CN2456117Y - 通用型电冰箱 - Google Patents
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通用型电冰箱,包括:箱体,设在箱体内用以放置物品的冷藏柜和/或冷冻柜、冷冻/冷藏的动作和温度的自动控制器、工作电源、压缩机、冷冻液以及连接管道,其特点是:还包括一交流/直流选择电路、12V/24V选择电路、逆变电源;经交流/直流选择电路判断选择后分成两路输出,一路输出交流电220V/110V与压缩机连接,另一路输出直流电12V/24V,再经12V/24V判断电路判断后输出到逆变电源,与压缩机连接。能够使用12V/24V蓄电池直流电源或220V/110V交流电源的启动和使用电冰箱,扩大使用的场合。
Description
本实用新型涉及一种电冰箱，尤其涉及一种能够使用12V/24V蓄电池直流电源或220V/110V市电交流电源的通用型电冰箱，并且具有管理输入电源的功能。
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/24V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/24V直流转换成AC220V/110V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，使用场合也受到限制。
为克服上述问题，本实用新型提出了一种能够使用12V/24V蓄电池直流电源或220V/110V市电交流电源的通用型电冰箱，并且具有管理输入电源的功能。
本实用新型的目的是这样实现的：通用型电冰箱，包括：箱体，设在箱体内用以放置物品的冷藏柜和/或冷冻柜、冷冻/冷藏的动作和温度的自动控制器、工作电源、压缩机、冷冻液以及连接管道，其特点是：还包括一交流/直流选择电路、12V/24V选择电路、逆变电源；所述的交流/直流选择电路的输入端与220V/110V交流电或12V/24V直流电的电源输出连接，经交流/直流选择电路判断选择后分成两路输出，一路输出交流电220V/110V与压缩机连接，另一路输出直流电12V/24V，再经12V/24V判断电路判断后输出到逆变电源，逆变电源的输出与压缩机连接。
上述通用型电冰箱，其中，所述的交流/直流选择电路是一个交流/直流识别转换电路，由继电器KD1构成。
上述通用型电冰箱，其中，所述的12V/24V选择电路包括：12V/24V直流电源、稳压管Z、半压电路、继电器KD2。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源包括直流电源、逆接保护电路、滤波电路、前级控制电路、前级振荡电路、一变压器、整流选择电路、整流电路、后级振荡电路、后极控制电路、交流输出；所述的直流电源与逆接保护电路连接，逆接保护电路的输出与滤波电路连接，其一路输出到前级控制电路，另一路输出到前级振荡电路，同时前级控制电路输出到前级振荡电路，并经变压器线圈耦合至整流选择电路，再经整流电路输出到后级振荡电路，同时后级控制电路接收到交流输出后输到后级振荡电路，再控制输出交流电到压缩机。
上述通用型电冰箱，其中，所述的220V交流电源与工作电压为220V交流电的压缩机连接；110V交流电压与工作电压为110V交流电的压缩机连接，或通过升压到220V交流电与工作电压为220V交流电的压缩机连接。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源中的连接保护电路由二极管D1和熔断器F1构成。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源中的前级振荡电路主要由推挽式他励变换电路组成，该推挽式他励变换电路包括：一对场效应管Q1,Q2和其输出连接的变压器T1初级线圈T11。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源中的后即DC/AC逆变电路由四个场效应长M1、M2、M3、M4组成的全桥式变换电路构成。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源中的前级控制电路由型号为982SINEDB的集成模块构成。
上述通用型电冰箱，其中，所述的逆变电源中的后级控制电路由型号为983SINEDB的集成模块构成。
由于本实用新型采用了以上的技术措施，能够使用12V/24V蓄电池直流电源或220V/110V市电交流电源的通用型电冰箱，其在没有交流电源的地方，可以将采用分离的半导体器件转换器与冰箱连接，将12V/24V直流电源转换成交流电源，或将该转换器直接装在冰箱中使用。本实用新型通用型电冰箱使用半导体器件耗电少，热能耗低，直流电池的使用寿命长。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型的电原理方框图。
图2是本实用新型的逆变电源电路方框图。
图3是本实用新型的交/直流选择电路示意图。
图4是本实用新型的12V/24V判断电路示意图。
图5是前极控制模块部分方框功能图。
图6是前极控制模块部分方框功能图。
图7是本实用新型的逆变电源电路原理图。
请参阅附图。
本实用新型通用型电冰箱，包括：箱体，设在箱体内用以放置物品的冷藏柜和/或冷冻柜、冷冻/冷藏的动作和温度的自动控制器、工作电源、压缩机、冷冻液以及连接管道。还包括一交流/直流选择电路、12V/24V选择电路、逆变电源；所述的交流/直流选择电路的输入端与220V/110V交流电或12V/24V直流电的电源输出连接，经交流/直流选择电路判断选择后分成两路输出，一路输出交流电220V/110V与压缩机连接，另一路输出直流电12V/24V，再经12V/24V判断电路判断后输出到逆变电源，逆变电源的输出与压缩机连接。
所述的220V交流电源与工作电压为220V交流电的压缩机连接；110V交流电压与工作电压为110V交流电的压缩机连接，或通过升压到220V交流电与工作电压为220V交流电的压缩机连接。
