CN102788445A - 半导体制冷片驱动电路、温度控制装置及冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种半导体制冷片驱动电路，包括：第一和第二开关；第一至第五三极管，第一开关控制第一至第三三极管的导通和关断，第一三极管控制第四和第五三极管的导通和关断，第二三极管的集电极与半导体制冷片的正极相连，第四三极管的集电极与半导体制冷片的负极相连，当第一开关开启且第二开关闭合后，第二三极管的集电极向制冷片的正极提供电压，当第一和第二开关闭合后，第四三极管的集电极向制冷片的负极提供电压。根据本发明实施例的驱动电路具有对输入制冷片两极电流的双向控制功能，从而使制冷片具有制冷和加热的双向功能。本发明还提出一种温度控制装置和冰箱。

Description

半导体制冷片驱动电路、温度控制装置及冰箱

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别设计一种用于冰箱的半导体制冷片驱动电路、具有该半导体制冷片驱动电路的温度控制装置及具有该温度控制装置的冰箱。

背景技术

目前冰箱制冷一般采用蒸发器制冷的方式，蒸发器制冷的调温主要是通过对压缩机转速的调节来实现的。

然而，上述这种方式不但温度调节反应速度慢，调温不精确。且在温度过低时，如设定温度高于实际温度时，不能够进行升温的调节，影响冰箱的使用性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可对冰箱的间室温度进行降温和升温的双向温度调节的半导体制冷片驱动电路。

本发明的另一目的在于提出一种温度控制装置。

本发明的再一目的在于提出一种冰箱。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种半导体制冷片驱动电路，包括：第一和第二开关，其中，所述第一开关由第一输入电压控制，所述第二开关由第二输入电压控制；第一至第五三极管，所述第一开关控制所述第一至第三三极管的导通和关断，所述第一三极管控制所述第四和第五三极管的导通和关断，所述第二三极管的集电极与半导体制冷片的正极和负极的其中一端相连，所述第四三极管的集电极与所述半导体制冷片的正极和负极的另一端相连，其中，当所述第一开关开启且所述第二开关闭合后，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管导通且所述第三三极管和第四三极管关断以便所述第二三极管的集电极向所述制冷片的正极和负极的其中一端提供第一预定电压，当第一和第二开关闭合后，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管关断且所述第三三极管和第四三极管导通以便所述第四三极管的集电极向所述制冷片的正极和负极的另一端提供所述第一预定电压。

根据本发明实施例的半导体制冷片驱动电路，当第二输入电压为低电平第一输入电压为低电平，由第四三极管的集电极输出电压，从而可使半导体制冷片两极电压为-12V，使半导体制冷片具有加热功能。当第二输入电压为低电平，第一输入电压为高电平，由第二三极管的集电极输出电压，从而可使半导体制冷片两极电压为+12V，使半导体制冷片具有制冷功能。由此，通过对半导体制冷片的两极电流流向的控制，实现了“降温”和“升温”双向控制，从而使得对温度的调节更加灵活、方便且快捷。

另外，根据本发明上述实施例的半导体制冷片驱动电路还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述第一和第二开关均为三极管且所述第二开关的发射极与第一预定电压源相连。

在一些示例中，所述第一三极管的集电极分别与所述第四三极管的基极和所述第五三极管的基极相连且所述第一三极管的发射极与第二预定电压源相连，所述第二三极管的集电极与所述第三三极管的集电极相连，所述第四三极管的集电极与所述第五三极管的集电极相连。

在一些示例中，所述第一开关的发射极与第三预定电压源相连且所述第一开关的集电极分别与第一三极管的基极、所述第二三极管的基极和所述第三三极管的基极相连，所述第二开关的发射极与第一预定电压源相连且所述第二开关的集电极分别与所述第二三极管的发射极、所述第四三极管的发射极相连。

