專利名稱：多功能全自動電冰箱保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種在電網過壓或欠壓的情況下，對電冰箱進行自動保護的電器裝置，屬于家用電器的技術領域。
電冰箱保護器的品種是比較多的，大致可分為兩類，第一類是使用最廣的用晶體管元件的PN結電壓作參考電平，由于其穩定性差，因此決定了這類保護器的性能較差，且在生產中難以調試。另外一類是采用運算放大器集成電路組裝的電冰箱保護器。由于運算放大器的開環增益極高，因此電壓比較器的靈敏度和精確度可以做得很高，但由于整體電路的設計不足，致使各種采用運算放大器制作的電冰箱保護器仍存在一些問題，如中國專利CN87203013和CN87210379，其輸出端采用雙向可控硅作功率輸出，由于電路中出現的某種故障，常會導至雙向可控硅出現半波導通，在這種情況下，電源會直接燒毀電冰箱的壓縮機。另外，它們的供電部分都是采用變壓器和三端穩壓器件，因此，其成本一般都比較高。此外，還有一些其它的電冰箱保護器，其共同的問題是動作不靈敏，生產時，一致性比較差，并且對過壓欠壓必須分別調試，這不僅給生產帶來了麻煩，增加了產品的總成本，而且不利于維修。
本實用新型的發明目的就是針對以上存在的實際問題進行設計，從而制造出了一種多功能全自動電冰箱保護器，該保護器具有成本低，動作靈敏、精確度高，可靠性好，生產時一致性好的特點。
本實用新型多功能全自動電冰箱保護器，主要由7個部分組成，即基準電路(1)，采樣電路(2)，過欠壓甄別(3)，延時電路(4)，驅動電路(5)，指示電路(6)以及電源(7)，這種結構的保護器可分為“負電源結構”和正電源結構”，兩者電路結構基本一致只是由于供電電源的極性不同，相應電路中的元器件接法有所不同，例如“正電源結構”中將所有二極管D1－D10及LED1－3反接，且增加一只二極管D11，定時電路中，定時電容的電荷泄放不再通過NE555的7腳Q′，而是由跟隨器A4通過隔離二極管D11完成，下面僅以“負電源結構”作一說明電源(7)采用分層電源、市電經電容C1(并聯有電阻R1)降壓，經橋式整流(D1－D4)，將直流低壓送至RC濾波電路，電容C1的一端接相電壓，另一端接橋式整流器，RC濾波器的R2一端接橋式整流器的負輸出端，另一端接C2，C2的正端接地，輸出電壓VJ供給繼電器驅動電路，這為第一層電源。RC濾波器的R2、C2的節點、接電阻R3、R3的另一端接穩壓管D6，其正端接R3，負端接地，輸出電壓VCC，供給集成電路，此為第二層電源。電阻R4的一端接R3、D6的節點，另一端接穩壓管D7的正端，輸出電壓Vref，D7的負端接地，Vref供給基準電路，此為第三層電源。
基準電路(1)由W，R7，R8串聯組成分壓器，W的一頭接Vref(即R4，D7的節點)，W與R7的節點給出過壓基準電壓VR1、R7與R8的節點給出欠壓基準電壓VR2，R8的另一端接地。
采樣電路(2)由二極管D5，電阻R5，R6及電容C3組成，二極管的負端與降壓電容C1的一端同時接到相電壓，其正端接到R5，R5和R6構成的分壓器，R6的一端接地，C3并聯在R6上，正端接地R5與R6的公共節點給出采樣電壓VS。
過欠壓甄別器(3)分別由運放A1組成過壓甄別器，A2組成欠壓甄別器，過欠壓甄別器輸入端的接法與已發表的關于四運放制作的電冰箱保護器的實用新型專利相反，即，過壓甄別器A1的反相端接基準電路的W，R7節點(VR1)，欠壓甄別器A2的同相端接基準電路的R7、R8節點(VR2)，而A1的同相端，A2的反相端同時接到采樣電路的R5，R6節點(VS)，A1、A2的輸出端分別接有二極管D8和D9的負極，D8和D9的正端一塊接到R9的一端，R9的另一端接地，構成負邏輯或門，R9，D8，D9節點輸出過欠壓信號。
延時電路(4)由NE555及其外接元件組成，其4腳，8腳接地，1腳接VCC，5腳通過電容C5接VCC(R3，R4，D6的節點)，6腳和7腳外接定時元件，接到C4和R14的公共節點，C4的負端接VCC，R14的另一端接地，2腳(S端)接負邏輯或門(D8、D9、R9節點)，3腳(Q端)，通過電阻R15接BG1的基極。
