CN2031583U - 集成电路电冰箱自动保护装置 - Google Patents

Abstract

一种用集成电路组装的自动保护装置，用于实现对电冰箱压缩机过电流、电源过压或欠压、瞬时停电又来电的可靠自动保护，且有压缩机启停指示、电源断电指示、延时指示、正常指示和故障报警指示，并能根据这些指示应用本装置的电源开关，实现对电冰箱的监控。本装置选用国际通用标准集成电路，线路简洁可靠，安装调试容易，成本低廉而节电效果显著主要适用于电冰箱保护装置的更新换代，亦可用来制作高可靠性的电冰箱附加保护器。

Description

本实用新型涉及一种电子保护器，用于电冰箱二次电路中热继电保护器的更新换代，且配备有明确指示电冰箱运转状况的监控装置。

由于电冰箱二次电路中，一直沿用着不可靠的热继电保护方式，电冰箱成了目前返修率最高的家用电器。作为“亡羊补牢”给电冰箱设置一个附加“保护器”是非常必要的（见《电子市场》87年40期“电冰箱是否需要另加保护器”）。但是，至今公知、公用（包括已受理的专利）“冰箱保护器”普遍存在一个自身稳定，可靠性差的问题，由于设计上的欠妥有的已成为“危险的冰箱保护器”（见《电子报》87年23期“危险的冰箱保护器”）。

公知的“冰箱保护器”大多采取分立元件或集成电路与分立元件各半的混合电路，对于这种电路结构的一般规律是：设置的功能越多，电路越复杂，稳定、可靠性也越差。

公知的“冰箱保护器”过电流检测大多应用间接方式，即当负载电流增大时，线路电压降也增大的原理，利用检测电压降的幅度来间接获取过电流控制信号。这种方式的缺陷是，对不同的机型和不同的使用环境，不可能取得一致的保护效果。《电子世界》87年2期17页公开了另一种较直接的方式，该“过流自动保护电路”（缩写），用一个互感器来完成I／V转换，只要设计得当，检测的电压将成正比例的随初级线圈中流过电流的大小而变化，因此，对不同的机型和不同的使用环境，均可取得一致的保护效果。该“过流自动保护电路”的不足是I／V后面的电路全部应用分立元件。

国产和进口的电冰箱上均未设置压缩机工作指示当电冰箱因各种原因而出现长时间运转不停故障时，往往不能及时被发现，以至造成更大故障。最早的“电冰箱压缩机工作指示灯”是《电子报》85年51期公开的，福建省的张树平用一个简单的电工技术，实现了压缩机启停指示。他用日光灯启辉器中的乃泡串联一个几百千欧的电阻，然后并联到压缩机的电源线上，达到了压缩机启停显示目的。该项初级性技术的缺陷是显而易见的，从压缩机的电源线上引出线来并联乃泡，至关紧要的是一个安全问题，220伏的交流电压弄不好就会危及人的性命。一种看起来非常简单的方法，实施起来却比较困难。

本实用新型的目的在于为电冰箱提供一种高稳定可靠性的自动保护装置，以取代热继电保护器。采用了本专利制作的电冰箱，具有在压缩机电机过电流，电源电压过高或过低，瞬时停电后又来电的可靠自动保护，并有压缩机工作指示、正常指示、延时指示、停电指示和故障报警指示等多种功能。

本实用新型是这样实现的：对公知的电路进行选择、优化，尽量做到每个组件多功能，以减少使用元件，提高系统的稳定、可靠性。利用集成电路“电压比较器”作电压比较用时的优点，将过压、欠压、过流检测和压缩机工作指示，集中由一块“四电压比较器”集成电路来完成，并用稳压集成电路为“四电压比较器”提供稳定的限定电压，以提高检测的准确性“四电压比较器”送出的保护控制信号，经反相后送到由“时基电路”组成的延时电子开关，再控制继电器的通断，从而实现对各种故障的自动保护和工作状态指示。

本实用新型采用国际标准系列集成电路为主要元件设计，电路结构简洁，安装调试容易，自身的稳定可靠性得到了提高。另外，本实用新型应用电子技术以全新的概念实现压缩机工作指示，圆满地解决了公知技术中的安全和实施问题。

图1是本实用新型框图。附图2是本实用新型实施例的电原理图，下面结合图2对本实用新型作进一步的描述。

图2中，由RD、K、B₁、D₁～₄、C₁组成低压直流供给电路，为整个装置提供工作电源。其中一路进入IC1（LM78M12）三端集成稳压器，使其输出稳定的12伏直流电压V_CC；另一路经R₁、R₂分压，得到一个随电源电压的波动而正比变化的电压Vin，用Vin作为输入比较电压而进入由IC2（1）和IC2（2）组成的“极限比较器”（IC2为LM339四电压比较器），“极限比较器”的上限电压V_A和下限电压V_B，由V_CC经R₁、R₄、R₅分压分别在A、B点得到。正确选择V_A和V_B的值（V_A＝V_CC· (R₄+ R₅)/(R₂+ R₄+ R₅) ；V_B＝ (R₅)/(R₂+ R₄+ R₅) 使其当电源电压在180伏至240伏之间变动时，满足不等式V_A＞Vin＞V_B成立；若电源电压高于240伏或低于180伏时，上列不等式不成立。调整好的“极限比较器”能够在电源电压高于240伏或低于180伏时（也可根据需要从新设定上、下限），准确进出保护控制信号。

