專利名稱：通用型電冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電冰箱，尤其涉及一種能夠使用12V/24V蓄電池直流電源或220V/110V市電交流電源的通用型電冰箱，并且具有管理輸入電源的功能。
常規(guī)電冰箱使用220V/110V交流電源(市電)，存在的問題是常規(guī)電冰箱不能用在野外或船、飛機或其它運載工具上。通常汽車上的電源為直流12V/24V電源。現(xiàn)有車用冰箱有半導(dǎo)體制冷和蒸發(fā)式制冷等。但制冷效率低。高效壓縮式冰箱通常采用直流電機，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜通用性差，所以價格很高，壽命較短，難以推廣使用。而通過DC/AC轉(zhuǎn)換器將DC12V/24V直流轉(zhuǎn)換成AC220V/110V交流再使用普通電冰箱。由于啟動電流大(一般超過60A)啟動不可靠，使用場合也受到限制。
為克服上述問題，本實用新型提出了一種能夠使用12V/24V蓄電池直流電源或220V/110V市電交流電源的通用型電冰箱，并且具有管理輸入電源的功能。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的通用型電冰箱，包括箱體，設(shè)在箱體內(nèi)用以放置物品的冷藏柜和/或冷凍柜、冷凍/冷藏的動作和溫度的自動控制器、工作電源、壓縮機、冷凍液以及連接管道，其特點是還包括一交流/直流選擇電路、12V/24V選擇電路、逆變電源；所述的交流/直流選擇電路的輸入端與220V/110V交流電或12V/24V直流電的電源輸出連接，經(jīng)交流/直流選擇電路判斷選擇后分成兩路輸出，一路輸出交流電220V/110V與壓縮機連接，另一路輸出直流電12V/24V，再經(jīng)12V/24V判斷電路判斷后輸出到逆變電源，逆變電源的輸出與壓縮機連接。
上述通用型電冰箱，其中，所述的交流/直流選擇電路是一個交流/直流識別轉(zhuǎn)換電路，由繼電器KD1構(gòu)成。
上述通用型電冰箱，其中，所述的12V/24V選擇電路包括12V/24V直流電源、穩(wěn)壓管Z、半壓電路、繼電器KD2。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源包括直流電源、逆接保護電路、濾波電路、前級控制電路、前級振蕩電路、一變壓器、整流選擇電路、整流電路、后級振蕩電路、后極控制電路、交流輸出；所述的直流電源與逆接保護電路連接，逆接保護電路的輸出與濾波電路連接，其一路輸出到前級控制電路，另一路輸出到前級振蕩電路，同時前級控制電路輸出到前級振蕩電路，并經(jīng)變壓器線圈耦合至整流選擇電路，再經(jīng)整流電路輸出到后級振蕩電路，同時后級控制電路接收到交流輸出后輸?shù)胶蠹壵袷庪娐?，再控制輸出交流電到壓縮機。
上述通用型電冰箱，其中，所述的220V交流電源與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接；110V交流電壓與工作電壓為110V交流電的壓縮機連接，或通過升壓到220V交流電與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源中的連接保護電路由二極管D1和熔斷器F1構(gòu)成。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源中的前級振蕩電路主要由推挽式他勵變換電路組成，該推挽式他勵變換電路包括一對場效應(yīng)管Q1,Q2和其輸出連接的變壓器T1初級線圈T11。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源中的后即DC/AC逆變電路由四個場效應(yīng)長M1、M2、M3、M4組成的全橋式變換電路構(gòu)成。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源中的前級控制電路由型號為982SINEDB的集成模塊構(gòu)成。
