基于遲滯電壓比較器的冰箱自動除霜電路研究

梁 娟

（新疆工業職業技術學院，新疆 烏魯木齊 830000）

基于遲滯電壓比較器的冰箱自動除霜電路研究

梁 娟

（新疆工業職業技術學院，新疆 烏魯木齊 830000）

社會的飛速發展給我們的生活帶來了更多的便利，冰箱成為居家生活不可缺少的電器。無霜冰箱因為其便捷的特性，深受廣大消費者的喜愛，目前市面上常見的無霜冰箱里面都有機械或電子的化霜系統，文章對無霜冰箱的自動除霜系統進行分析。

冰箱；電壓比較器；自動除霜電路

1 冰箱的除霜原理

冰箱能夠制冷壓縮機絕對是功臣，但當壓縮機連續工作一段時間后（8～12 h），翅片蒸發器表面便會結霜，如不進行化霜，霜會越結越厚，以至于將翅片蒸發器結滿而將風道堵死，致使制冷過程不能循環，降低制冷效果。除霜系統由3部分組成，最主要的是綁在蒸發器盤管上的電加熱絲；靠近加熱絲有一個熱敏電阻，感應加熱的程度以免過度加熱；最后一個就是除霜定時器。冰箱兩側安裝有發熱管，結霜時，發熱管通電發熱，箱壁溫度升高，就不會結霜 。它在線路里串接了一個化霜繼電器，在一定的時間內繼電器工作，使盤管加熱達到除霜的目的，之后給壓縮機送電正常制冷。

2 除霜電路

2.1 控制原理

以GR-204E電冰箱為例，在冰箱的控制電路中采用除霜電路是半自動電熱除霜模式，如圖1所示，手動“啟動（開始按鈕）”自動“結束”（停止按鈕）。當你需要手動停止解凍時，你也可以用手按下“霜停止按鈕”按鈕來阻止霜的解凍。

圖1 除霜電路

2.2 電路組成

除霜電路主要由遲滯電壓比較器和RS觸發器兩部分組成。

2.2.1 遲滯電壓比較器

簡單的單值電壓比較器存在這樣的問題，當輸入的信號在門限電壓上下波動時，輸出就會頻繁翻轉，尤其遇見溫度不均的地方，會造成實際檢測的蒸發器溫度在參考的門限電壓上下波動，致使加熱裝置頻繁跳動，這樣不僅干涉了加熱裝置的正常工作，同時會造成元器件的壽命減少。因為使用遲滯電壓比較器能很好地控制信號。

電路圖中蒸發器溫度傳感器與R4分壓后接入運放的反相輸入端，作為需要比較的輸入電壓。固定電阻R5和R6分壓后輸入參考電壓接入運放的同相輸入端，輸出電壓通過反饋電阻R10再反饋到同相輸入端，引入了電壓串聯正反饋。集成運放看作理想器件，由于運放接有正反饋回路，因此電路工作在非線性狀態。同相輸入端的電壓由分壓后的參考電壓和輸出電壓共同決定。而輸出電壓有電路輸出正飽和電壓時，上門限電壓UTH°

電路輸出正飽和電壓時，上門限電壓UTL

由以上兩式可知，UTH＞ UTL，因此，當蒸發器溫度的電壓U8＞UTH時，電路翻轉而輸出低電平，當蒸發器溫度的電壓U8＜UTL時，電路再次翻轉并輸出高電平。當U8從小于UTL逐漸增大到超過UTH門限電壓時，電路翻轉；U8從大于UTH逐漸減小到小于UTL門限電壓時，電路翻轉；而U8在UTH和UTL之間時，電路保持原狀態。傳輸特性曲線如圖2所示。