驅動電路(5)由BG1及繼電器J和二極管D10組成，繼電器的線圈一端接電源VJ(R2、R3、C2節點)一端接BG1的集電極C，二極管D10并聯在線圈兩點負極指向BG1的集電極C，在BG1的發射極回路串聯有LED3，正極接地，LED3上并過傍路電阻R16，繼電器的常開觸點JK接入電冰箱的供電回路。
指示電路(6)在驅動電路中附帶講述的LED3指示工作狀態(對電冰箱的供電)，LED2指示過欠壓狀態，由運放A4來完成，A4的輸出端與反相端短接，構成電壓跟隨器，其同相端接至負邏輯或門的輸出(D8、D9、R9節點)，其輸出端接到電阻R13，R13另端再接LED2的負極，LED2的正極接地，延時狀態用LED1來指示，將A3接成反相放大器其反相端接VR1(W、R1節點)同相端接R11，R10的電阻分壓點，R11的另端接BG1的集電極，R10的另端接地。
本實用新型的工作原理和工作過程如下市電經電容C1降壓，D1－D4橋式整流獲得負電壓，由于電容C1供電的內阻很大，隨負載變化漲落很大，因此經R2、C2濾波直接供給晶體管BG1構成的繼電器驅動電路，經R3、D6一級穩壓后供給集成電路，經R4、D7二極穩壓供給基準參考電路。
運放A1構成過壓甄別器，在反相端施加過壓基準參考電平VR1，采樣電壓VS施加在同相端，當市電高于245V時，｜VS｜＞1，由于是負極性，所以VS＜VR1，這時A1輸出低電平(近似VCC)，R9、D8、R7構成負邏輯或門，也輸出低電平，該低電平施加到NE555的S端(PINZ)，置NE555 Q端(PIN3)為高電平，BG1截止，繼電器J處于釋放狀態，切斷對冰箱的供電。
運放A2構成欠壓甄別器，欠壓基準參考電平VR2加于同相端，采樣電壓VS加于反相端，當市電低于175V時，｜VS｜＜｜VR2｜，由于是負極性，所以VS＞VR1，致使A2輸出低電平接近VCC)，負邏輯或門也輸出低電平，同上將NE555 Q端置成高電平，BG1截止，繼電器J處于釋放狀態，切斷對冰箱的供電。
當市電處于175V～245V之間時，這時過壓甄別器A1，欠壓甄別器A2都輸出高電平(地電平)，負邏輯或門輸出高電平，如果這時NE555外接時間常數R14對C4已充電，C4上的電壓｜VC4｜＞2／3｜VCC｜，則Q(PIN3)輸出低電平(VCC)。BG導通，繼電器常開觸點閉合，市電向冰箱供電。
斷電延時，拉閘換電，市電重新接上后，由于采樣電路的時間常數大于基準參考電路的時間常數，所以一旦合閘(啟動)，欠壓甄別器輸出一個負脈沖電平，通過負邏輯或門將NE555置成高電平，同時NE555的Q′(PIN7)將C4上的電荷釋放，待VR和VS的瞬態過程結束后，A1、A2均輸出高電平即S被施加一個高電平，這時Q′內部的電源泄放管截止，R14對C4充電，待｜VC4｜＞2／3｜VCC｜時NE555Q端反轉，輸出高電平，BG1導通繼電器J吸合，恢復供電，延時時間T＝1.1R14。
狀態通過LED來指示，將A4接成跟隨器，跟隨負邏輯或門輸出電平，驅動LED2用以指示過欠壓狀態，LED1指示延時，不采取由NE555的Q端電平指示，A3接成反相放大器，當BG截止時，C極輸出VJ電平將LED1點亮，LED3串聯在BG的發射極回路，R16為分流電阻，指示繼電器的吸合狀態。
正電源結構，僅將所有二極管D1－D10LED反接，定時電容的電荷泄放不再通過NE555的Q′端而由跟隨器A4通過隔離二極管D11完成，工作原理在此不再贅述。
采用本實用新型的多功能全自動電冰箱保護器，其優點在于1.穩定性好，靈敏度高，一致性好。由于該保護器的基準電壓經過二極穩壓，其基準電壓的穩定性極好，再加上過、欠壓甄別采用的是高增益的運算放大器，因此其靈敏度可以做得非常高，并且很穩定生產中的一致性好，進一步增加了保護器的安全性能。
2.成本低、體積小、耗電少。由于電源部分采用的是電容降壓，分層電源，而不采用通常所使用的變壓器供電和三端穩壓器穩壓，因此其價格大大降低，體積重量和耗電都有所減小。