上述通用型電冰箱，其中，所述的逆變電源中的后級控制電路由型號為983SINEDB的集成模塊構(gòu)成。
由于本實用新型采用了以上的技術(shù)措施，能夠使用12V/24V蓄電池直流電源或220V/110V市電交流電源的通用型電冰箱，其在沒有交流電源的地方，可以將采用分離的半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)換器與冰箱連接，將12V/24V直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源，或?qū)⒃撧D(zhuǎn)換器直接裝在冰箱中使用。本實用新型通用型電冰箱使用半導(dǎo)體器件耗電少，熱能耗低，直流電池的使用壽命長。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖進一步給出。


圖1是本實用新型的電原理方框圖。
圖2是本實用新型的逆變電源電路方框圖。
圖3是本實用新型的交/直流選擇電路示意圖。
圖4是本實用新型的12V/24V判斷電路示意圖。
圖5是前極控制模塊部分方框功能圖。
圖6是前極控制模塊部分方框功能圖。
圖7是本實用新型的逆變電源電路原理圖。
請參閱附圖。
本實用新型通用型電冰箱，包括箱體，設(shè)在箱體內(nèi)用以放置物品的冷藏柜和/或冷凍柜、冷凍/冷藏的動作和溫度的自動控制器、工作電源、壓縮機、冷凍液以及連接管道。還包括一交流/直流選擇電路、12V/24V選擇電路、逆變電源；所述的交流/直流選擇電路的輸入端與220V/110V交流電或12V/24V直流電的電源輸出連接，經(jīng)交流/直流選擇電路判斷選擇后分成兩路輸出，一路輸出交流電220V/110V與壓縮機連接，另一路輸出直流電12V/24V，再經(jīng)12V/24V判斷電路判斷后輸出到逆變電源，逆變電源的輸出與壓縮機連接。
所述的220V交流電源與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接；110V交流電壓與工作電壓為110V交流電的壓縮機連接，或通過升壓到220V交流電與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接。
直流/交流選擇電路如圖3所示，圖中通過繼電器KD1作為直流/交流轉(zhuǎn)換的執(zhí)行部件，其控制線圈由220V/110V市電提供電源。在直流情況下(沒有接通市電時)，其控制開關(guān)處于逆變電源端，壓縮機的電源由逆變電源提供。在接通市電的情況下，繼電器KD1的控制線圈接通，其控制開關(guān)動作，從逆變電源端滑向市電電源端，壓縮機和逆變電源斷開而和市電電源聯(lián)結(jié)，于是壓縮機直接由市電供電。本實施例是通過繼電器KD1作為直流/交流轉(zhuǎn)換的執(zhí)行部件，其控制線圈接入220V/110V市電。壓縮機和交流市電通過其一對常開觸點KD11連接，壓縮機和逆變電源通過一對常閉觸點KD12連接。在正常情況下(沒有接通市電時)，其控制開關(guān)KD12接通，壓縮機的電源由逆變電源提供。在接通市電的情況下，繼電器KD1的控制線圈接通電源，其控制開關(guān)動作，其控制開關(guān)KD11接通，其控制開關(guān)KD12斷開，壓縮機和逆變電源斷開而和市電電源聯(lián)結(jié)，于是壓縮機直接由市電供電。
