CN103364667A - 一种冰箱电路板的试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路板的试验装置及试验方法，包括电源、多套被试验的电路板，电源负载均衡控制器、多套作为试验负载的模拟压缩机和加热器、为电路板提供冷藏、冷冻、化霜的模拟感温信号的信号发生器、多组作为模拟压缩机和加热器的8选2通道切换电路、50℃温度箱及恒温控制器，所述被试验电路板放置在50℃温度箱中，所述信号发生器、电路板、8选2通道切换电路依次连接，本发明采用仿真冰箱电路板温控模式，电路板在分时、分组输入温度状态时，其负载压缩机、加热器组的驱动与输入同步。分时驱动使试验负载变为公用，数量降到1/4，并使其成为50℃环境温度箱的供热源，取代温度箱专供加热电源，节约试验用电2/3。

Description

一种冰箱电路板的试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于电冰箱的技术领域，特别涉及一种冰箱电路板的试验装置及其试验方法。

背景技术

电路板安装在冰箱的泡层或密封环境中，电路板自身发热部件使电路板工作环境温度约50℃；因此，对电路板进行50℃环境的全负载可靠性试验是很有必要的。现有电路板常规试验技术中，有下列一些问题：

1、原电路板用编程定时切换输出负载的传统试验方法考核其寿命、与冰箱使用时电路板根据输入冷藏室、冷冻室及化霜温差信号情况，确定是否驱动负载压缩机或加热器输出条件有较大的差异；因此、以仿真冰箱使用模式：电路板按照输入温差信号对应输出条件驱动负载的试验方法是较为适宜的。 

2、常规试验，1套试验电路板配套1整套试验负载，大批量电路板试验，1比1的负载数量需占用大面积试验场地，且伴生大量的热辐射。

3、原电路板环境温度箱热源使用专用电源，且匹配功率过高，使得环境用电量占试验用电总量的2/3；如果将电路板试验负载用作环境温度箱热源，即可大幅度降低试验用电功率消耗，同时也降低了对周围环境热辐射的影响。

4、常规试验方法，单路动力电源驱动4套电路板，电源驱动效率50%。如果对电源用分时、对电路板用分组方法驱动，可将电源利用效率提高到100%，使单路动力电源驱动电路板的能力达到8套。

综上所述：常规试验方法及温度箱的热源匹配均存在较大的可改善因素。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有技术的不足而提供一种冰箱电路板的试验装置及其试验方法。

为解决上述技术问题，本发明第一个技术方案为：

提供一种冰箱电路板的试验装置，包括电源、多套被试验电路板，还包括电源负载均衡控制器、多套作为试验负载的模拟压缩机和加热器、多套作为电路板冷藏、冷冻、化霜的模拟感温信号发生器、多组作为模拟压缩机和加热器8选2通道切换电路、50℃温度箱及恒温控制器，所述被试验电路板放置在50℃温度箱中，所述电源负载均衡控制器控制电源均衡驱动多套被试验电路板，多套被试验电路板的输入端连接冷藏、冷冻、化霜的模拟感温信号发生器、输出端连接模拟压缩机和加热器8选2通道切换电路，由电源负载均衡控制器控制、分时驱动公共模拟压缩机或加热器导通，恒温控制器控制50℃温度箱的温度。

进一步的，所述电路板冷藏、冷冻、化霜的模拟感温信号的信号发生器共32套分为4组，连接电路板的输入端。信号发生器的作用是仿真冰箱冷藏、冷冻、化霜3个温度传感器温度的4种输入状态。

进一步的，所述模拟压缩机和加热器8选2通道切换电路共4组，其输入分别连接4组32套被试验电路板的负载输出端，输出分别连接4组各2套公共模拟压缩机和加热器负载。采用分时驱动方式使主要试验负载模拟压缩机和加热器负载的的数量降到四分之一。

进一步的，所述模拟压缩机和加热器各4套安装在50℃温度箱内，作为50℃温度箱的供热源，且50℃温度箱内设有温度传感器。取消专用50℃温度箱供热电源，可使试验总耗电降低三分之二。