图2中B₈、R₁₀、D₇、C₅、D₈和WR组成I／V转换电路。当电路接通压缩机工作时，B₂初级线圈中就有电流流过，于是在次级负载电阻R₁₀两端得到与初级电流成正比例变化的电压，经D₇整流，C₅滤波（兼有延时启控作用），最终从WR的动触点C上得到电压V_C，用V_C作IC2（3）、（4）的输入比较电压，送入IC2（3）和IC2（4）“电压比较器”的负输入端，正确调整分压电阻WR的分压点，使其当负载电流为压缩机额定电流的1.4倍时（也可根据需要另设定），正好V_C＝V_B（IC2（3）的限定电压与极限比较器的下限电压同为V_B），这样就能将压缩机工作电流限定在额定值的1.4倍以下，一但超过这个值，IC2（3）立即送出保护控制信号。图中二极管D₈是为保护集成电路而设置的。由于LM339各“电压比较器”内电路为集电极开门输出（OC门），所以可将IC2（1）～（3）各输出端连在一起，R₆为它们共同的上拉电阻，连接点M与晶体管BG的基极相连。BG在本装置中被接成反相器，BG集电极上的发光二极管LED₂和电阻R₇除为BG提供集电极电流外，LED₂与后面的LED₃还构成“四种”状态指示电路（两管同亮指示延时；两管同灭指示停电；LED₂亮LED₃灭指示正常；LED₂灭LED₃亮指示故障报警）。二极管D₅为隔离开关元件。

图2中C₃、R₈、C₄、D₆、IC3（NE555）和继电器J组成延时开关电路，这是一个公知的延时电子开关，延时时间T＝1.1R₈、C₈，本装置取T＝4～8分钟。图2中R₇、R₉分别为发光二极管LED₂和LED₃的限流电阻。

实现自动保护的过程是：接通电源合上开关K（包括瞬时停电后又来电），若电源电压正常（此时V_A＞Vin＞V_B＞V_C），LED₂和LED₃应同时发光（指示延时），BG集电极为低电平，而E点因电容C₂两端电压不能突变而呈高电平，D₅处于反偏对延时不产生影响，这时IC3输出点N为低电平，继电器J不吸合，电冰箱处于延时状态。随着C₃的不断充电而使E点电位逐渐下降，当V_E下降到 1/3 V_CC时（约4～8分钟），延时电路翻转，IC3输出点N变高电平，继电器J因得电吸合为电冰箱接通电源，同时因N点电位变高而使LED₂熄灭，显示电冰箱处于正常工作状态。当正在工作的压缩机出现过电流或电源电压出现过高或过低时（此时必有V_C≥V_B或V_B≥Vin或Vin≥V_A），IC2（1）～（3）“电压比较器”各输出级晶体管就会有一至两个导通，流经R₆的电流经导通管到地，使M点呈现低电平，于是BG截止，BG集电极变高电平，经二极管D₅（此时为正偏）使E点成为高电平（V_E＞ 2/3 V_CC），促使IC3等组成的单稳延时开关电路翻转，IC3输出V_N变成低电平，继电器J因失电而释放，切断了电冰箱的电源，达到自动保护的目的。同时因BG集电极的变高而使LED₂熄灭，V_N的变低又使LED₃发光，发出故障报警指示。若电源电压始终处于过高或过低（本实施例取大于240伏或小于180伏），电路将一直维持保护状态，直到电源电压恢复正常后，再经4～8分钟的延时，从新使J吸合为电冰箱接通电源。

图2中IC2（4）、R₁₁、R₁₂、R₁₃和发光二极管LED1组成压缩机工作指示电路，它的输入比较电压V_C与过电流检测电路共用，只要正确选取D点分压值V_D，使其当压缩机工作时V_C≥V_D；压缩机停转时V_C＜V_D，LED1就能明确的指示压缩机的启停（LED₁亮表示压缩机在工作；LED₁灭表示压缩机停转）。

图2中j为继电器J的常开触点，H和L接电冰箱的其它控制线路，其中H为火线，L为零线。

本实用新型采用国际标准系列集成电路，且这些电路我国于1984年前后颁布了相同系列的国家标准，目前国内已有多家元件厂投放市场，这就不仅元件有了广扩的来源，同时为配用本装置的电冰箱投入国际市场创造了良好的条件。本实用新型成本低廉且节电效果显著（约为热继电保护器耗电的五分之一）它也可以用来制作高可靠性的电冰箱附加保护器或空调机，冷藏柜的保护器。

Claims (5)

1、一种电子自动保护装置，它由低压直流供给电路、集成稳压电路、极限比较电路、过流检测电路、反相电路、延时开关电路和各显示电路组成。其特征在于，作为过压、欠压和过流检测的集成电路IC2同时又是压缩机工作指示的检测和驱动组件；被用作反相和延时开关的电路，同时又是“四种状态”的指示电路。

2、根据权利要求1所述的电子自动保护装置，其特征在于：所说的过压、欠压和过流检测，它们的输出端点与BG的基极全部连在一起。

3、根据权利要求1所述的电子自动保护装置，其特征在于：所说的压缩机工作指示的检测和驱动电路是由集成电路“电压比较器”构成的，其输入比较电压V_C由I／V电路提供，输出的控制信号直接驱动发光二极管LED1。

4、根据权利要求1所述的电子自动保护装置，其特征在于：组成过流检测和压缩机工作指示的“电压比较器”IC2（3）、（4），它们的输入比较信号是同一个由I／V转换电路提供的电压V_C。

5、根据权利要求1所述的电子自动保护装置，其特征在于：所说的“四种状态”是指电源停电、延时、正常和故障报警。

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