CN2445265Y - 直流型电冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型直流型电冰箱,包括电冰箱本体,其特点是,还包括一直流/交流转换及控制保护电路,该电路包括:一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制电路构成的DC/AC变换电路。本实用新型具有效率高,体积小,低噪声等优点,符合以节约能源为宗旨的绿色家电的潮流,各项指标符合国家标准。另外由于采取变频启动,启动电流被大大降低(低于25A),故更方便实用。

Description

直流型电冰箱

本实用新型涉及一种能够使用车载蓄电池电源之直流型冰箱。

由于常规电冰箱使用220V/110V交流电源(市电)，存在的问题是常规电冰箱不能用在野外或船、飞机或其它运载工具上。通常汽车上的电源为直流12V电源。现有车用冰箱有半导体制冷和蒸发式制冷等。但制冷效率低。高效压缩式冰箱通常采用直流电机，由于结构复杂通用性差，所以价格很高，寿命较短，难以推广使用。而通过DC/AC转换器将DC12V直流转换成AC115V(220V)交流再使用普通电冰箱。由于启动电流大(一般超过60A)启动不可靠，使用也受到限制。

本实用新型的目的是为克服上述问题，而提出了一种在没有交流电源的地方尤其在空间比较狭小的汽车中使用的电冰箱，该电冰箱可将直流电源转换成交流电源而达到正常使用的目的，且各项指标均符合国家标准。

本实用新型的目的是这样实现的：直流型电冰箱，包括电冰箱本体，其特点是，还包括一直流/交流转换及控制保护电路；所述的直流/交流转换及控制保护电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制电路构成的DC/AC变换电路；

所述的前级滤波电路的输出分别与前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制电路，后级控制电路输出到后级振荡电路，最后提供给压缩机工作；压缩机工作情况又反馈到后级控制器。

上述直流型电冰箱，其中：所述的直流/交流转换及控制保护电路设在电冰箱与电源插口之间，其可设在电冰箱本体内部，也可作为单独部件通过一转接插座与电冰箱连接。

上述直流型电冰箱，其中，所述的前级控制单元由一集成模块构成，该集成模块包括一过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路、关断恢复电路、变频启动电路、波宽调制电路、延时启动电路以及驱动电路C；电流信号输入到过流比较电路，电源电压信号分别输入到过压保护电路和欠压比较电路；欠压比较电路与关断恢复电路双向连接；从过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路以及变频启动电路、延时电路分别输出一信号到波宽调制电路；波宽调制电路输出一信号到驱动电路C，通过驱动电路C的输出驱动前级振荡电路工作。

上述直流型电冰箱，其中，所述的后级控制单元由一集成模块构成，其包括一稳压反馈电路、波宽调制电路、变频启动电路、以及驱动电路A、驱动电路B；变频启动电路产生一工作频率到波宽调制电路，波宽调制电路输出两路信号到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，同时其分别输出一反馈信号到稳压反馈电路，该稳压反馈电路输出到波宽调制电路，波宽调制电路将稳压反馈电路输出的信号以及变频启动电路输出的信号一起调制后再分别输出到驱动电路A和驱动电路B，如此循环。

上述直流型电冰箱，其中，所述的前级振荡电路由两个场效应管组成的推挽电路及一变压器初级构成。

上述直流型电冰箱，其中，所述的后级振荡电路由四个场效应管组成的全桥式变换电路组成。

上述直流型电冰箱，其中，所述的输入滤波电路由一滤波电容构成。

上述直流型电冰箱，其中，还包括一逆接保护电路，该逆接保护电路由一个连接在输入滤波电路前的反向二极管构成。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，可直接采用汽车蓄电池供电使用，其制成的电冰箱结构简单、体积小、耗电省、使用可靠。

本实用新型的集团结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是本实用新型实施例中直流/交流转换及控制保护电路的电路方框图。

图2是图1的电路原理图。

图3是图1中前级控制单元的功能原理图。

图4是图1中后级控制电路的功能原理图。

本实用新型直流型电冰箱，包括电冰箱本体，其特点是，还包括一直流/交流转换及控制保护电路；所述的直流/交流转换及控制保护电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制电路构成的DC/AC变换电路。