3.便于維修。在過壓、欠壓、延時的工作過程中，始終有LED發光二極管作工作指示，從LED發光二極管所指示的邏輯關系中可以判斷出該保護器工作是否正常，并知道故障出在哪里，便于及時維修。
圖1是本實用新型的電路原理框圖。
圖2是本實用新型中負電源結構的電路原理圖。
圖3是本實用新型中正電源結構原理圖。
本實用新型的具體實施方案如下運算放大器A1、A2、A3、A4采用一塊型號為“LM324”的四運放集成電路。電源部分，降壓電容C1＝47μf，C2＝100μf，R1＝1MΩ，R2＝100Ω，R3＝510Ω，R4＝2KΩ，D1～D4為“IN4002”，D6為2CW60D7為2CW57。采樣部分，D5為“IW4007”，R5＝510KΩ，R6＝30K。基準電壓部分，W＝10KΩ，R7＝4.7KΩ，R8＝12KΩ。驅動部分D10為“2CK”，BG1為3CG5，繼電器J的型號為“JCZ－78F”。根據以上所述，便可以制成本實用新型的多功能全自動電冰箱保護器。
權利要求1.一種電冰箱保護器，由電源電路，采樣電路，以及比較電路和驅動電路所組成，其特征在于該保護器由基準電路(1)、采樣(2)、過欠壓甄別(3)延時電路(4)、驅動電路(5)、指示電路(6)、電源電路(7)所組成，其中基準電路(1)由電位器W及電阻R7，R8所構成，三只電阻相串聯，一頭接電阻R4，另一頭接地，運算放大器A1的反相端接在電阻R7與W之間，運算放大器A2的同相端接在電阻R7與R8之間；采樣(2)由二極管D5及電阻R5、R6、電容C3所組成，運算放大器A1的同相端以及運算放大器A2的反相端都接在電阻R5和R6之間；過欠壓甄別(3)由運算放大器A1和A2組成，其輸出端分別經過二極管D8和D9與運算放大器A4的同相端及延時電路中集成電路“NE555”的腳“2”相連，驅動電路由晶體管BG1，繼電器J以及二極管D10所構成；電源電路(7)采用分層電源的電路結構，共有三組輸出電壓，第一組從電阻R2和R3之間輸出，第二組從電阻R3與R4之間輸出，第三組從電阻R4與W之間輸出。
2.根據權利要求1所述的多功能全自動電冰箱保護器，其特征在于該保護器的電路有正電源結構和負電源結構兩種，該兩種電路結構上基本一致，其中晶體管BG1以及所有二極管的極性按正、或負電源的極性相連接，在正電源的電路中，相對負電源結構的電路增加了一只二極管D11，其正極接運算放大器A4的輸出端，其負極接“NE555”的“2”“6”腳。
3.根據權利要求1或2所述的多功能全自動電冰箱保護器，其特征在于指示電路(6)主要由運算放大器A3和A4以及發光二極管LED1、LED2、LED3等所組成，運算放大器A4的輸出端接在自身的反相端上，并同時通過電阻R13與LED2相連；運算放大器A3的輸出端通過電阻R12與LED1相連；LED3的一端接地，其另一端與晶體管BG1的發射極相連。LED3兩端并聯有電阻R16。
4.根據權利要求1所述的多功能、全自動電冰箱保護器，其特征在于所述的分層電源結構中，第一層電壓由電阻R2及電容C2的節點輸出，R2一頭接整流輸出，另一頭接電容C2的負端，電容C2的正端接地；第二層電壓由電阻R3及穩壓管D6的節點輸出，R3的一頭接R2與C2的節點，另一頭與D6的正端相連，D6的負端接地；第三層電壓由R4和D7的節點輸出，R4的一端接R3與D6的節點，另一頭接D7的正端，D7的負端接地。
專利摘要本多功能全自動電冰箱保護器在電網過壓、欠壓以及拉閘換電時，對電冰箱壓縮機自動保護，它主要由電容降壓分層電源、分壓電阻所組成的采樣和基準電路，運算放大器構成的過、欠壓甄別器，定時集成塊組成的延時電路，以及發表二極管組成的指示電路構成，該保護器穩定性好、靈敏度高、一致性好、成本低、體積小、耗電省，便于流水生產及維修。
文檔編號H02H3/24GK2056286SQ8920546
公開日1990年4月18日 申請日期1989年10月26日 優先權日1989年10月26日
發明者章毅杰 申請人:章毅杰