进一步的，所述电源、为4路动力电源，所述被试验电路板为32套分为4组，所述模拟压缩机和加热器各8套分为4组。单路动力电源驱动8套被试验电路板，提高了电源的负荷率。

本发明第二个技术方案为：提供一种冰箱电路板的试验方法，其包括下列步骤：

分时控制输入各组2套电路板的冷藏、冷冻、化霜温差信号，顺序在4个节拍区间、对应输入4种不同温差信号以驱动电路板；

并同步接通该组电路板的8选2输出通道开关，被驱动的电路板根据输入信号条件对应输出状态的固有特性，通过8选2输出通道驱动作为公共试验负载的模拟压缩机和加热器的输出，使得在T0~T7时段模拟压缩机和加热器负载被分时均衡驱动，使电源负载均衡;

其中，4种不同温差信号为冷藏≥9℃、冷冻≥-13.5℃、化霜≤5℃，冷藏≤7℃、冷冻≤-15.5℃、化霜≥10℃, 冷藏≥9℃、冷冻≤ -15.5℃、化霜≥10℃以及冷藏≤7℃、冷冻≥ -13.5℃、化霜≥10℃，其分别对应的固有特性是输出加热管开、输出负载全部关闭、冷藏条件输出压缩机开以及冷冻条件输出压缩机开。

通过8选2输出通道驱动公共模拟压缩机和加热器等负载输出，使得在T0~T7时段、模拟压缩机和加热器负载被分时均衡驱动，使电源负载均衡。

而且通过在电路板输出端与试验负载之间增加输入同步的8选2通道切换电路，达到8套电路板分时共用2套模拟压缩机、加热器负载的目地，减少主要试验负载数量并将专用负载变为公用负载。

进一步的，冰箱电路板的试验方法技术方案中，当温度传感器测到50℃温度箱内温度低于50℃时，箱内加热器导通加热，反之，则将加热器切换到箱外。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用仿真冰箱使用时电路板根据输入冷藏室、冷冻室及化霜温差信号情况，确定是否驱动负载压缩机或加热器输出条件的试验方法对电路板的试验考核较为全面，且电路板程序改动较小。

2、本发明通过有效的电源负载均衡（电路板分时段启动）控制方法，借鉴电路板的输入对应输出的固有特性和与输入信号的同步的8选2输出通道切换，使试验主要负载压缩机、加热器成为公用并使其数量减少3/4，结果是试验场地、动力电源各减少1/2。

3、本发明通过选择电路板试验过程主要负载模拟压缩机、加热器用作50℃环境温度的供热源，取代原温度箱的专用供热电源，使试验用电总量降低2/3。环境恒温控制方法，以4路模拟压机主绕组的阻性绕组（580W）、 4路加热器（290W）作为供热源，箱内温度以50℃为基准，<50℃则导通供热源,>50℃则将供热源切换到箱外，在节约耗电情况下，解决了32套被试验电路板的恒温环境,满足了电路板的可靠性试验需求。

附图说明                           

图1 为本发明电路板的试验装置连接框图；

图2为本发明电路板的试验装置的负载均衡控制图；

图3为本发明电路板的试验装置的专用负载改为通用负载图；

图4为本发明电路板的试验装置的模拟压缩机取代实际压缩机图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明进行详细的描述。

参见图1，电路板试验装置连接图由试验控制器，4路动力电源，4组32套电路板的冷藏、冷冻、化霜的温差信号发生器，4组32套电路板，4套8选2通道切换电路，4组各2套模拟压缩机、加热器负载、50℃温度箱组成：

    其中试验控制器包括试验T0~T7负载均衡分配器，温度箱的测温与恒温控制，按键电路和LED显示器用于试验负载均衡分配功能、测温与恒温控制功能程序的输入和温度箱内温度的显示。