直流/交流选择电路如图3所示，图中通过继电器KD1作为直流/交流转换的执行部件，其控制线圈由220V/110V市电提供电源。在直流情况下(没有接通市电时)，其控制开关处于逆变电源端，压缩机的电源由逆变电源提供。在接通市电的情况下，继电器KD1的控制线圈接通，其控制开关动作，从逆变电源端滑向市电电源端，压缩机和逆变电源断开而和市电电源联结，于是压缩机直接由市电供电。本实施例是通过继电器KD1作为直流/交流转换的执行部件，其控制线圈接入220V/110V市电。压缩机和交流市电通过其一对常开触点KD11连接，压缩机和逆变电源通过一对常闭触点KD12连接。在正常情况下(没有接通市电时)，其控制开关KD12接通，压缩机的电源由逆变电源提供。在接通市电的情况下，继电器KD1的控制线圈接通电源，其控制开关动作，其控制开关KD11接通，其控制开关KD12断开，压缩机和逆变电源断开而和市电电源联结，于是压缩机直接由市电供电。
12V/24V直流判断电路如图4所示。所述的12V/24V选择电路包括：通过继电器KD2作为12V/24V直流转换执行部件，继电器KD2的控制线圈的一端通过稳压管Z接入直流电源正端，另一端接入电源负端，稳压管Z的基准电压选为17V，即只有直流电源电压高于17V时，才会有电流通过。在电压低于17V时，相当于断开状态。其常闭触点KD21直接连接直流电源正极到逆变电源的控制电路，其常开触点KD22通过一半压电路连接直流电源正极到逆变电源的控制电路。还有一对常闭触点KD2-3位于图7逆变电源原理图中，控制前极震荡输出交流的整流方式，以及是否倍压。在正常情况下(即12V直流供电时)，继电器KD2之控制开关KD21闭合，KD22打开，KD2-3闭合。直流电源直接为逆变电路单元之控制电路提供12V直流电源，作为其控制电路的采样参考。同时使逆变电源电路中整流控制开关KD2-3处于闭合状态，即采用半波整流方式，同时倍压电路也开始工作，使得逆变电源中前极震荡后的交流电经半波整流倍压后以150V直流输出供后极变换用。当直流电源以24V供电时，即输入直流电压高于17V时，有电流通过稳压管Z，继电器KD2控制线圈接通，继电器KD2动作，继电器KD2之控制开关KD21打开，KD22闭合，KD2-3打开。半压电路单元被接通工作，24V直流电以半压方式输出，(半压电路由分压电阻构成，是已有技术，不再赘述。)依旧向逆变电路单元之控制电路提供12V直流电源，作为其控制电路的采样参考。同时使逆变电源电路中整流控制开关处于打开状态，即采用全波整流方式，同时倍压电路停止工作，使从变压器次极线圈偶合的电流经全波整流后依旧以150V直流输出供后极变换用。
在变换器的前级使用高频变换原理，直接把12V直流升至150V直流；B、以前级输出电压再经DC/AC后级变换产生220V50Hz/110V60Hz稳定交流电提供给压缩机等交流负载使用。
逆变电源原理方框图如图2所示，所述的逆变电源包括直流电源、逆接保护电路、滤波电路、前级控制电路、前级振荡电路、一变压器、整流选择电路、整流电路、后级振荡电路、后极控制电路、交流输出；所述的直流电源与逆接保护电路连接，逆接保护电路的输出与滤波电路连接，其一路输出到前级控制电路，另一路输出到前级振荡电路，同时前级控制电路输出到前级振荡电路，并经变压器线圈耦合至整流选择电路，再经整流电路输出到后级振荡电路，同时后级控制电路接收到交流输出后输到后级振荡电路，再控制输出交流电到压缩机。
图7是逆变电源主电路原理图。逆接保护部分是由二极管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，F1在大电流通过时，很快熔断，切断电路供电，从而起到保护其它电子元件的目的。
电源滤波部分E1的作用是对来自12V汽车电源的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。其一是防止输入电源窜入噪声，其二是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，现对其工作过程叙述如下。变换的核心部分是由两个MOSFET场效应管Q1、Q2和变压器T1的初级线圈T11构成的推挽式他励变换器。其中功率MOSFET场效应管是单极型器件，是靠利用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，开关响应速度快，开关时间短。
本实用新型在该电路的整流电路后增加了一整流方式选择开关KD2-3，由其打开或关闭来分别控制其处于全波整流或半波整流的位置。
前极振荡电路的场效应管Q1和Q2受来自前极控制模块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，C2主要起到对电路中噪声电压的吸纳作用。当从前极控制模块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。但随后从前极控制模块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。通过次级线圈T12直接整流滤波后提供给后级逆变振荡电路。
后级DC/AC逆变部分是由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，和前级逆变电路一样，其栅极驱动电路由后极控制模块控制(后极控制模块其后有专门叙述)。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。
前极控制模块部分本请人已在申请号为00218853.8的申请文件中详细叙述，在此不再赘述(其功能方框图如5所示)。前极控制模块的型号是982SINEDB，其工作时的工作频率由和振荡器相接的定时元件电阻和电容的数值决定。通过对电阻和电容的数值的选择可以获得我们要求的频率，一旦定时元件固定后，输出信号的工作频率也固定不变了。
在图7中，电流从前级场效应管漏级输出经电阻取样线Rg取样转换成电压信号后，再从前极控制模块第15端口输入前极控制模块，在过流比较单元里和基准电压进行比较，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由前极控制模块第3端口进入前极控制模块，再分为两路，一路经取样后送入过压保护单元进行比较，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比较基准发生变化，即输入电压必须高于某一设定值S3时，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。