在一些示例中，所述第一开关通过第一电阻与所述第一三极管相连，所述第一开关通过第二电阻与所述第二三极管相连，所述第一开关通过第三电阻与所述第三三极管相连。

在一些示例中，所述第一三极管通过第四电阻与所述第四三极管相连，所述第一三极管通过第五电阻与所述第五三极管相连。

在一些示例中，所述第一开关的集电极通过第六电阻接地，所述第一三极管的集电极通过第七电阻接地。

在一些示例中，所述第二开关的集电极、所述第三三极管的发射极、所述第五三极管的发射极接地。

本发明第二方面的实施例提供了一种温度控制装置，包括：上述第一方面实施例所述的半导体制冷片驱动电路；半导体制冷片；以及控制模块，所述控制模块根据目标温度和当前温度生成温度调节信号，以便所述半导体制冷片驱动电路根据所述温度调节信号控制所述半导体制冷片对所述当前温度进行调节。

根据本发明实施例的温度控制装置，具有温度调节灵活、方便的优点，且适用性强。

本发明第三方面的实施例提供了一种冰箱，包括：箱体，所述箱体内限定有间室；门体，所述门体安装在所述箱体上以打开和关闭所述箱体；以及上述第二方面实施例所述的温度控制装置，所述温度控制装置用于调节所述间室的温度。

进一步地，所述间室为变温室。

根据本发明实施例的冰箱，通过对该间室设定温度，即目标温度和间室内的当前温度通过该温度控制装置对间室温度进行自动升温或者降温。具有结构简单、温度控制灵活且耗能低的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的的半导体制冷片驱动电路的半导体制冷片的结构图；

图2为本发明实施例的半导体制冷片驱动电路的电路图；以及

图3为本发明实施例的温度控制装置的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图首先描述根据本发明实施例的用于冰箱的半导体制冷片驱动电路。

如图1所示，示出了半导体制冷片的结构。半导体制冷片100包括吸热散热片110、导体片120以及多组N型半导体与多组P型半导体。具体地，吸热散热片110为由导热且绝缘材料制成。导体片120连通多组N型半导体与P型半导体。导体片120的两端连接导线，外加预定电压。

该半导体制冷片100的工作原理为当预定电压为正向电压时，半导体制冷片100上侧的吸热散热片110吸收热量，即制冷。当预定电压为负向电压时，半导体制冷片100上侧的吸热散热片110向外散热，即加热。

如图2所示，并结合图1，根据本发明实施例的半导体制冷片驱动电路200，包括第一开关S1、第二开关S2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4以及第五三极管Q5。

具体地，第一开关S1由第一输入电压控制以便使第一开关S1开启或关闭，该第一输入电压可由如图1所示的P1端输入，第二开关S2由第二输入电压控制以便使第二开关S2开启或关闭，该第二输入电压可由如图1所示的P2端输入。

第一开关S1控制第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3导通和关断。第一三极管Q1控制第四三极管Q4和第五三极管Q5的导通和关断。第二三极管Q2的集电极与半导体制冷片100的正极A和负极B的其中一端相连，如图2所示，示出了第二三极管Q2的集电极与半导体制冷片100的正极A相连。第四三极管Q4的集电极与半导体制冷片100的正极A和负极B的另一端相连，如图2所示，示出了第四三极管Q4的集电极与半导体制冷片100的负极B相连。

该半导体制冷片驱动电路200的工作原理为：当由P1端输入的第一输入电压为高电平信号且由P2端输入的第二输入电压为低电平信号时第一开关S1开启且第二开关S2闭合，而当第一开关S1开启且第二开关S2闭合后，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五三极管Q5导通且第三三极管Q3和第四三极管Q4关断以便第二三极管Q2的集电极向半导体制冷片100的正极A和负极B的其中一端提供第一预定电压，如12V电压，如图2所示，为第二三极管Q2的集电极向半导体制冷片100的正极A提供第一预定电压，结合图1所示，半导体制冷片100的上侧的吸热散热片110吸收外界热量，即上侧的吸热散热片110具有制冷功能。当由P1端输入的第一输入电压为低电平信号且由P2端输入的第二输入电压为低电平信号时第一开关S1闭合且第二开关S2闭合，而当第一开关S1闭合且第二开关S2闭合后，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五三极管Q5关断且第三三极管Q3和第四三极管Q4导通以便第四三极管Q4的集电极向半导体制冷片100的正极A和负极B的另一端提供第一预定电压，结合图1所示，半导体制冷片100的上侧的吸热散热片110向外界散热，即上侧的吸热散热片110具有加热功能。

