1，R3)和一个电源电路(D1，C2，R4)相连接，该可控硅(T)的第二阳极(A2)与起动绕组(S)相连，还有一个运行电容(C)与一个电阻器(R)串联后跨接在该可控硅(T)的第一阳极(A1)和第二阳极(A2)之间，该可控硅(T)的触发端(G)与一个开关电路(R1，R2，Q1)相连，这个开关电路(R1，R2，Q1)有一个控制端与一个计时电路(C1，R3)相连。

2.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于所述的电源电路(D1，C2，R4)包括整流二极管(D1)、第二电容器(C2)和第四电阻器(R4)，所述的整流二极管(D1)的负极与压缩机电机过载保护器的双金属片开关及串联的电热丝的连接端(J2)相连，所述的整流二极管(D1)的正极与第二电容器(C2)的负极以及第四电阻器(R4)的一端相连，该连接端也就是电源电路(D1，C2，R4)的负端；第二电容器(C2)的正极和第四电阻器(R4)另一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连并与压缩机电机过载保护器的电热丝引出端(J1)相连接，该连接端也就是所述的电源电路(D1，C2，R4)的正端。

3.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和N-MOS管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)相连，另一端与N-MOS管(Q1)的漏极相连，N-MOS管(Q1)的源极与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，N-MOS管(Q1)的栅极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连，另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与电源电路(D1，C2，R4)的负端相连。

4.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和NPN晶体三极管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)相连，另一端与NPN晶体三极管(Q1)的集电极相连，NPN晶体三极管(Q1)的发射极与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，NPN晶体三极管(Q1)的基极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连，另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与电源电路(D1，C2，R4)的负端相连。

5.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和P-MOS管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)以及P-MOS管(Q1)的漏极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，P-MOS管(Q1)的栅极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，P-MOS管(Q1)的源极与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连，另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与电源电路(D1，C2，R4)的负端相连。

6.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和PNP晶体三极管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)以及PNP晶体三极管(Q1)的集电极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，PNP晶体三极管(Q1)的基极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，PNP晶体三极管(Q1)的发射极与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连，另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与电源电路(D1，C2，R4)的负端相连。

7.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和P-MOS管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与P-MOS管(Q1)的漏极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，P-MOS管(Q1)的栅极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，P-MOS管(Q1)的源极与上述的可控硅(T)的触发端(G)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，第一电容器(C1)的另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连。

8.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和PNP晶体三极管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与PNP晶体三极管(Q1)的集电极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，PNP晶体三极管(Q1)的基极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，PNP晶体三极管(Q1)的发射极与上述的可控硅(T)的触发端(G)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，第一电容器(C1)的另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连。

9.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和N-MOS管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)以及N-MOS管(Q1)的源极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，N-MOS管(Q1)的栅极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，N-MOS管(Q1)的漏极与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，第一电容器(C1)的另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连。

10.根据权利要求1或2所述的电子电路，其特征在于其中的开关电路(R1，R2，Q1)包括第一电阻器(R1)、第二电阻器(R2)和NPN晶体三极管(Q1)，第一电阻器(R1)的一端与可控硅(T)的触发端(G)以及NPN晶体三极管(Q1)的发射极相连，第一电阻器(R1)的另一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，NPN晶体三极管(Q1)的基极与第二电阻器(R2)的一端相连，第二电阻器(R2)的另一端与计时电路(C1，R3)相连，NPN晶体三极管(Q1)的集电极与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连；其中的计时电路(C1，R3)包括第一电容器(C1)和第三电阻器(R3)，第一电容器(C1)的一端与上述的电源电路(D1，C2，R4)的负端相连，第一电容器(C1)的另一端与第三电阻器(R3)的一端以及第二电阻器(R2)的另一端相连，第三电阻器(R3)的另一端与上述的可控硅(T)的第一阳极(A1)相连。

11.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于其中的电阻器(R)是一个负温度系数的热敏电阻。

12.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于其中的电阻器(R)是一个功率大于等于0.5瓦的功率电阻。

13.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于所述的电源电路(D1，C2，R4)包括整流二极管(D1)、第二电容器(C2)和第四电阻器(R4)，所述的整流二极管(D1)的正极与压缩机电机过载保护器的双金属片开关及串联的电热丝的连接端(J2)相连，所述的整流二极管(D1)的负极与第二电容器(C2)的正极以及第四电阻器(R4)的一端相连，该连接端也就是电源电路(D1，C2，R4)的正端；第二电容器(C2)的负极和第四电阻器(R4)另一端与可控硅(T)的第一阳极(A1)相连并与压缩机电机过载保护器的电热丝引出端(J1)相连接，该连接端也就是所述的电源电路(D1，C2，R4)的负端。