專利名稱：集成電路電冰箱自動保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子保護器，用于電冰箱二次電路中熱繼電保護器的更新換代，且配備有明確指示電冰箱運轉狀況的監控裝置。
由于電冰箱二次電路中，一直沿用著不可靠的熱繼電保護方式，電冰箱成了目前返修率最高的家用電器。作為“亡羊補牢”給電冰箱設置一個附加“保護器”是非常必要的(見《電子市場》87年40期“電冰箱是否需要另加保護器”)。但是，至今公知、公用(包括已受理的專利)“冰箱保護器”普遍存在一個自身穩定，可靠性差的問題，由于設計上的欠妥有的已成為“危險的冰箱保護器”(見《電子報》87年23期“危險的冰箱保護器”)。
公知的“冰箱保護器”大多采取分立元件或集成電路與分立元件各半的混合電路，對于這種電路結構的一般規律是設置的功能越多，電路越復雜，穩定、可靠性也越差。
公知的“冰箱保護器”過電流檢測大多應用間接方式，即當負載電流增大時，線路電壓降也增大的原理，利用檢測電壓降的幅度來間接獲取過電流控制信號。這種方式的缺陷是，對不同的機型和不同的使用環境，不可能取得一致的保護效果。《電子世界》87年2期17頁公開了另一種較直接的方式，該“過流自動保護電路”(縮寫)，用一個互感器來完成I／V轉換，只要設計得當，檢測的電壓將成正比例的隨初級線圈中流過電流的大小而變化，因此，對不同的機型和不同的使用環境，均可取得一致的保護效果。該“過流自動保護電路”的不足是I／V后面的電路全部應用分立元件。
國產和進口的電冰箱上均未設置壓縮機工作指示當電冰箱因各種原因而出現長時間運轉不停故障時，往往不能及時被發現，以至造成更大故障。最早的“電冰箱壓縮機工作指示燈”是《電子報》85年51期公開的，福建省的張樹平用一個簡單的電工技術，實現了壓縮機啟停指示。他用日光燈啟輝器中的乃泡串聯一個幾百千歐的電阻，然后并聯到壓縮機的電源線上，達到了壓縮機啟停顯示目的。該項初級性技術的缺陷是顯而易見的，從壓縮機的電源線上引出線來并聯乃泡，至關緊要的是一個安全問題，220伏的交流電壓弄不好就會危及人的性命。一種看起來非常簡單的方法，實施起來卻比較困難。
本實用新型的目的在于為電冰箱提供一種高穩定可靠性的自動保護裝置，以取代熱繼電保護器。采用了本專利制作的電冰箱，具有在壓縮機電機過電流，電源電壓過高或過低，瞬時停電后又來電的可靠自動保護，并有壓縮機工作指示、正常指示、延時指示、停電指示和故障報警指示等多種功能。
本實用新型是這樣實現的對公知的電路進行選擇、優化，盡量做到每個組件多功能，以減少使用元件，提高系統的穩定、可靠性。利用集成電路“電壓比較器”作電壓比較用時的優點，將過壓、欠壓、過流檢測和壓縮機工作指示，集中由一塊“四電壓比較器”集成電路來完成，并用穩壓集成電路為“四電壓比較器”提供穩定的限定電壓，以提高檢測的準確性“四電壓比較器”送出的保護控制信號，經反相后送到由“時基電路”組成的延時電子開關，再控制繼電器的通斷，從而實現對各種故障的自動保護和工作狀態指示。
本實用新型采用國際標準系列集成電路為主要元件設計，電路結構簡潔，安裝調試容易，自身的穩定可靠性得到了提高。另外，本實用新型應用電子技術以全新的概念實現壓縮機工作指示，圓滿地解決了公知技術中的安全和實施問題。
圖1是本實用新型框圖。附圖2是本實用新型實施例的電原理圖，下面結合圖2對本實用新型作進一步的描述。
圖2中，由RD、K、B1、D1～4、C1組成低壓直流供給電路，為整個裝置提供工作電源。其中一路進入IC1(LM78M12)三端集成穩壓器，使其輸出穩定的12伏直流電壓VCC；另一路經R1、R2分壓，得到一個隨電源電壓的波動而正比變化的電壓Vin，用Vin作為輸入比較電壓而進入由IC2(1)和IC2(2)組成的“極限比較器”(IC2為LM339四電壓比較器)，“極限比較器”的上限電壓VA和下限電壓VB，由VCC經R1、R4、R5分壓分別在A、B點得到。正確選擇VA和VB的值(VA＝VCC· (R4+ R5)/(R2+ R4+ R5) ；VB＝ (R5)/(R2+ R4+ R5) 使其當電源電壓在180伏至240伏之間變動時，滿足不等式VA＞Vin＞VB成立；若電源電壓高于240伏或低于180伏時，上列不等式不成立。調整好的“極限比較器”能夠在電源電壓高于240伏或低于180伏時(也可根據需要從新設定上、下限)，準確進出保護控制信號。