图1是本实用新型实施例中直流/交流转换及控制保护电路的电方框图。前级滤波电路的输出分别前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制电路，后级控制电路输出到后级振荡电路，最后提供给压缩机工作；压缩机工作情况又反馈到后级控制器。

其工作原理主要是：A、在变换器的前级使用高频变换原理，直接把12V直流升至150V 25KHz交流电；B、以前级输出电流之一部分再经DC/AC后级变换产生110V 60Hz稳定交流电提供给压缩机等交流负载使用。

图2是图1的电路原理图，请参阅：

电源滤波电路由滤波电容E1构成，其作用是对来自12V汽车电源或尖峰干扰脉冲进行平滑滤波，为DC-DC转换器，提供质量较好的直流电。可防止输入电源窜入噪声，同时抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源。

前级振荡电路主要由推挽式他励变换电路组成，推挽式他励变换电路是由两个MOSFET场效应管Q1、Q2和变压器T1的初级线圈T11构成。MOSFET场效应管是单极型器件，是靠多数载流子传导电流的，没有载流子蓄积而产生的延迟时间，所以开关速度快，开关时间短。

前级控制单元DR1由一集成模块构成，其型号为982SINEDB，其15脚与前级振荡电路Q₁、Q₂场效应晶体管的源极连接，外接点再通过一高阻抗线Rg与地相连接。前级控制单元集成模块的14脚、13脚分别与前级振荡电路Q₁、Q₂场效应晶体管的栅极连接，Q₁、Q₂场效应晶体管的漏极分别连接变压器T的初级线圈的两端。由于场效应晶体管栅极驱动电流与漏级输出之间存在一定的关系，漏极电流的变化也就反应了栅极输入电流的变化。这样栅极电流信号就转化为一可以比较的电压信号。

场效应管Q1和Q2受来自前级控制单元送来的驱动信号控制而作交替通断工作。任一场效应管导通时都给变压器次级侧线圈提供负载功率，当两个场效应管都截止时，由电容器C2起到短时续流作用，同时，C2主要起到对电路中噪声电压的吸纳作用。当从前级控制单元14脚输出高电平信号，而13脚输出低电平时Q1进入导通而Q2截止，电流由电池正极经变压器中心抽头、变压器初级线圈上部及场效应管Q1组成电流回路自下往上流动，这样变压器次级线圈也产生一自下往上的电流。但随后从前级控制单元14和13脚输出脉冲出现翻转，即14脚输出低电平，而13脚变为高电平。此时Q1进入截止而Q2导通，电流将从电池正极流出经变压器中心抽头，经主线圈下部及Q2组成电流回路自上往下流动。同样在变压器次级输出端也产生了一自上往下流动的电流。这样在变压器输出端电流方向就发生了一次变化，随着Q1、Q2的交替通断，在变压输出端的电流也交替地变化，于是就完成了从直流到交流一个周期的变化。通过变压器次级线圈的藕合，把已经转变的电流能量继续往后传递。其中，第一部分通过次级线圈T13直接整流滤波后提供给后级逆变振荡电路；第二部分通过次级线圈T14再整流滤波后提供给后级控制单元。

进入栅极的驱动信号波形的好坏将直接影响变换器的输出电流质量，场效应管的通断受流入栅极电流的控制。驱动信号的产生将在前级控制单元里叙述。

后级DC/AC的后级振荡电路是由4个场效应管M1、M2、M3、M4组成的全桥式变换电路。从前级输入的直流电通过M1、M3和M2、M4交替通断工作而完成直流到交流的变化，和前级振荡电路一样，其栅极驱动电路由后级功能模块控制(后级其后有专门叙述)。从DC/AC输出的交流电经滤波电容C7滤波后，就可提供给冰箱上压缩机等交流负载使用。