12V/24V直流判斷電路如圖4所示。所述的12V/24V選擇電路包括通過繼電器KD2作為12V/24V直流轉(zhuǎn)換執(zhí)行部件，繼電器KD2的控制線圈的一端通過穩(wěn)壓管Z接入直流電源正端，另一端接入電源負(fù)端，穩(wěn)壓管Z的基準(zhǔn)電壓選為17V，即只有直流電源電壓高于17V時，才會有電流通過。在電壓低于17V時，相當(dāng)于斷開狀態(tài)。其常閉觸點KD21直接連接直流電源正極到逆變電源的控制電路，其常開觸點KD22通過一半壓電路連接直流電源正極到逆變電源的控制電路。還有一對常閉觸點KD2-3位于圖7逆變電源原理圖中，控制前極震蕩輸出交流的整流方式，以及是否倍壓。在正常情況下(即12V直流供電時)，繼電器KD2之控制開關(guān)KD21閉合，KD22打開，KD2-3閉合。直流電源直接為逆變電路單元之控制電路提供12V直流電源，作為其控制電路的采樣參考。同時使逆變電源電路中整流控制開關(guān)KD2-3處于閉合狀態(tài)，即采用半波整流方式，同時倍壓電路也開始工作，使得逆變電源中前極震蕩后的交流電經(jīng)半波整流倍壓后以150V直流輸出供后極變換用。當(dāng)直流電源以24V供電時，即輸入直流電壓高于17V時，有電流通過穩(wěn)壓管Z，繼電器KD2控制線圈接通，繼電器KD2動作，繼電器KD2之控制開關(guān)KD21打開，KD22閉合，KD2-3打開。半壓電路單元被接通工作，24V直流電以半壓方式輸出，(半壓電路由分壓電阻構(gòu)成，是已有技術(shù)，不再贅述。)依舊向逆變電路單元之控制電路提供12V直流電源，作為其控制電路的采樣參考。同時使逆變電源電路中整流控制開關(guān)處于打開狀態(tài)，即采用全波整流方式，同時倍壓電路停止工作，使從變壓器次極線圈偶合的電流經(jīng)全波整流后依舊以150V直流輸出供后極變換用。
在變換器的前級使用高頻變換原理，直接把12V直流升至150V直流；B、以前級輸出電壓再經(jīng)DC/AC后級變換產(chǎn)生220V50Hz/110V60Hz穩(wěn)定交流電提供給壓縮機等交流負(fù)載使用。
逆變電源原理方框圖如圖2所示，所述的逆變電源包括直流電源、逆接保護電路、濾波電路、前級控制電路、前級振蕩電路、一變壓器、整流選擇電路、整流電路、后級振蕩電路、后極控制電路、交流輸出；所述的直流電源與逆接保護電路連接，逆接保護電路的輸出與濾波電路連接，其一路輸出到前級控制電路，另一路輸出到前級振蕩電路，同時前級控制電路輸出到前級振蕩電路，并經(jīng)變壓器線圈耦合至整流選擇電路，再經(jīng)整流電路輸出到后級振蕩電路，同時后級控制電路接收到交流輸出后輸?shù)胶蠹壵袷庪娐?，再控制輸出交流電到壓縮機。
圖7是逆變電源主電路原理圖。逆接保護部分是由二極管D1和熔斷器F1組成，當(dāng)電源導(dǎo)線和車上蓄電池的電極按正確方式接入時，D1反向阻斷，電流順利向后面電路供電。如果不小心將正負(fù)極接反，二極管D1正向?qū)ǎ娏鹘?jīng)由D1、F1回流，F(xiàn)1在大電流通過時，很快熔斷，切斷電路供電，從而起到保護其它電子元件的目的。
電源濾波部分E1的作用是對來自12V汽車電源的尖峰干擾脈沖進行平滑濾波，為DC-DC轉(zhuǎn)換器，提供質(zhì)量較好的直流電。其一是防止輸入電源竄入噪聲，其二是抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲反饋到輸入電源。
前級振蕩電路主要由推挽式他勵變換電路組成，現(xiàn)對其工作過程敘述如下。變換的核心部分是由兩個MOSFET場效應(yīng)管Q1、Q2和變壓器T1的初級線圈T11構(gòu)成的推挽式他勵變換器。其中功率MOSFET場效應(yīng)管是單極型器件，是靠利用多數(shù)載流子傳導(dǎo)電流的，沒有載流子蓄積而產(chǎn)生的延遲時間，開關(guān)響應(yīng)速度快，開關(guān)時間短。
本實用新型在該電路的整流電路后增加了一整流方式選擇開關(guān)KD2-3，由其打開或關(guān)閉來分別控制其處于全波整流或半波整流的位置。
