冰箱电气系统设计与维修

冰箱电气控制系统陈星•产品控制类型分类简介•典型冰箱控制系统组成•冰箱控制电路板典型功能单元电路结束冰箱控制系统分类压缩式制冷方式（家用电冰箱）半导体制冷方式（车用电冰箱）•按冰箱制冷系统区分（控制系统组成及控制方法不同）：——直冷冰箱——无霜冰箱（风冷及风直冷冰箱）•按控制手段区分：——机械温控——电子温控（电子电路进行控制，没有软件）——电脑温控（单片机程序控制，软硬件控制）机械温控，灯泡手动温度补偿温度补偿图中利用内部照明灯的发热实现冷藏室温度补偿的功能，当门关闭且补偿开关接通时灯泡补偿起作用，电容用于在补偿状态下降低灯泡的发热功率，同时延长灯泡的使用寿命。机械温控，自动温度补偿磁控温度开关（温度自感应开关）压缩机运行制冷时，补偿加热不工作。补偿加热通过压缩机主绕组形成回路。低功率（5~10W）铝箔式补偿加热器，安装在泡层内。机械温控，风冷冰箱（A型除霜定时器）除霜定时控制过程机械温控，风冷冰箱（B型除霜定时器对比）电脑温控双循环直冷冰箱17171冷冻感温头化霜感温头冷藏感温头冷藏门开关电磁阀照明灯压缩机N电源L显示电路板JSTXHP-7JSTVHR-10NJSTXHP-10主控制板JSTXHP-3LED照明灯1+-LED照明灯兼容压缩机开停控制冷藏室化霜控制电磁阀控制（双循环）自动温度补偿（单循环）双循环直冷电脑温控电气布局示意图•单片机程序控制•热敏电阻感温•双稳态电磁阀•多循环冰箱系统双循环风直冷、电脑温控冰箱干簧管+磁铁（冷冻室门开关）风扇电机控制冷冻室加热除霜（F蒸发器感温头及加热器控制）科龙BCD-199WAK风直冷电冰箱的控制电路原理图冰箱控制电路板典型功能单元——控制电路原理图例冰箱控制电路板典型功能单元——过压保护•当电源电压过高，峰值超过560V时压敏电阻阻值突降接近短路，保险管F1熔断，电路板断电使板上的重要元器件不被损坏•过压保护电路动作后，从显示及功能上体现出冰箱整个控制系统断电，停止工作。通过观察保险管就可以得到判断•一般情况下，如果保险管熔断，压敏电阻也已经损坏，须更换。冰箱控制电路板典型功能单元——电源转换电路图6.15电源转换电路原理图•传统的变压器降压，整流、滤波、稳压电路•12V电源供继电器、背光•5V电源供芯片、信号处理及控制•注意负载短路对电源转换电路造成的影响冰箱控制电路板典型功能单元——断电3分钟检测电路•延时时间与R52和C51值成正比•上电初进行检测•延时时间不做严格要求冰箱控制电路板典型功能单元——晶振及上电复位电路•上电复位有的采用专用芯片控制•晶振损坏将导致整个单片机停止工作•晶振的频率直接影响到控制程序中的时间参数冰箱控制电路板典型功能单元——断电记忆电路•采用EEPROM存储器实现断电记忆•断电记忆内容主要包括冰箱设定值（温度、模式）•速冷、速冻模式不记忆冰箱控制电路板典型功能单元——感温头信号输入电路•基本的串联分压电路•U=[Rf/(Rf+R27)]×5V•分压电阻有精度要求温度（℃）电阻值（kΩ）电压（V）温度（℃）电阻值（kΩ）电压（V）-1816.93.6655.062.25-79.332521.2206.52.56371.210.82冰箱控制电路板典型功能单元——继电器负载驱动电路•ULN2003——三极管阵列，带保护二极管•压缩机负载阻容吸收回路，保护继电器触点冰箱控制电路板典型功能单元——电源相位检测•波形整形•判断电源相位极性，输出高低电平冰箱控制电路板典型功能单元——电磁阀驱动电路•光电耦合器实现强弱电隔离（安全要求）•单片机输出脉冲信号驱动双向晶闸管（可控硅），晶闸管控制电磁阀线圈。•阻容吸收回路保护晶闸管•输出脉冲的时机决定晶闸管导通的相位，相应决定了电磁阀驱动信号的极性•电源相位检测电路提供单片机输出脉冲的时机参考•过零时由于没有触发信号导致晶闸管过零截止，实现单向驱动脉冲冰箱控制电路板典型功能单元——电磁阀驱动原理冰箱控制电路板典型功能单元——按键判别电路•矩阵式按键扫描方式•端口及连线复用冰箱控制电路板典型功能单元——显示驱动电路•专用芯片驱动•串行数据传输冰箱控制电路板典型功能单元——背光及蜂鸣器驱动•典型三极管驱动电路电脑冰箱附加功能单元——•电源电压过高保护•上电压缩机三分钟延时启动•系统保护及断电记忆•控制压缩机短时间停机及长时间不停机保护•双稳态电磁阀初始化及纠错控制•感温头故障自诊断及运行•系统自检功