2.2.2 RS觸發器

在霜層較厚需要除霜時，按動化霜開始按鈕，使U13為低電平。此時，由于冷凍室內溫度較低，作為檢知除霜結束電路的一組電壓比較器兩輸入端U8＜U9，U14輸出為高電平 ，即觸發器的復位端為“1”，V8端為高電平。所以觸發器的輸出端V11為“1”，此電位使三極管VT2處于飽和導通狀態，繼電器RY02動作，除霜加熱器得電工作，除霜狀態開始進行。同時由于二極管VD1的作用，使三極管VT1截止，以確保制冷壓縮機在除霜期間處于停止狀態。當經過一段時間除霜，冷凍室溫度升高，即蒸發器溫度傳感器隨著溫度的升高阻值變小，當U8＞U9時，則輸出端U14為低電平，使觸發器翻轉，輸出端V11為“0”，使三極管VT2截止，除霜工作自動停止。在除霜期間，需要中斷除霜時，只需要按化霜停止按鈕，強行使得U14為低電平，同樣可以使觸發器翻轉，除霜工作停止。在除霜期間，操作面板上的化霜狀態指示燈亮。除霜結束，化霜狀態指示燈也會隨之熄滅。

圖2 傳輸特性曲線

3 LM339集成塊的使用

3.1 LM339集成塊的特點

LM339集成塊內部裝有4個獨立的電壓比較器，該電壓比較器的特點是：（1）失調電壓小，典型值為2 mV；（2）電源電壓范圍寬，單電源為2～36 V，雙電源電壓為±1～±18 V；（3）對比較信號源的內阻限制較寬；（4）共模范圍很大，為0～（Ucc－1.5V）Vo；（5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；（6）輸出端電位可靈活方便地選用。

3.2 LM339集成塊的選用

LM339類似于增益不可調的運算放大器，每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“+”表示；另一個稱為反相輸入端，用“－”表示。用作比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點），另一端加一個待比較的信號電壓。當“+”端電壓高于“－”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。當“－”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別大于10 mV，就能確保輸出能從一種狀態可靠地轉換到另一種狀態，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3～15 K）。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值，因為當輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。

4 除霜故障的判斷

4.1 故障現象

冰箱制冷是正常的，有時制冷是不正常的，有時甚至難以冷卻，壓縮機長時間運行。如果冰箱停了幾天，那就又恢復正常了。這是由于霜路有問題，使蒸發器無法正常解凍，當產品蒸發器表面的霜層厚度，阻塞空氣循環流動，減少蒸發器的吸熱效率，造成困難和壓縮機冰箱冷卻操作時間長。

4.2 排除方法

使用萬用表檢查霜凍時間繼電器的直流電阻，正常約為8 000歐元。如果電阻是正常的，聽電機轉動的聲音，馬達能工作的聲音。如果是定時器的霜凍損壞，選擇修理或更換。霜定時器是否正常工作，然后檢查霜恒溫器，+13 ℃環境溫度時，恒溫器應該斷開連接，比如指導的一般原則表明恒溫器壞了；如正常，恒溫器可以放入冰箱冷凍，冷凍溫度低于5 ℃/10 min，當用萬用表測量R*1塊傳導，如果不指定霜恒溫器壞了，因為霜電路不通，所以不能霜。溫控器的霜損壞可以代替新產品。

如果霜凍恒溫器沒有問題，應進一步檢查霜凍加熱器，它們的并聯電阻一般約為300-300Ω，如果加熱器加熱電線損壞，應更換。同時也要檢查霜保險絲，它斷開溫度65-65 ℃時，斷開后更換新產品。

Study on automatic defrosting circuit of refrigerator based on hysteresis voltage comparator

Liang Juan
（Xinjiang Industrial Vocational and Technical College, Urumqi 830000, China）

The rapid development of the society has brought more convenience to our life, and the fridge has entered our life as an indispensable appliance for living at home. The frost-free refrigerators, are deeply loved by the vast number of consumers because of its convenient features.The current on the market of the common frost-free refrigerator has a mechanical or electronic frost system. This paper analyzes the unique refrigerator automatic defrosting system.

refrigerator; voltage comparator; automatic defrosting circuit

梁娟（1982— ），女，甘肅臨夏，碩士，講師；研究方向：電氣自動化，電子信息。