作为一个具体的示例，如图2所示，第一三极管Q1的集电极分别与第四三极管Q4的基极和第五三极管Q5的基极相连，且第一三极管Q1的发射极与第二预定电压源相连，例如为+5V的电压源。第二三极管Q2的集电极与第三三极管Q3的集电极相连，第四三极管Q4的集电极与第五三极管Q5的集电极相连。

第一开关S1和第二开关S2均可为三极管。进一步地，结合图2，第一开关S1的发射极与第三预定电压源相连，例如为+5V的电压源，且第一开关S1的集电极分别与第一三极管Q1的基极、第二三极管Q2的基极和第三三极管Q3的基极相连。第二开关S2的发射极与第一预定电压源相连，例如为+12V的电压源，且第二开关S2的集电极分别与第二三极管Q2的发射极、第四三极管Q4的发射极相连。

在本发明的一个实施例中，还包括有第一电阻R1至第七电阻R7。具体而言，第一开关S1通过第一电阻R1与第一三极管Q1相连。第一开关S1通过第二电阻R2与第二三极管Q2相连。第一开关S1通过第三电阻R3与第三三极管Q3相连。另外，第一三极管Q1通过第四电阻R4与第四三极管Q4相连，第一三极管Q1通过第五电阻R5与第五三极管Q5相连。进一步地，第一开关S1的集电极通过第六电阻R6接地。第一三极管Q1的集电极通过第七电阻R7接地。再次结合图2，第二开关S2的集电极、第三三极管Q3的发射极以及第五三极管Q5的发射极均接地。

本发明实施例的半导体制冷片驱动电路200驱动半导体制冷片100进行加热或者制冷的工作过程如下：

该半导体制冷片驱动电路200的第一输入电压和第二输入电压的输入口为P1和P2，其中P2为半导体制冷片使能控制端，P1为半导体制冷片工作方式控制端。第二开关S2的基极接收P2口的控制信号而开通与关断，从而实现对第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5输出电压的控制。

第一开关S1的基极接收P1口的控制信号，将信号放大后送给第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3的基极。

第一三极管Q1将第一开关S1发送的信号反转之后送给第四三极管Q4与第五三极管Q5。

第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5将收到的信号放大后送给半导体制冷片100。第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4以及第五三极管Q5有两种工作状态：

1、第二三极管Q2、第五三极管Q5导通且第三三极管Q3、第四三极管Q4关断，此时输入给半导体制冷片100的输入电压V为正，即+12V电压。

2、第二三极管Q2、第五三极管Q5关断，第三三极管Q3、第四三极管Q4导通，此时半导体制冷片输入电压V为负，即-12V电压。

如下表所示，当仅对P2口输入为高电平时，半导体制冷片100不工作。当P2口输入为低电平，P1口输入为低电平，半导体制冷片100两极电压为-12V。当P2口输入为低电平，P1口输入为高电平，半导体制冷片100两极电压为+12V。

P1

P2

S1

S2

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

V

0

0

通

通

断

断

通

通

断

-12V

1

0

断

通

通

通

断

断

通

+12V

/

1

/

断

/

/

/

/

/

0

表1

根据本发明实施例的半导体制冷片驱动电路，当P2口输入为低电平，P1口输入为低电平，由第四三极管Q4的集电极输出电压，从而可使半导体制冷片100两极电压为-12V，使半导体制冷片100具有加热功能。当P2口输入为低电平，P1口输入为高电平，由第二三极管Q2的集电极输出电压，从而可使半导体制冷片100两极电压为+12V，使半导体制冷片100具有制冷功能。由此，通过对半导体制冷片100的两极电流流向的控制，实现了“降温”和“升温”双向控制，从而使得对温度的调节更加灵活、方便且快捷。

如图3所示，本发明的进一步实施例提出了一种温度控制装置，包括：上述实施例所示的半导体制冷片驱动电路200、半导体制冷片100和控制模块310。

具体地，控制模块310根据目标温度和当前温度生成温度调节信号，以便半导体制冷片驱动电路200根据温度调节信号控制半导体制冷片100对当前温度进行调节，例如升温或者降温功能。在该实例中，温度调节信号为分别输入P1口和P2口的第一输入电压和第二输入电压，第一输入电压和第二输入电压均可为低电平信号和高电平信号。