4路动力电源对应输送到在50℃温度箱内的4组各8套被试验电路板的电源输入端，参见图2，试验负载均衡分配器T0~T7控制4组32套电路板的冷藏、冷冻、化霜的温差信号发生器，将温差信号分时（分A、B、C、D状态）、分组对应输入到温度箱内电路板的感温信号输入端上，电路板的输出端连接模拟压缩机和加热器8选2通道切换电路，8选2通道切换电路输出连接4组各2套公共模拟压缩机和加热器负载，多套被输入信号驱动的电路板根据输入对应输出的固有特性和被电源负载均衡控制器T0~T7同步控制的8选2通道切换电路，分时、分组地驱动公共模拟压缩机或加热器输出。

50℃环境温度箱的供热源采用各4套模拟压缩机和加热器试验负载。箱内温度恒温控制，< 50℃则导通供热源, >50℃则将供热源切换到箱外。

参见图2，负载均衡控制图，由负载均衡控制器T0~T7控制，将单路动力电源驱动的8套被试验电路板分时T0、T2、T4、T6时段，对应1~2#、3~4#、5~6#、7~8# 4组电路板，分时控制输入各组2套电路板的冷藏、冷冻、化霜温差信号，顺序在4个节拍区间、对应输入A 状态：冷藏≥9℃、冷冻≥-13.5℃、化霜≤5℃, B状态：冷藏≤7℃、冷冻≤-15.5℃、化霜≥10℃, C状态：冷藏≥9℃、冷冻≤ -15.5℃、化霜≥10℃,D状态：冷藏≤7℃、冷冻≥ -13.5℃、化霜≥10℃ 4种感温状态信号，驱动电路板；被驱动的电路板根据输入信号条件对应输出状态的固有特性：对应A输入状态输出加热管开、对应B输入状态输出负载全部关闭、对应C输入状态输出压缩机开（冷藏条件）、对应D输入状态输出压缩机开（冷冻条件）,驱动模拟压缩机和加热器等负载输出，使得在T0~T7时段、模拟压缩机和加热器负载被分时均衡驱动，从而使电源负载均衡。

参见图3，负载均衡原理图，由负载均衡控制器T0~T7，单路动力电源、1组8套电路板的冷藏、冷冻、化霜的温差信号发生器、8套被试验电路板、1套8选2通道切换电路、1组各2套模拟压缩机和加热器等负载组成。

图3所示，单路动力电源驱动的8套被试验电路板被负载均衡控制器T0~T7控制，分时、分组输入4种冷藏、冷冻、化霜的温差信号，驱动电路板；被驱动的电路板根据输入信号条件对应输出状态的固有特性，通过负载均衡控制器同步控制的8选2通道切换电路，驱动1组各2套模拟压缩机和加热器负载分时段均衡输出。负载分时段均衡输出为减少负载数量创造了条件。

实现本发明的电路板节电的寿命试验方法有以下4个特征：

1、    电源负载均衡，如图2、图3所示：

2、   专用负载改为通用负载，如图3所示;

3、   实际压缩机负载的替代和参数确定，如图4所示;

4、   温度箱的专用供热源的替换和恒温控制，如图1所示。

电源负载均衡：

根据电路板试验主要负载压缩机145W、加热器145W的功率，32套电路板用4路动力电源驱动。单路动力电源驱动8套电路板。

根据电路板输入/输出的固有特性。统计电路板4种输入对应输出逻辑状态：

状态  时序  输入冷藏 、冷冻 、 化霜      输出

A：   T0   ≥9℃、≥-13.5℃、≤5℃，  加热管开：

B：   T1   ≤7℃、≤-15.5℃、≥10℃，负载全部关闭；

C：   T2   ≥9℃、≤ -15.5℃、≥10℃, 压缩机开；

D：   T3  ≤7℃、 ≥ -13.5℃、≥10℃，压缩机开。

用T0~T7负载均衡控制时序驱动继电器，仿真A~D状态时冷藏、冷冻、化霜 变温输入条件, 根据温度─电阻对应表：查出输入冷藏、冷冻、化霜温度对应电阻值；设计电源负载均衡图2、设计负载均衡原理图3 。

