CN109916126A - 半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器及其温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路领域，提供了半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器及其温度控制系统，所述温度控制器包括：底座用于固定一体化温度控制器的其它结构；电控板安装在所述底座上，电控板上包括温度范围调节电路和温度设定电路，温度范围调节电路用于调节控制器控制的温度范围，温度设定电路用于设定冰箱箱体的制冷温度；电控板上还设置有LED照明灯、用于控制LED照明灯的磁控驱动电路以及待机开关；透明灯罩与底座固定连接，以形成容纳电控板的空间；调温旋钮与电控板上温度调节电路连接，用于调节控制器的温度调节范围。本发明能够实现冰箱温控范围的选择，一个控制器可以适用于不同温控要求的冰箱，集成化高，使温度控制器成为标准件。

Description

半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器及其温度控制系统

技术领域

本发明属于电路领域，尤其涉及半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器及其温度控制系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，各种冰箱、酒柜的使用也越来越多，人们对冰箱、酒柜等制冷设备的要求也越来越高。

现有的冰箱、酒柜等制冷设备因为柜体材质不同，或者需要保存的产品对温度的需求不同，需要各种不同的温控范围，而现有温度控制器功能都比较单一，仅仅具有在一个温度范围内的调温功能，无法在不同的温度范围内进行调温，因此在批量生产的温度控制器中，对于不同的制冷设备需要配置不同的温度控制器，物料多，容易出错，并且无法实现标准化，并且温控器上的LED灯开关都是单独设置，成本较高。

由此可见，现有的温度控制器集成程度不够，导致无法在不同的温度范围进行温度控制，进而增加生产成本，急需改进。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器及其控制系统，旨在解决现有的温度控制器集成程度不够，导致无法在不同的温度范围进行温度控制，进而增加生产成本的技术问题。

本发明实施例是这样实现的，一种半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器，用于控制半导体热电制冷冰箱的制冷温度，包括：

底座，所述底座用于固定所述半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的其它结构；

电控板，所述电控板安装在所述底座上，所述电控板上包括温度范围调节电路和温度设定电路，所述温度范围调节电路用于调节所述控制器控制的温度范围，所述温度设定电路用于设定所述冰箱箱体的制冷温度；所述电控板上还设置有LED照明灯、用于控制所述LED照明灯的磁控驱动电路以及待机开关；

透明灯罩，所述透明灯罩与所述底座固定连接，以形成容纳所述电控板的空间；以及

调温旋钮，所述调温旋钮与所述电控板上温度调节电路连接，用于调节所述控制器的温度调节范围。

本发明实施例的另一目的在于提供一种半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，采用上述实施例所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器进行控制，包括滤波整流电路、主电源推挽电路、副电源推挽电路、主电源高频变换器、副电源高频变换器、主电源整流滤波稳压电路、副电源整流滤波稳压电路，其中交流输入通过滤波整流电路接入所述控制系统，所述滤波整流电路分成主电源支路和副电源支路，所述主电源支路依次连接主电源推挽电路、主电源高频变换器、以及主电源整流滤波稳压电路后通过继电器或者CMOS管连接半导体热电模块；所述副电源支路依次连接副电源推挽电路、副电源高频变换器以及副电源整流滤波稳压电路后连接至供电电路，所述供电电路用于给所述半导体热电制冷冰箱一体化控制器供电，所述一体化控制器通过运算放大器连接至所述主电源推挽电路，控制主电源PWM脉宽变化，从而控制半导体热电模块的输入电压，调节制冷量，实现温度的控制。

本发明实施例提供的一体化温度控制器，将分散的多个元件功能集成为一体，结构紧凑，能够提高控制器的生产效率，降低生产成本，使得温度控制器成为一个标准化器件，同时具有温度范围设置功能，在控制器感温点位置一致时，不同的门体（发泡门和玻璃门）需设置不同的温控范围；不同大小箱体和门体的冰箱酒柜与该控制器配套都能匹配到所需的温控范围，集成设置有磁控驱动电路，不需要单独设置磁控电路，降低成本，集成有待机功能，方便用户节能控制，功能强大。

附图说明

图1为本发明实施例提供的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器电控板的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的温度控制电路原理图；

图4为本发明实施例提供的又一种半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的温度控制电路原理图；

图5为本发明实施例提供的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。

图1为本发明实施例提供的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的结构示意图，详述如下。

本发明实施例提供的一种半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器用于控制冰箱的温度，固定安装在冰箱上，用于控制冰箱的温度、以及其它方面的功能。