具体而言，当当前温度低于目标温度时，温度调节信号可为第一输入电压为低电平信号、第二输入电压为低电平信号，以便半导体制冷片100的上侧的吸热散热片110散热以起到加热目的。当当前温度高于目标温度时，温度调节信号可为第一输入电压为高电平信号、第二输入电压为低电平信号，以便半导体制冷片100的上侧的吸热散热片110吸收外界热量以起到制冷目的。

该温度控制装置具有降温和升温的双向温度调节功能，由此，具有温度调节灵活、方便的优点，且适用性强。

本发明的进一步实施例提出了一种冰箱，包括箱体、门体和上述实施例所示的温度控制装置。

具体地，箱体内限定有间室。门体安装在箱体上以打开和关闭箱体。温度控制装置用于调节间室的温度。在本发明的一个实施例中，例如该间室为变温室。进一步地，可将如图1所示的半导体制冷片100的上侧的吸热散热片110置于该间室（变温室）中。由此，通过对该间室设定温度，即目标温度和间室内的当前温度通过该温度控制装置对间室温度进行自动升温或者降温。具有结构简单、温度控制灵活且耗能低的优点。

另外，根据本发明实施例的冰箱的其它构成和作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种半导体制冷片驱动电路，其特征在于，包括：

第一和第二开关，其中，所述第一开关由第一输入电压控制，所述第二开关由第二输入电压控制；

第一至第五三极管，所述第一开关控制所述第一至第三三极管的导通和关断，所述第一三极管控制所述第四和第五三极管的导通和关断，所述第二三极管的集电极与半导体制冷片的正极和负极的其中一端相连，所述第四三极管的集电极与所述半导体制冷片的正极和负极的另一端相连，

其中，当所述第一开关开启且所述第二开关闭合后，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管导通且所述第三三极管和第四三极管关断以便所述第二三极管的集电极向所述制冷片的正极和负极的其中一端提供第一预定电压，当第一和第二开关闭合后，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管关断且所述第三三极管和第四三极管导通以便所述第四三极管的集电极向所述制冷片的正极和负极的另一端提供所述第一预定电压。

2.如权利要求1所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一和第二开关均为三极管且所述第二开关的发射极与第一预定电压源相连。

3.如权利要求1所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一三极管的集电极分别与所述第四三极管的基极和所述第五三极管的基极相连且所述第一三极管的发射极与第二预定电压源相连，所述第二三极管的集电极与所述第三三极管的集电极相连，所述第四三极管的集电极与所述第五三极管的集电极相连。

4.如权利要求2所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一开关的发射极与第三预定电压源相连且所述第一开关的集电极分别与第一三极管的基极、所述第二三极管的基极和所述第三三极管的基极相连，所述第二开关的发射极与第一预定电压源相连且所述第二开关的集电极分别与所述第二三极管的发射极、所述第四三极管的发射极相连。

5.如权利要求1所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一开关通过第一电阻与所述第一三极管相连，所述第一开关通过第二电阻与所述第二三极管相连，所述第一开关通过第三电阻与所述第三三极管相连。

6.如权利要求1所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一三极管通过第四电阻与所述第四三极管相连，所述第一三极管通过第五电阻与所述第五三极管相连。

7.如权利要求2所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第一开关的集电极通过第六电阻接地，所述第一三极管的集电极通过第七电阻接地。

8.如权利要求2所述的半导体制冷片驱动电路，其特征在于，所述第二开关的集电极、所述第三三极管的发射极、所述第五三极管的发射极接地。

9.一种温度控制装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的半导体制冷片驱动电路；

半导体制冷片；以及

控制模块，所述控制模块根据目标温度和当前温度生成温度调节信号，以便所述半导体制冷片驱动电路根据所述温度调节信号控制所述半导体制冷片对所述当前温度进行调节。

10.一种冰箱，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内限定有间室；

门体，所述门体安装在所述箱体上以打开和关闭所述箱体；以及

如权利要求9所述的温度控制装置，所述温度控制装置用于调节所述间室的温度。

11.如权利要求10所述的冰箱，其特征在于，所述间室为变温室。

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