如图2、图3所示：单路动力电源驱动8套电路板，电源在分时T0~T7节拍脉冲控制下均分T0、T2、T4、T6时段，对应1~2#、3~4#、5~6#、7~8# 4组电路板，分时控制输入各组2套电路板的冷藏、冷冻、化霜温差信号，顺序在4个节拍区间、对应输入A、B、C、D  4种冷藏、冷冻、化霜感温状态信号，驱动电路板；并同步接通该组电路板的8选2输出通道开关，被驱动的电路板根据输入信号条件对应输出状态的固有特性：对应A输入状态输出加热管开、对应B输入状态输出负载全部关闭、对应C输入状态输出压缩机开（冷藏条件）、对应D输入状态输出压缩机开（冷冻条件），通过8选2输出通道驱动公共模拟压缩机和加热器等负载输出，使得在T0~T7时段、模拟压缩机和加热器负载被分时均衡驱动，对应单路电源负载功率分别为（580、290、580、290、580、290、580、290）W，实现电源负载均衡。

电路板输入的（冷藏、冷冻、化霜）条件4种状态信号由节拍脉冲控制继电器切换变更其电阻值来实现。其中，输入冷藏≤7℃、冷冻≤-15.5℃、化霜≥10℃的B状态为负载全部关断状态，也是电路板在未被启动时刻输入的（冷藏、冷冻、化霜）条件。这样从逻辑上保证了4组电路板、分时输入制冷、除霜条件，驱动公共负载模拟压缩机、加热器的可行性。

专用负载改为通用负载：

根据图3原理：通过有效的电源负载均衡、电路板分组、分时段启动输入冷藏、冷冻、化霜条件信号的控制方法，借鉴电路板的输入对应输出的固有特性和与输入信号的同步的8选2输出通道切换，达到8套电路板分时共用2套模拟压缩机、加热器负载的目的。使试验主要负载压缩机、加热器成为公用并使其数量减少了四分之三，实现了专用负载变为通用负载的转换。

实际压缩机负载的替代和参数确定：

实际压缩机，其断电后起动器的恢复、压缩机本身的排气压力回零、需有3min的时间；而用模拟压缩机（启动绕组+主绕组）可取消实际压缩机停、开机和排气压力回零的延时，适应试验快速的负载切换。

从现在冰箱使用68个型号压缩机中，选压缩机输入功率较大的145W；功率因数cosФ= 0.7选较低的。用实验手段确定模拟压缩机的主绕组、起动绕组感抗WL、电阻R参数（参见图4）：

启动绕组  R1 = 78.5Ω ; WL1 = 87.72Ω  启动时间 调整为0.5秒     

主绕组    R2 = 138.8Ω; WL2 = 179.83Ω

启动状态：电流I = 2.806A；功率P = 452 W；功率因数cosФ = 0.701  

工作状态：电流I 2 =0.927A：功率P2 =148W；功率因数cosФ2 = 0.701

温度箱的专用供热源的替换和恒温控制：参见图1

电路板的试验负载压缩机和加热器，原试验方法作为纯负载使用，其结果是数量多（负载各32套），占地面积大，工作时热辐射总功率达到1740W；节电试验方法将试验负载由专用改为通用，主要负载数量减为各8套、在工作时热辐射总功率不变1740W情况下，相对单个试验负载热辐射功率增加4倍。

如图4示、单路动力电源驱动8套电路板使用公共模拟压缩机、加热器各2套；32套电路板用4路动力电源驱动，配置8套公共模拟压缩机、加热器负载总功率 =  4×290 + 4×145 = 1740 W。

50℃环境试验箱容积为0.4m;试验箱配置加热功率为870W,由4套公共模拟压缩机的主绕组的R2 （138. 8Ω）合成（4×145）580W +4套公共加热器组成平均功率为290W合成供热源，取代原温度箱的专用供热源的负载功率（图1示）：

恒温控制：温度箱内装有温度传感器，在温度箱内温度 < 50℃时温控继电器闭合，温度箱内870W供热源通电；反之，将870W供热源切换到箱外的试验负载架上。温度箱内加风扇电机以使箱内温度均匀。见图1