前極振蕩電路的場效應(yīng)管Q1和Q2受來自前極控制模塊送來的驅(qū)動信號控制而作交替通斷工作。任一場效應(yīng)管導(dǎo)通時都給變壓器次級側(cè)線圈提供負(fù)載功率，C2主要起到對電路中噪聲電壓的吸納作用。當(dāng)從前極控制模塊14腳輸出高電平信號，而13腳輸出低電平時Q1進入導(dǎo)通而Q2截止，電流由電池正極經(jīng)變壓器中心抽頭、變壓器初級線圈上部及場效應(yīng)管Q1組成電流回路自下往上流動，這樣變壓器次級線圈也產(chǎn)生一自下往上的電流。但隨后從前極控制模塊14和13腳輸出脈沖出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，即14腳輸出低電平，而13腳變?yōu)楦唠娖?。此時Q1進入截止而Q2導(dǎo)通，電流將從電池正極流出經(jīng)變壓器中心抽頭，經(jīng)主線圈下部及Q2組成電流回路自上往下流動。同樣在變壓器次級輸出端也產(chǎn)生了一自上往下流動的電流。這樣在變壓器輸出端電流方向就發(fā)生了一次變化，隨著Q1、Q2的交替通斷，在變壓輸出端的電流也交替地變化，于是就完成了從直流到交流一個周期的變化。通過變壓器次級線圈的藕合，把已經(jīng)轉(zhuǎn)變的電流能量繼續(xù)往后傳遞。通過次級線圈T12直接整流濾波后提供給后級逆變振蕩電路。
后級DC/AC逆變部分是由4個場效應(yīng)管M1、M2、M3、M4組成的全橋式變換電路。從前級輸入的直流電通過M1、M3和M2、M4交替通斷工作而完成直流到交流的變化，和前級逆變電路一樣，其柵極驅(qū)動電路由后極控制模塊控制(后極控制模塊其后有專門敘述)。從DC/AC輸出的交流電經(jīng)濾波電容C7濾波后，就可提供給冰箱上壓縮機等交流負(fù)載使用。
前極控制模塊部分本請人已在申請?zhí)枮?0218853.8的申請文件中詳細(xì)敘述，在此不再贅述(其功能方框圖如5所示)。前極控制模塊的型號是982SINEDB，其工作時的工作頻率由和振蕩器相接的定時元件電阻和電容的數(shù)值決定。通過對電阻和電容的數(shù)值的選擇可以獲得我們要求的頻率，一旦定時元件固定后，輸出信號的工作頻率也固定不變了。
在圖7中，電流從前級場效應(yīng)管漏級輸出經(jīng)電阻取樣線Rg取樣轉(zhuǎn)換成電壓信號后，再從前極控制模塊第15端口輸入前極控制模塊，在過流比較單元里和基準(zhǔn)電壓進行比較，若進入柵極的驅(qū)動電流大于所設(shè)定域值，則過流比較器會給出一高電平信號，迫使波寬調(diào)節(jié)器趨于關(guān)斷狀態(tài)，故而實現(xiàn)過流保護之功能。
從電源輸入端取得的電壓信號由前極控制模塊第3端口進入前極控制模塊，再分為兩路，一路經(jīng)取樣后送入過壓保護單元進行比較，若電源電壓幅值超過電壓限定值S，則電壓保護單元也會給出一高電平信號到波寬調(diào)制單元里，迫使波寬調(diào)節(jié)器關(guān)斷；另一路被送入欠壓比較單元，當(dāng)電壓低于設(shè)定值S1時，欠壓比較單元會給出一高電平信號至波寬調(diào)制單元，使其關(guān)斷。
當(dāng)電路因輸入電壓過低而關(guān)斷時，欠壓比較單元同時給出一電平信號，使恢復(fù)起動單元電路工作，而恢復(fù)電路工作后，將使得欠壓比較單元的比較基準(zhǔn)發(fā)生變化，即輸入電壓必須高于某一設(shè)定值S3時，內(nèi)部關(guān)斷的電路才能自行恢復(fù)啟動，從而進入正常工作。一般設(shè)定S3值大于S1值，這樣做的目的是為了避免電路在關(guān)斷電壓點處頻繁通斷，起保護電路各元器件作用。
前極控制模塊中的延時啟動單元主要實現(xiàn)壓縮機的延時啟動功能。由于壓縮機工作時，如果突然停止后再啟動必須有一定的時間讓存留在制冷管道中的液體流回壓縮機。否則會導(dǎo)致制冷管道反向堵塞，使壓縮機損壞。故而當(dāng)壓縮機因某種原因停止工作后又突然啟動時，延時啟動單元將會工作，其工作是通過一電容從飽和電壓經(jīng)放電降至控制晶體管關(guān)斷點處的時間作為延時時間。通過控制晶體管的開關(guān)實現(xiàn)壓縮機的啟動。