后级控制单元DR2由一集成模块构成，其型号为：983SINEDB，其16脚与场效应管M₄的栅极连接，14脚与场效应管M₁的栅极连接，12脚与场效应管M₂的栅极连接，11脚与场效应管M₃的栅极连接；15脚与场效应管M₄的漏极和场效应管M₃的源极连接；13脚与场效应管M₁的漏极和场效应管M₂的源极连接；场效应管M₁的漏极和场效应管M₄的源极向压缩机MF提供交流电。该单元还包括从全桥振荡电路中取出的AC输出电压信号作为反馈电压，通过该控制模块第13、15端口输入到该控制模块，通过反馈来实现输出电压稳定的控制。

请参阅图3，图3是本实用新型前级控制单元的功能框图，该前级控制单元DR1由一集成模块构成，该集成模块包括过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路、关断恢复电路、波宽调制电路、延时启动电路以及驱动电路C；电流信号输入到过流比较电路，电源电压信号分别输入到过压保护电路和欠压比较电路；欠压比较电路与关断恢复电路双向连接；从过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路以及延时电路分别输出一信号到波宽调制电路；波宽调制电路输出一信号到驱动电路C，通过驱动电路C的输出驱动前级振荡电路工作。

由于场效应晶体管栅极驱动电流与漏级输出之间存在一定的关系，漏极电流的变化也就反应了栅极输入电流的变化。这样栅极电流信号就转化为一可以比较的电压信号。电流从前级场效应管源级输出经高阻抗线接地后，将电流信号转换为电压信号，再由Is端口输入前级控制单元，在过流比较单元里进行比较，若进入栅极的驱动电流大于所设定域值，则过流比较器会给出一高电平信号，迫使波宽调节器趋于关断状态，故而实现过流保护之功能。

从电源输入端取得的电压信号从电源端口进入前级控制单元，再分为两路，一路经取样后送入过压保护器进行比较，若电源电压幅值超过电压限定值S，则电压保护单元也会给出一高电平信号到波宽调制单元里，迫使波宽调节器关断；另一路被送入欠压比较单元，当电压低于设定值S1时，欠压比较单元会给出一高电平信号至波宽调制单元，使其关断。

当电路因输入电压过低而关断时，欠压比较单元同时给出一电平信号，使恢复起动单元电路工作，而恢复电路工作后，将使得欠压比较单元的取样基准发生变化，即输入电压必须高于某一设定值S3时，由于内部关断的电路才能自行恢复启动，从而进入正常工作。一般设定S3值大于S1值，这样做的目的是为了避免电路在关断电压点处频繁通断，起保护电路各元器件作用。

延时启动单元主要实现压缩机的延时启动功能。由于压缩机工作时，如果突然停止后再启动必须有一定的时间让存留在制冷管道中的液体流回压缩机。否则会很容易导致反向堵塞使压缩机损坏，故而当压缩机因某种原因停止工作后又突然启动时，延时启动单元工作，其通过一电容放电时间来控制晶体管的开关实现压缩机的延时启动。

图4是本实用新型后级控制单元的功能框图，其主要工作原理和前级基本相同，只是在该单元里仅从全桥振荡电路中取出AC输出电压作为反馈电压，通过该反馈来实现输出电压稳定的控制。

后级控制单元DR2由一集成模块构成，其包括一稳压反馈电路、波宽调制电路、变频启动电路、以及驱动电路A、驱动电路B；变频启动电路产生一工作频率到波宽调制电路，波宽调制电路输出两路信号到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，同时其分别输出一反馈信号到稳压反馈电路，该稳压反馈电路输出到波宽调制电路，波宽调制电路将稳压反馈电路输出的信号以及变频启动电路输出的信号一起调制后再分别输出到驱动电路A和驱动电路B，如此循环。

其工作原理是：首先通过选取与波宽调制电路相连接的振荡器(频率调制电路)上的电阻和电容的数值，得到我们要求的输出电压的频率。由于输出脉冲的宽度决定了后级振荡电路场效应管的导通时间，进而影响了输出电压的大小，也即在输出脉冲宽度和输出电压幅值间建立了一定的对应关系，故通过对波宽调制电路输出脉冲宽度的调节，可以实现对输出电压幅值的控制。从波宽调制电路出来的两路控制信号控制驱动电路A和驱动电路B交替工作。当驱动电路A工作时后级振荡电路的场效应管M1和M3导通工作，这样在AC输出端就产生了一正方向的电流；驱动电路B工作时后级振荡电路场效应管M2和M4导通工作，在AC输出端就产生了一负方向的电流。于是直流电就变化成交流电。同时输出电压经AC线送至稳压反馈电路，在该电路里与设定的标准输出电压值相比较，给出一负反馈信号至波宽调制电路，波宽调制电路根据反馈信号自动调节输出脉冲的宽度，从而实现输出电压的稳定。

