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1.5 变频电冰箱的工作流程

图1-36所示为变频电冰箱的整机电路结构图。交流220V经过滤波器为电冰箱的电路供电。电冰箱中的很多电路和组件需要不同的电压,其中主控电路和接口电路需要直流低压,而变频模块则需要直流高压,还有一些器件则需要交流220V供电。交流输入电路将220V电压经过整流滤波处理后,分别为主控电路板和变频模块供电。交流220V电源送到主控电路板后,由电源供电电路为主控电路提供直流低压电压。而交流输入电路则通过其内部的元器件将交流220V整流成+300V为变频模块供电。

图1-36 变频电冰箱的整机电路结构图

工作时,用户通过电路板为主控电路输入人工指令,主控电路中的微处理器接收到指令后,除了对变温室、冷藏室等电风扇电动机、风门加热丝等发出工作指令外,还将工作指令输入到变频模块中,对变频驱动电路发出控制信号。此时,电冰箱的工作状态也由通信电路返送回微处理器中,微处理器再将工作状态显示出来。

1.5.1 主控电路板电源电路的工作流程

图1-37所示为主控电路板电源电路的原理图。开关电源是为微处理器及外围电路提供直流电压的电路。交流220V经桥式整流电路输出的+300V为开关电源供电。直流300V电压经电容器 E202、E201 等滤波后,再经开关变压器 T1 的初级绕组加到开关晶体管MOS200的漏极,同时+300V经启动电阻器为开关振荡电路IC201的供电端。

图1-37 主控电路板电源电路的原理图

开关振荡集成电路便开始工作,通过⑤脚为开关晶体管MOS200提供驱动脉冲信号,控制开关晶体管工作在开关状态,开关变压器的初级绕组有开关电流流过,次级绕组输出经整流滤波后分别输出+16V、+5V、+12V的电压。

其中,IC203、D206、R225、C205构成了电压负反馈电路,当输出的电压变化时,光电耦合器IC203中的发光二极管发光强度会发生变化,使开光振荡集成电路中的②脚输入的电压值发生变化,形成负反馈回路,达到稳压的目的。

1.5.2 继电器控制电路的工作流程

电冰箱中大部分的器件由继电器控制电路进行启/停控制,而继电器则主要由继电器控制电路控制,图1-38所示为继电器控制电路原理图。

图1-38 继电器控制电路原理图

微处理器将控制信号经由指令扩展接口电路IC5、IC6的11脚、12脚输入控制信号,由IC5、IC6输出多路控制信号,控制信号再经多路反相放大器(IC3、IC4)去驱动各自的继电器(K2~K15),由继电器的触点控制各种电器部件。

在继电器控制电路中,光电耦合器IC7检测分配器开关的工作状态,为微处理器提供检测信号。

1.5.3 制冰控制电路的工作流程

电冰箱的制冰组件安装在电冰箱的冷冻室内,通过制冰控制电路对其工作状态进行控制,图1-39所示为制冰控制电路的原理图。

图1-39 制冰控制电路原理图

制冰电动机驱动芯片IC2(BA6222)为其⑦脚提供12V工作电压,IC2便进入工作状态,当微处理器将控制信号、驱动电压输入到驱动控制芯片IC2的⑤脚、⑥脚和④脚时, IC2对控制信号处理后,由②脚、⑩脚为制冰电动机提供驱动信号,制冰电动机开始工作。

当制冰工作开始时,制冰机检测开关动作,为微处理器提供制冰检测信号,并由制冰机传感器感知制冰温度。

当用户按动制冰机停止开关后,便向微处理器传送停止制冰信号,微处理器接收到信号后,便停止向IC2输送控制信号,使制冰电动机停止工作。

1.5.4 主控电路的工作流程

电冰箱的主控电路是其核心控制部分,通过主控电路中的微处理器为电冰箱的各个电路提供控制信号,图1-40所示为主控电路的原理图。

图1-40 主控电路原理图

+5V稳压电源为微处理器(CPU)供电,复位电路中的晶体管P12为CPU提供复位(RST)信号,晶振XT1为CPU提供时钟信号,操作电路为CPU提供人工指令信号。微处理器根据人工指令和内部程序分别输出各种控制信号,使电冰箱的各个部件协调工作。进入工作状态后,CPU不断地检测各部位的温度信息和工作状态信息,为控制系统搜索参考信息。

1.5.5 变频压缩机的驱动过程

变频电冰箱中的变频电动机根据电动机的不同,可分为交流变频驱动方式和直流变频驱动方式两种。

1. 交流变频压缩机的驱动过程

图1-41所示为交流变频压缩机的驱动原理图。AC 220V转换为DC电源为变频器提供工作电压,再将直流电“逆变”成频率可变的交流电,经功率放大后去驱动压缩机内的交流感应电动机,这就是交流变频驱动方式。功率模块受微处理器的指令控制,输出频率可变的交流电压,使压缩机的转速随电压频率的变化而相应改变,从而实现调节变频压缩机转速。

图1-41 交流变频压缩机的驱动原理图

2. 直流变频压缩机的驱动过程

直流变频的控制方式是指压缩机的电动机采用直流无刷电动机,直流无刷电动机的转子是由永久磁钢制成的,定子线圈为三相,由变频模块输出的驱动信号也是交流信号,而且交流驱动的频率是可变的。加到电动机定子线圈中的电流相位必须与转子磁钢的磁极相位保持一定的关系,因而在驱动电路中设有转子相位检测电路。微处理器根据电动机转子的相位输出驱动脉冲信号,经变频控制电路和功率模块去驱动电动机。其驱动电路可采用脉冲信号宽度调制方式(PWM)或脉冲信号幅度调制方式(PAM)。

(1)脉冲信号宽度调制方式(PWM)

整流电路输出的直流电压基本不变,变频器功率模块的输出电压幅度恒定,控制脉冲信号的宽度受微处理器控制,其调制驱动方式如图1-42所示。

图1-42 脉冲信号宽度调制驱动方式

(2)脉冲信号幅度调制方式(PAM)

整流输出路中增加开关晶体管,通过对该晶体管的控制改变整流电路输出的直流电压幅度(140~390V)。这样变频器输出的脉冲信号电压不但宽度可变,而且幅度可变,其调制驱动方式如图1-43所示。

图1-43 脉冲信号幅度调制驱动方式