前极控制模块中的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。否则会导致制冷管道反向堵塞，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，延时启动单元将会工作，其工作是通过一电容从饱和电压经放电降至控制晶体管关断点处的时间作为延时时间。通过控制晶体管的开关实现压缩机的启动。
后极控制模块主要工作原理和前极控制模块基本相似。本请人已在申请号为00218853.8的申请文件中详细叙述，在此不再赘述(其功能方框图如6所示)。后极控制模块的型号是983SINEDB，通过其第11,12,14,16端口发出控制脉冲控制场效应管M1,M2,M3,M4的导通与关断。只是在该单元里仅从全桥振荡电路中取出AC输出电压信号作为反馈电压，通过后极控制模块第13,15端口输入后极控制模块，通过反馈来实现输出电压稳定的控制。
首先通过选取与波宽调制单元相联接的振荡器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。故通过对波宽调制单元输出脉冲宽度的调节，可以实现对输出电压幅值的控制。从波宽调制单元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线送至稳压反馈单元，在该单元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单元，波宽调制单元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。
变频启动单元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，变频启动单元首先开始工作，设输入电压的频率初值控制为f1，由于在变频启动单元里，利用电容C通过电阻R对其放电，电容在放电的过程中，其电压也随着蓄积电荷减少而不断降低，经晶体管N将电压信号放大后传递给频率控制单元，频率控制单元根据输入的电压信号决定输出电源的频率。于是电容E上的电压变化就影响了频率控制电压的变化，当电容E放电致晶体管N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。故适当选择电容和电阻值就可以做到控制变频启动的时间以及频率随时间变化的关系。
本实用新型电冰箱采用了在计算机以及电视领域广泛使用的开关电源高频转换以及变频启动技术。与传统变压器变换相比，该技术具有效率高，体积小，无噪声等优点，符合以节约能源为宗旨的绿色家电的潮流。另外由于采取变频启动，启动电流被大大降低(低于20A)，故更方便使用。
Claims (10)
1、通用型电冰箱，包括：箱体，设在箱体内用以放置物品的冷藏柜和/或冷冻柜、冷冻/冷藏的动作和温度的自动控制器、工作电源、压缩机、冷冻液以及连接管道，其特征在于：还包括一交流/直流选择电路、12V/24V选择电路、逆变电源；所述的交流/直流选择电路的输入端与220V/110V交流电或12V/24V直流电的电源输出连接，经交流/直流选择电路判断选择后分成两路输出，一路输出交流电220V/110V与压缩机连接，另一路输出直流电12V/24V，再经12V/24V判断电路判断后输出到逆变电源，逆变电源的输出与压缩机连接。
2、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的交流/直流选择电路是一个交流/直流识别转换电路，由继电器KD1构成。
3、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的12V/24V选择电路包括：12V/24V直流电源、稳压管Z、半压电路、继电器KD2。
4、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源包括直流电源、逆接保护电路、滤波电路、前级控制电路、前级振荡电路、一变压器、整流选择电路、整流电路、后级振荡电路、后极控制电路、交流输出；所述的直流电源与逆接保护电路连接，逆接保护电路的输出与滤波电路连接，其一路输出到前级控制电路，另一路输出到前级振荡电路，同时前级控制电路输出到前级振荡电路，并经变压器线圈耦合至整流选择电路，再经整流电路输出到后级振荡电路，同时后级控制电路接收到交流输出后输到后级振荡电路，再控制输出交流电到压缩机。
5、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的220V交流电源与工作电压为220V交流电的压缩机连接；110V交流电压与工作电压为110V交流电的压缩机连接，或通过升压到220V交流电与工作电压为220V交流电的压缩机连接。
6、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源中的逆接保护电路由二极管D1和熔断器F1构成。
7、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源中的前级振荡电路主要由推挽式他励变换电路组成，该推挽式他励变换电路包括：一对场效应管Q1,Q2和其输出连接的变压器T1初级线圈T11。
8、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源中的后极DC/AC逆变电路由四个场效应长M1、M2、M3、M4组成的全桥式变换电路构成。
9、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源中的前级控制电路由型号为982SINEDB的集成模块构成。
10、根据权利要求1所述的通用型电冰箱，其特征在于，所述的逆变电源中的后级控制电路由型号为983SINEDB的集成模块构成。
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