底座101，所述底座101用于固定所述半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的其它结构，底座101可以采用金属材质，也可以采用非金属的聚合材料，底座101上固定安装在冰箱上。

电控板102，电控板102安装在底座上，电控板102上设有控制电路，作为本发明一个实施例，如图2所示，示出了本发明实施例中一种电控板的电路原理图，电控板230包括温度范围选择模块210、温度设定模块220、待机开关240、磁控开关250以及温度传感器260，温度范围选择模块210能够选择一体化温度控制电路的温度控制范围，温度范围选择模块210至少包含多个电阻，通过将不同的电阻接入电路，或者将电阻进行不同的串、并联组合，使得温度范围选择模块210的阻值发生变化，进而实现不同温控范围的选择；温度设定模块220能够设定一体化控制电路的温度控制的设定值，温度设定模块220为一个可变电阻，具体可以采用滑动变阻器等变阻器，通过调节温度设定模块的阻值，即可在所述温度范围选择模块确定的温控范围内设定一个温度控制的设定值，待机开关240和磁控开关250都连接在电控板230上，其中待机开关240用于控制冰箱进行待机状态，磁控开关设置在冰箱门上，用于控制LED的亮灭，实现门控灯功能；温度传感器连接至所述温度范围选择模块和所述温度设定模块，用于检测所述箱体温度，并将检测结果传输至电控板，温度传感器用于感知箱体温度，并将感知信息传递至控制器，由控制器判断箱体温度是否达到设定温度，或者根据控制器所在的箱体温度对需要控制的箱体温度进行调节。

透明灯罩103，所述透明灯罩103与所述底座101固定连接，以形成容纳所述电控板102的空间。

调温旋钮104，所述调温旋钮104与所述电控板102上温度调节电路连接，用于调节所述控制器的温度调节范围。

本发明实施例中，温度范围选择模块为多个有开关控制的电阻，温度设定模块为滑动变阻器，采用旋钮式滑动变阻器，滑动变阻的手柄与调温旋钮配合，通过调温旋钮即可实现温度设定值的调节；电路板上还设有箱体LED照明灯，通过磁控感应开关，实现冰箱门体开合来控制灯的亮灭；电路板上还设有待机开关，通过调节待机开关，可以实现冰箱的开机和待机。

在本发明实施例中提供的一种温度控制器中，如图3所示，示出了电控板的控制电路的结构示意图，详述如下。

作为本发明一个实施例，温度范围选择模块包括多个并联的电阻，且每个电阻都串联有一个温度范围选择开关，通过闭合不同的开关，即可将不同的电阻接入到电路中，进而改变温度范围选择模块的阻值，温度范围选择模块有四个相互并联的电阻R1、R2、R3、R4，R1、R2、R3、R4的一端相互连接，另一端分别串联有拨动开关K1、K2、K3、K4，拨动开关K1、K2、K3、K4的另一端相互连接，电阻R1、R2、R3、R4的公共端连接至接线端子CN3的一端，拨动开关K1、K2、K3、K4的公共端连接至接线端子CN2的一端，通过关闭开关K1、K2、K3、K4即可将电阻R1、R2、R3、R4接入电路，进而改变温度范围选择模块的电阻值；作为本发明一种优选的实施例，四个电阻相互并联，每个电阻都串联一个拨动开关，其中，四个电阻的阻值通过设计可以实现一共15种不同的温度控制范围的选择，基本能够满足现有控制器的需求。接线端子CN1的一个端子连接至接线端子CN2的另一个端子，接线端子CN1连接至系统的总控制系统中，待机开关连接在接线端在CN2的另一端，用于控制温度范围选择模块与总控制系统的连接状态；温度设定模块为滑动变阻器R9和电阻R5串联而成，其中滑动变阻器R9的一端连接至接线端子CN1的一端，另一端连接至接线端子CN3的一端，电阻R5并联在滑动变阻器R9的两端。作为本发明又一种实施例，温度设定模块也可以使用编码器，如图4所示，将滑动变阻器R9和电阻R5换成编码器E依然能够实现控制器的控制功能。

本发明实施通过设置多个相互并联的电阻，并在电阻上分别串联开关，能够通过开关控制电阻接入电路，改变范围选择模块的电阻值，结构简单，方便快捷。温度范围选择模块通过待机开关连接至总控制系统，能够通过待机开关控制温度范围选择模块的工作状态，将温度范围选择模块与总控制系统断开时，实现节能模式功能；或者通过待机开关控制继电器或CMOS管，断开半导体制决模块正或负极，实现待机功能，增加控制器的功能多样性；通过将温度设定模块设置为滑动变阻器，能够在较小的范围内调节温度设定模块的阻值，进而在较小范围内调节温度控制的设定值，结构简单，调节方便，集成化高。