后極控制模塊主要工作原理和前極控制模塊基本相似。本請人已在申請?zhí)枮?0218853.8的申請文件中詳細(xì)敘述，在此不再贅述(其功能方框圖如6所示)。后極控制模塊的型號是983SINEDB，通過其第11,12,14,16端口發(fā)出控制脈沖控制場效應(yīng)管M1,M2,M3,M4的導(dǎo)通與關(guān)斷。只是在該單元里僅從全橋振蕩電路中取出AC輸出電壓信號作為反饋電壓，通過后極控制模塊第13,15端口輸入后極控制模塊，通過反饋來實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的控制。
首先通過選取與波寬調(diào)制單元相聯(lián)接的振蕩器上的電阻和電容的數(shù)值，得到我們要求的輸出電壓的頻率。由于輸出脈沖的寬度決定了場效應(yīng)管的導(dǎo)通時間，進而影響了輸出電壓的大小，也即在輸出脈沖寬度和輸出電壓幅值間建立了一定的對應(yīng)關(guān)系。故通過對波寬調(diào)制單元輸出脈沖寬度的調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)對輸出電壓幅值的控制。從波寬調(diào)制單元出來的兩路控制信號控制驅(qū)動電路A和驅(qū)動電路B交替工作。當(dāng)驅(qū)動電路A工作時場效應(yīng)管M1和M3導(dǎo)通工作，這樣在AC輸出端就產(chǎn)生了一正方向的電流。驅(qū)動電路B工作時場效應(yīng)管M2和M4導(dǎo)通工作，在AC輸出端就產(chǎn)生了一負(fù)方向的電流。于是直流電就變化成交流電。同時輸出電壓經(jīng)AC線送至穩(wěn)壓反饋單元，在該單元里與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓值相比較，給出一負(fù)反饋信號至波寬調(diào)制單元，波寬調(diào)制單元根據(jù)反饋信號自動調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度，從而實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。
變頻啟動單元用來實現(xiàn)冰箱壓縮機的變頻啟動功能。當(dāng)壓縮機電源接通后，變頻啟動單元首先開始工作，設(shè)輸入電壓的頻率初值控制為f1，由于在變頻啟動單元里，利用電容C通過電阻R對其放電，電容在放電的過程中，其電壓也隨著蓄積電荷減少而不斷降低，經(jīng)晶體管N將電壓信號放大后傳遞給頻率控制單元，頻率控制單元根據(jù)輸入的電壓信號決定輸出電源的頻率。于是電容E上的電壓變化就影響了頻率控制電壓的變化，當(dāng)電容E放電致晶體管N關(guān)斷電壓點時，電源頻率也變化到穩(wěn)定工作頻率f2，于是變頻啟動結(jié)束。壓縮機開始穩(wěn)定工作。故適當(dāng)選擇電容和電阻值就可以做到控制變頻啟動的時間以及頻率隨時間變化的關(guān)系。
本實用新型電冰箱采用了在計算機以及電視領(lǐng)域廣泛使用的開關(guān)電源高頻轉(zhuǎn)換以及變頻啟動技術(shù)。與傳統(tǒng)變壓器變換相比，該技術(shù)具有效率高，體積小，無噪聲等優(yōu)點，符合以節(jié)約能源為宗旨的綠色家電的潮流。另外由于采取變頻啟動，啟動電流被大大降低(低于20A)，故更方便使用。