将电路板的试验负载870W用作环境温度箱的供热源，可使负载对环境热辐射降低约1/2，试验用电成本降低2/3。使电路板试验耗电高的问题得到较大改善。

节电试验方法：电路板安装在以试验负载（模拟压缩机、加热器）驱动的50℃试验箱中，被分组，分时输入（冷藏、冷冻、化霜）状态组合信号，在电路板程序识别下，分组，分时驱动负载（模拟压缩机、加热器、风门、灯、电机）的开、关 ，循环N次。考核其寿命。

综上，本发明试验方法的优点是：

1.     试验方法仿真冰箱使用模式，电路板按照输入温差信号对应输出条件驱

动负载，使得对被试验电路板的寿命考核（硬件、程序逻辑）较为全面。

2.     单路动力电源分时、分组驱动8套电路板，使试验负载均衡。

3.     用试验负载模拟压缩机、加热器驱动50℃试验环境箱，节电显著2/3;

4.     利用试验负载模拟压缩机、加热器分时、分组导通的情况，通过同步8

选2通道切换，使8套被试验电路板分时公用2套负载模拟压缩机、加热器通用负载，使负载数量减少到四分之三,且节约试验场地；

5.以模拟压缩机替代实际压缩机，提高了试验切换速率，且模拟压缩机的绕组用作环境加热，使节电试验方法得以实现。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种冰箱电路板的试验装置，包括电源、多套被试验的电路板，其特征在于，还包括电源负载均衡控制器、多套作为试验负载的模拟压缩机和加热器、为电路板提供冷藏、冷冻、化霜的模拟感温信号的信号发生器、多组作为模拟压缩机和加热器的8选2通道切换电路、50℃温度箱及恒温控制器，所述被试验电路板放置在50℃温度箱中，所述信号发生器、电路板、8选2通道切换电路依次连接，所述电源负载均衡控制器控制电源均衡驱动多套被试验的电路板，且分时驱动模拟压缩机或加热器导通，所述恒温控制器控制50℃温度箱的温度。

2.根据权利要求1所述的冰箱电路板的试验装置，其特征在于：所述信号发生器共32套分为4组，连接电路板的输入端。

3.根据权利要求1所述的冰箱电路板的试验装置，其特征在于：所述8选2通道切换电路共4组，其输入分别连接4组32套被试验电路板的输出端，输出分别连接4组各2套模拟压缩机和加热器。

4.根据权利要求1所述的冰箱电路板的试验装置，其特征在于：所述模拟压缩机和加热器各4套安装在50℃温度箱内，作为50℃温度箱的供热源，且50℃温度箱内设有温度传感器。

5.根据权利要求1所述的冰箱电路板的试验装置，其特征在于：所述电源为4路动力电源，所述被试验电路板为32套分为4组，所述模拟压缩机和加热器分为4组各2套。

6.一种冰箱电路板的试验方法，其特征在于：包括下列步骤：

单路动力电源均衡驱动8套电路板，电源在分时T0~T7节拍脉冲控制下均分T0、T2、T4、T6 4个起始时段，对应1~2#、3~4#、5~6#、7~8# 4组电路板

分时控制输入各组2套电路板的冷藏、冷冻、化霜温差信号，顺序在4个节拍区间、对应输入4种不同温差信号以驱动电路板；

并同步接通该组电路板的8选2输出通道开关，被驱动的电路板根据输入信号条件对应输出状态的固有特性，通过8选2输出通道驱动作为公共试验负载的模拟压缩机和加热器的输出，使得在T0~T7时段模拟压缩机和加热器负载被分时均衡驱动，使电源负载均衡;

其中，4种不同温差信号为冷藏≥9℃、冷冻≥-13.5℃、化霜≤5℃，冷藏≤7℃、冷冻≤-15.5℃、化霜≥10℃, 冷藏≥9℃、冷冻≤ -15.5℃、化霜≥10℃以及冷藏≤7℃、冷冻≥ -13.5℃、化霜≥10℃，其分别对应的固有特性是输出加热管开、输出负载全部关闭、冷藏条件输出压缩机开以及冷冻条件输出压缩机开。

7.根据权利要求6所述的冰箱电路板的试验方法，其特征在于：当温度传感器测到50℃温度箱内温度低于50℃时，箱内加热器导通加热，反之，则将加热器切换到箱外。

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