本发明实施例还提供一种半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，采用上述实施例中的一体化温度控制器进行控制，包括滤波整流电路、主电源推挽电路、副电源推挽电路、主电源高频变换器、副电源高频变换器、主电源整流滤波稳压电路、副电源整流滤波稳压电路，其中交流输入通过滤波整流电路接入所述控制系统，所述滤波整流电路分成主电源支路和副电源支路，所述主电源支路依次连接主电源推挽电路、主电源高频变换器、以及主电源整流滤波稳压电路后通过继电器或者CMOS管连接半导体热电模块；所述副电源支路依次连接副电源推挽电路、副电源高频变换器以及副电源整流滤波稳压电路后连接至供电电路，所述供电电路用于给所述一体化控制器供电，所述一体化控制器通过运算放大器连接至所述主电源推挽电路，控制主电源PWM脉宽变化，从而控制半导体热电模块的输入电压，调节制冷量，实现温度的控制。

在本发明实施例中，如图5所示，所述系统包括整流滤波电路502、主电源推挽电路503、主电源高频变频电路504、主电源整流滤波稳压电路505、CMOS（Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）管或者继电器506以及半导体热电模块507，副电源推挽电路513、副电源高频变换电路514以及副电源整流滤波稳压电路505，交流输入501通过滤波整流电路502分别连接至副电源电路和主电源电路，副电源电路和主电源电路之间通过一体化控制器连接，实现双路电源控制，主电源为半导电热电模块供电，副电源为推挽电路、运算放大、继电器或者CMOS管等供电，副电源支路依次连接副电源推挽电路、副电源高频变换器以及副电源整流滤波稳压电路后连接至供电电路510，所述供电电路510用于给所述一体化控制器供电；副电源的电压不受主电源电压的干扰，主电源的电压受控于副电源电压，一体化控制器上的开关信号控制继电器或CMOS管，实现待机功能，半导体热电模块电压可调至接近0V以下，防止箱温在低温环境下箱温低于设定温度的现象；通过一体化控制器上的温度传感器感测箱温，通过运算放大后加到主电源推挽电路，控制PWM的脉宽变化，从而控制半导体热电模块的输入电压，实现制冷量的调节，实现箱体的恒温控制；通过一体化控制器上的电位调节器设定箱温，即温度阀值，当箱温达到温度阀值范围，开始控制主电源推挽电路PWM的脉宽变化，使输出的电压呈线性变化，控制制冷量的变化。该系统按负反馈原理设计，箱温与制冷量成反比，能自动平衡箱温，实现冰箱温度的恒温控制。

本发明实施例通过主、副电源的设计，以及一体化温度控制器的应用，构件一个温度控制体统，通过一体化控制器上的温度传感器感测箱温，通过运算放大后加到主电源推挽电路，控制PWM的脉宽变化，从而控制半导体热电模块的输入电压，实现制冷量的调节，实现箱体的恒温控制；通过一体化控制器上的电位调节器设定箱温，即温度阀值，当箱温达到温度阀值范围，开始控制主电源推挽电路PWM的脉宽变化，使输出的电压呈线性变化，控制制冷量的变化。该系统按负反馈原理设计，箱温与制冷量成反比，能自动平衡箱温；通过一体化控制器的开关信号控制继电器或者CMOS管实现系统的待机功能，通过将半导体热电模块电压可调至接近0V以下，防止箱温在低温环境下箱温低于设定温度的现象，不仅能够在不同的温度范围对箱体温度进行控制，还有待机、磁控灯等多种功能，使用范围广。

在本发明实施例提供的一体化温度控制系统中，还包括散热风扇512，所述散热风扇512连接至所述副电源电路，由所述副电源电路供电，所述扇热风扇用于给所述半导体热电模块散热，以使所述半导体散热模块能够达到最大的制冷量。

在本发明实施例中，供电电路510设有恒压输出接口，用于给散热风扇供电，所述扇热风扇用于给所述半导体热电模块散热，以使所述半导体散热模块能够达到最大的制冷量；作为本发明一个实施例，一体化温度控制系统上还设有温度传感器，所述温度传感器用于感测所述冰箱的箱体温度，通过所述运算放大器放大后加到主电源推挽电路，控制半导体热电模块的输入电压，实现制冷量的调节；作为本发明一个实施例，主电源支路的输出电压会反馈到所述主电源推挽电路，实现所述箱体温度的恒温控制；主电源支路和所述副电源支路形成闭环电路，所述系统任何一个环节出现故障，都会停止工作，保证系统的安全性；作为本发明一个实施例，半导体热电模块的电压可降至0V，防止所述冰箱箱体温度低于设定温度。