權(quán)利要求1.通用型電冰箱，包括箱體，設(shè)在箱體內(nèi)用以放置物品的冷藏柜和/或冷凍柜、冷凍/冷藏的動作和溫度的自動控制器、工作電源、壓縮機、冷凍液以及連接管道，其特征在于還包括一交流/直流選擇電路、12V/24V選擇電路、逆變電源；所述的交流/直流選擇電路的輸入端與220V/110V交流電或12V/24V直流電的電源輸出連接，經(jīng)交流/直流選擇電路判斷選擇后分成兩路輸出，一路輸出交流電220V/110V與壓縮機連接，另一路輸出直流電12V/24V，再經(jīng)12V/24V判斷電路判斷后輸出到逆變電源，逆變電源的輸出與壓縮機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的交流/直流選擇電路是一個交流/直流識別轉(zhuǎn)換電路，由繼電器KD1構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的12V/24V選擇電路包括12V/24V直流電源、穩(wěn)壓管Z、半壓電路、繼電器KD2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源包括直流電源、逆接保護電路、濾波電路、前級控制電路、前級振蕩電路、一變壓器、整流選擇電路、整流電路、后級振蕩電路、后極控制電路、交流輸出；所述的直流電源與逆接保護電路連接，逆接保護電路的輸出與濾波電路連接，其一路輸出到前級控制電路，另一路輸出到前級振蕩電路，同時前級控制電路輸出到前級振蕩電路，并經(jīng)變壓器線圈耦合至整流選擇電路，再經(jīng)整流電路輸出到后級振蕩電路，同時后級控制電路接收到交流輸出后輸?shù)胶蠹壵袷庪娐罚倏刂戚敵鼋涣麟姷綁嚎s機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的220V交流電源與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接；110V交流電壓與工作電壓為110V交流電的壓縮機連接，或通過升壓到220V交流電與工作電壓為220V交流電的壓縮機連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源中的逆接保護電路由二極管D1和熔斷器F1構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源中的前級振蕩電路主要由推挽式他勵變換電路組成，該推挽式他勵變換電路包括一對場效應(yīng)管Q1,Q2和其輸出連接的變壓器T1初級線圈T11。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源中的后極DC/AC逆變電路由四個場效應(yīng)長M1、M2、M3、M4組成的全橋式變換電路構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源中的前級控制電路由型號為982SINEDB的集成模塊構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電冰箱，其特征在于，所述的逆變電源中的后級控制電路由型號為983SINEDB的集成模塊構(gòu)成。
專利摘要通用型電冰箱,包括:箱體,設(shè)在箱體內(nèi)用以放置物品的冷藏柜和/或冷凍柜、冷凍/冷藏的動作和溫度的自動控制器、工作電源、壓縮機、冷凍液以及連接管道,其特點是:還包括一交流/直流選擇電路、12V/24V選擇電路、逆變電源;經(jīng)交流/直流選擇電路判斷選擇后分成兩路輸出,一路輸出交流電220V/110V與壓縮機連接,另一路輸出直流電12V/24V,再經(jīng)12V/24V判斷電路判斷后輸出到逆變電源,與壓縮機連接。能夠使用12V/24V蓄電池直流電源或220V/110V交流電源的啟動和使用電冰箱,擴大使用的場合。
文檔編號F25D29/00GK2456117SQ0026849
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者洪偉弼 申請人:上海紐?？怂蛊嚺浼邢薰?br>