变频启动电路用来实现冰箱压缩机的变频启动功能。当压缩机电源接通后，变频启动电路首先开始工作，输入电压的频率初值控制为f1，由于在变频启动电路里，电容通过电阻对其放电，经晶体管将电压信号传递给频率控制单元，于是电容上的电压变化就影响了频率控制电压的变化，当电容放电至晶体管关断电压点时，电源频率也变化到稳定工作频率f2，于是变频启动结束。压缩机开始稳定工作。

本实用新型还包括一逆接保护电路，该电路是由二极管D1和熔断器F1组成，当电源导线和车上蓄电池的电极按正确方式接入时，D1反向阻断，电流顺利向后面电路供电。如果不小心将正负极接反，二极管D1正向导通，电流经由D1、F1回流，而不再向后面电路供电，从而起到保护其它电子元件的目的。

本实用新型直流型电冰箱的直流/交流转换及控制保护电路设在电冰箱与电源插口之间，其可设在电冰箱本体内部，也可作为单独部件通过一转接插座与电冰箱连接。与已有技术相比，该技术具有效率高，体积小，低噪声等优点，符合以节约能源为宗旨的绿色家电的潮流，各项指标符合国家标准。另外由于采取变频启动，启动电流被大大降低(低于25A)，故更方便实用。

Claims (8)

1．直流型电冰箱，包括电冰箱本体，其特征在于，还包括一直流/交流转换及控制保护电路；所述的直流/交流转换及控制保护电路包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后级控制电路构成的DC/AC变换电路；

所述的前级滤波电路的输出分别与前级控制单元和前级振荡电路的输入端连接，前级控制单元的输出与前级振荡电路连接，前级振荡电路的输出与变压器初级连接，通过变压器次极的耦合，将已转变的电流能量向后级传递，其中，通过一次级线圈整流后输入到后级振荡电路；通过另一次级线圈整流后输入到后级控制电路，后级控制电路输出到后级振荡电路，最后提供给压缩机工作；压缩机工作情况又反馈到后级控制器。

2．根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于：所述的直流/交流转换及控制保护电路设在电冰箱与电源插口之间，其可设在电冰箱本体内部，也可作为单独部件通过一转接插座与电冰箱连接。

3、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，所述的前级控制单元由一集成模块构成，该集成模块包括一过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路、关断恢复电路、变频启动电路、波宽调制电路、延时启动电路以及驱动电路C；电流信号输入到过流比较电路，电源电压信号分别输入到过压保护电路和欠压比较电路；欠压比较电路与关断恢复电路双向连接；从过流比较电路、欠压比较电路、过压保护电路以及变频启动电路、延时电路分别输出一信号到波宽调制电路；波宽调制电路输出一信号到驱动电路C，通过驱动电路C的输出驱动前级振荡电路工作。

4、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，所述的后级控制单元由一集成模块构成，其包括一稳压反馈电路、波宽调制电路、变频启动电路、以及驱动电路A、驱动电路B；变频启动电路产生一工作频率到波宽调制电路，波宽调制电路输出两路信号到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，同时其分别输出一反馈信号到稳压反馈电路，该稳压反馈电路输出到波宽调制电路，波宽调制电路将稳压反馈电路输出的信号以及变频启动电路输出的信号一起调制后再分别输出到驱动电路A和驱动电路B，如此循环。

5、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，所述的前级振荡电路由两个场效应管组成的推挽电路及一变压器初级构成。

6、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，所述的后级振荡电路由四个场效应管组成的全桥式变换电路组成。

7、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，所述的输入滤波电路由一滤波电容构成。

8、根据权利要求1所述的直流型电冰箱，其特征在于，还包括一逆接保护电路，该逆接保护电路由一个连接在输入滤波电路前的反向二极管构成。

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