在本发明实施例中，一体化控制器集成半导体冰箱酒柜所需功能，将分散元件实现的功能高度集成到一体，结构紧凑，生产效率高，同时成本下降。通过调节调温旋钮，调节箱体的设定温度；集成有电阻网络构成的温度范围设置功能。冰箱箱体感温点位置一致时，不同的门体（发泡门和玻璃门）需设置不同的温控范围，通过并列的电阻网络的选择即可设定所需的温控范围。不同大小箱体和门体的冰箱酒柜与该控制器配套都能匹配到所需的温控范围。集成有门磁驱动电路，不需单独设置磁控电路，成本下降。集成有待机功能，方便用户节能控制。控制器通过继电器或CMOS管切断半导体热电制冷片的工作回路。解决半导体热电制冷冰箱低温环境下工作，箱体温度比设定更低的问题。解决同类产品散热风扇随主电压变化，影响产品能耗问题。当系统出现任何故彰时，如NTC开路或短路，副电源不工作等，该系统都会停止工作，保证系统的安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器，用于控制半导体热电制冷冰箱的制冷温度，其特征在于，包括：

底座，所述底座用于固定所述半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器的其它结构；

电控板，所述电控板安装在所述底座上，所述电控板上包括温度范围调节电路和温度设定电路，所述温度范围调节电路用于调节所述控制器控制的温度范围，所述温度设定电路用于设定所述冰箱箱体的制冷温度；所述电控板上还设置有LED照明灯、用于控制所述LED照明灯的磁控驱动电路以及待机开关；

透明灯罩，所述透明灯罩与所述底座固定连接，以形成容纳所述电控板的空间；以及

调温旋钮，所述调温旋钮与所述电控板上温度调节电路连接，用于调节所述控制器的温度调节范围。

2.根据权利要求1所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器，其特征在于，所述温度范围选择电路由多个电阻构成。

3.根据权利要求1所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器，其特征在于，所述温度设定电路由可调电阻器或者编码器构成。

4.根据权利要求1所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器，其特征在于，所述待机开关用于控制所述冰箱的开机和待机或者节能模式。

5.半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，采用权利要求1-4中任一项权利要求所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制器进行控制，其特征在于，包括滤波整流电路、主电源推挽电路、副电源推挽电路、主电源高频变换器、副电源高频变换器、主电源整流滤波稳压电路、副电源整流滤波稳压电路，其中交流输入通过滤波整流电路接入所述控制系统，所述滤波整流电路分成主电源支路和副电源支路，所述主电源支路依次连接主电源推挽电路、主电源高频变换器、以及主电源整流滤波稳压电路后通过继电器或者CMOS管连接半导体热电模块；所述副电源支路依次连接副电源推挽电路、副电源高频变换器以及副电源整流滤波稳压电路后连接至供电电路，所述供电电路用于给所述一体化控制器供电，所述一体化控制器通过运算放大器连接至所述主电源推挽电路，控制主电源PWM脉宽变化，从而控制半导体热电模块的输入电压，调节制冷量，实现温度的控制。

6.根据权利要求5所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，其特征在于，所述供电电路设有恒压输出接口，用于给散热风扇供电，所述散热风扇用于给所述半导体热电模块散热，以使所述半导体散热模块能够达到最大的制冷量。

7.根据权利要求5所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，其特征在于，所述一体化温度控制系统上还设有温度传感器，所述温度传感器用于感测所述冰箱的箱体温度，通过所述运算放大器放大后加到主电源推挽电路，控制半导体热电模块的输入电压，实现制冷量的调节。

8.根据权利要求5所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，其特征在于，所述主电源支路的输出电压会反馈到所述主电源推挽电路，实现所述箱体温度的自动恒温控制。

9.根据权利要求5所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，其特征在于，所述主电源支路和所述副电源支路形成闭环电路，所述系统任何一个环节出现故障，都会停止工作，保证系统的安全性。

10.根据权利要求5所述的半导体热电制冷冰箱一体化温度控制系统，其特征在于，所述半导体热电模块的电压可降至0V，防止所述冰箱箱体温度低于设定温度。