能•维修自检功能•间室关闭功能•关门提示报警功能（门开关故障处理）•速冷、速冻功能•超温报警功能•童锁功能•屏保功能返回冰箱控制电路板典型功能单元——电冰箱微电脑控制系统结构图返回冰箱电器件——感温头典型感温头阻值与温度关系温度（℃）电阻值（kΩ）温度（℃）电阻值（kΩ）温度（℃）电阻值（kΩ）-50121-79.3252-4062.706.5301.62-2525.255.06351.31-1816.9103.97371.21-1514.3153.14401.07-1010.9202.5500.73冰箱感温头（负温度系数NTC热敏电阻）为感受温度点的准确，各感温头必须安装固定在相应位置，尤其是各个蒸发器感温头必须紧贴到蒸发器上，并与蒸发器有良好接触。传感线及感温头部分必须密封完好，无破损、折裂，避免水分入侵造成参数漂移。•临时处理方式——感温头加电阻修正•由于单片机通过读取感温头的阻值判断对应温度，所以通过感温头加电阻的方法可以对感温头的感温值进行修正。•正常情况下的修正要通过修改软件实现，在应急情况下，通过硬件的更改也可以使某一点的感温特性得到满足。•例如：某冰箱变温室设定为-7℃不可调，实际检测温度控制在-7℃，但用户感觉太冷，达不到软冷冻的目的，那么要在设定仍为-7℃时，箱内按-5℃控制。•两个温度值对应的阻值相差0.93k，•在感温头上串910欧电阻,串接后的影响：•从串接后的显示与实际温度对比可以看出，本方法在正温范围内的偏差较大，可能带来相应的投诉隐患，应慎重使用。同时从对比表也可以看出感温头参数偏差对控制带来的影响。冰箱电器件——感温头-7℃9.32k-5℃8.39k实际原值+0.91k显示30℃1.6k2.5k20℃25℃2k2.9k17℃5℃5.1k6k2℃0℃6.5k9.3k-2.5℃-5℃8.4k7.4k-7℃-18℃16.9k17.8k-19℃返回冰箱电器件——双稳态电磁阀•双稳态电磁阀特点——•断电状态保持•带极性脉冲驱动换向•橡胶密封，制冷剂敏感•三联阀、四联阀并联拓展•双稳态电磁阀脉冲驱动原理示例•由于是脉冲驱动方式，双稳态电磁阀无法通过电测量来判断电磁阀的当前状态•由于驱动脉冲带有极性，所以电磁阀线圈的两个接线端子连线互换通电后电磁阀的状态相应会改变•对电磁阀状态的影响因素冰箱电器件——双稳态电磁阀返回风冷冰箱化霜过程整个化霜周期的过程为：冰箱运行，压缩机受温控器控制制冷制冷时间累计8小时定时器触点动作，加热器通电化霜，压缩机停机除霜恒温器温度上升到7度停止加热，压缩机仍停机延时7分钟压缩机运行，重新新的运行周期。上述除霜周期中的8小时/7分钟为当前常用的定时器控制参数）返回磁控温度开关（温度自感应开关）•磁控温度开关在冰箱中用于自动温度补偿，开关触点状态根据环境温度的变化自动转换。例如当温度小于10℃时触点导通，温度大于14℃时触点断开。•干簧管又称为磁簧开关，是一种密封的磁控型机械开关，磁环为一种铁磁材料（又称铁氧体），根据电磁学原理，任何铁磁物质都有一个临界温度，高于这个温度的铁磁性就消失。这个临界温度叫做铁磁质的居里点，磁控温度开关中的磁环通过材料配方使其居里点在10℃~14℃。则环境温度低于10℃时磁环的磁性恢复，干簧管触点动作闭合，环境温度高于14℃时磁环的磁性消失，干簧管触点断开。•也有其它的温控开关实现自动温度补偿的功能。•1：干簧管•2：磁环•3：外壳•4：引线返回冰箱温度补偿：温度补偿的作用：单循环制冷系统冰箱（没有电磁阀切换制冷循环）在压缩机运行时，冷藏室冷冻室同时制冷，而冰箱的制冷系统是按在25℃环境下：冷藏室5℃、冷冻室-18℃匹配。这样就造成在低温环境下冰箱不开机（温控器感受冷藏室温度）导致冷冻室不冷，或开机制冷后冷藏室负温（温控器感受冷冻室温度），所以要在环境温度低于10度的情况下对冷藏室进行补偿加热，使冷藏室冷冻室的温度能同时满足使用要求。对于手动温度补偿的冰箱，如果忘记切换开关，可能导致冷天冷冻室不冻或热天冰箱不停机。返回多循环冰箱系统简介二位三通阀R蒸发器F蒸发器二位三通阀F蒸发器R蒸发器分立双循环(冷藏冷冻独立制冷)普通双循环(切换冷藏蒸发器)开关电磁阀R蒸发器M蒸发器F蒸发器二位三通阀二位三通阀R蒸发器M蒸发器F蒸发器分立三循环(三个间室独立制冷、关闭)普通三循环(仅切换冷藏、变温蒸发器，冷冻室始终在循环中)返回•感应式按键电路其它——特殊功能介绍THEEND