圖2中B8、R10、D7、C5、D8和WR組成I／V轉換電路。當電路接通壓縮機工作時，B2初級線圈中就有電流流過，于是在次級負載電阻R10兩端得到與初級電流成正比例變化的電壓，經D7整流，C5濾波(兼有延時啟控作用)，最終從WR的動觸點C上得到電壓VC，用VC作IC2(3)、(4)的輸入比較電壓，送入IC2(3)和IC2(4)“電壓比較器”的負輸入端，正確調整分壓電阻WR的分壓點，使其當負載電流為壓縮機額定電流的1.4倍時(也可根據需要另設定)，正好VC＝VB(IC2(3)的限定電壓與極限比較器的下限電壓同為VB)，這樣就能將壓縮機工作電流限定在額定值的1.4倍以下，一但超過這個值，IC2(3)立即送出保護控制信號。圖中二極管D8是為保護集成電路而設置的。由于LM339各“電壓比較器”內電路為集電極開門輸出(OC門)，所以可將IC2(1)～(3)各輸出端連在一起，R6為它們共同的上拉電阻，連接點M與晶體管BG的基極相連。BG在本裝置中被接成反相器，BG集電極上的發光二極管LED2和電阻R7除為BG提供集電極電流外，LED2與后面的LED3還構成“四種”狀態指示電路(兩管同亮指示延時；兩管同滅指示停電；LED2亮LED3滅指示正常；LED2滅LED3亮指示故障報警)。二極管D5為隔離開關元件。
圖2中C3、R8、C4、D6、IC3(NE555)和繼電器J組成延時開關電路，這是一個公知的延時電子開關，延時時間T＝1.1R8、C8，本裝置取T＝4～8分鐘。圖2中R7、R9分別為發光二極管LED2和LED3的限流電阻。
實現自動保護的過程是接通電源合上開關K(包括瞬時停電后又來電)，若電源電壓正常(此時VA＞Vin＞VB＞VC)，LED2和LED3應同時發光(指示延時)，BG集電極為低電平，而E點因電容C2兩端電壓不能突變而呈高電平，D5處于反偏對延時不產生影響，這時IC3輸出點N為低電平，繼電器J不吸合，電冰箱處于延時狀態。隨著C3的不斷充電而使E點電位逐漸下降，當VE下降到 1/3 VCC時(約4～8分鐘)，延時電路翻轉，IC3輸出點N變高電平，繼電器J因得電吸合為電冰箱接通電源，同時因N點電位變高而使LED2熄滅，顯示電冰箱處于正常工作狀態。當正在工作的壓縮機出現過電流或電源電壓出現過高或過低時(此時必有VC≥VB或VB≥Vin或Vin≥VA)，IC2(1)～(3)“電壓比較器”各輸出級晶體管就會有一至兩個導通，流經R6的電流經導通管到地，使M點呈現低電平，于是BG截止，BG集電極變高電平，經二極管D5(此時為正偏)使E點成為高電平(VE＞ 2/3 VCC)，促使IC3等組成的單穩延時開關電路翻轉，IC3輸出VN變成低電平，繼電器J因失電而釋放，切斷了電冰箱的電源，達到自動保護的目的。同時因BG集電極的變高而使LED2熄滅，VN的變低又使LED3發光，發出故障報警指示。若電源電壓始終處于過高或過低(本實施例取大于240伏或小于180伏)，電路將一直維持保護狀態，直到電源電壓恢復正常后，再經4～8分鐘的延時，從新使J吸合為電冰箱接通電源。
圖2中IC2(4)、R11、R12、R13和發光二極管LED1組成壓縮機工作指示電路，它的輸入比較電壓VC與過電流檢測電路共用，只要正確選取D點分壓值VD，使其當壓縮機工作時VC≥VD；壓縮機停轉時VC＜VD，LED1就能明確的指示壓縮機的啟停(LED1亮表示壓縮機在工作；LED1滅表示壓縮機停轉)。
圖2中j為繼電器J的常開觸點，H和L接電冰箱的其它控制線路，其中H為火線，L為零線。
本實用新型采用國際標準系列集成電路，且這些電路我國于1984年前后頒布了相同系列的國家標準，目前國內已有多家元件廠投放市場，這就不僅元件有了廣擴的來源，同時為配用本裝置的電冰箱投入國際市場創造了良好的條件。本實用新型成本低廉且節電效果顯著(約為熱繼電保護器耗電的五分之一)它也可以用來制作高可靠性的電冰箱附加保護器或空調機，冷藏柜的保護器。
權利要求1.一種電子自動保護裝置，它由低壓直流供給電路、集成穩壓電路、極限比較電路、過流檢測電路、反相電路、延時開關電路和各顯示電路組成。其特征在于，作為過壓、欠壓和過流檢測的集成電路IC2同時又是壓縮機工作指示的檢測和驅動組件；被用作反相和延時開關的電路，同時又是“四種狀態”的指示電路。
2.根據權利要求1所述的電子自動保護裝置，其特征在于所說的過壓、欠壓和過流檢測，它們的輸出端點與BG的基極全部連在一起。
3.根據權利要求1所述的電子自動保護裝置，其特征在于所說的壓縮機工作指示的檢測和驅動電路是由集成電路“電壓比較器”構成的，其輸入比較電壓VC由I／V電路提供，輸出的控制信號直接驅動發光二極管LED1。
4.根據權利要求1所述的電子自動保護裝置，其特征在于組成過流檢測和壓縮機工作指示的“電壓比較器”IC2(3)、(4)，它們的輸入比較信號是同一個由I／V轉換電路提供的電壓VC。
5.根據權利要求1所述的電子自動保護裝置，其特征在于所說的“四種狀態”是指電源停電、延時、正常和故障報警。
專利摘要一種用集成電路組裝的自動保護裝置，用于實現對電冰箱壓縮機過電流、電源過壓或欠壓、瞬時停電又來電的可靠自動保護，且有壓縮機啟停指示、電源斷電指示、延時指示、正常指示和故障報警指示，并能根據這些指示應用本裝置的電源開關，實現對電冰箱的監控。本裝置選用國際通用標準集成電路，線路簡潔可靠，安裝調試容易，成本低廉而節電效果顯著主要適用于電冰箱保護裝置的更新換代，亦可用來制作高可靠性的電冰箱附加保護器。
文檔編號H02H3/24GK2031583SQ8820037
公開日1989年1月25日 申請日期1988年1月7日 優先權日1988年1月7日
發明者汪興強 申請人:汪興強