基于迟滞电压比较器的冰箱自动除霜电路研究

梁 娟

（新疆工业职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

基于迟滞电压比较器的冰箱自动除霜电路研究

梁 娟

（新疆工业职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

社会的飞速发展给我们的生活带来了更多的便利，冰箱成为居家生活不可缺少的电器。无霜冰箱因为其便捷的特性，深受广大消费者的喜爱，目前市面上常见的无霜冰箱里面都有机械或电子的化霜系统，文章对无霜冰箱的自动除霜系统进行分析。

冰箱；电压比较器；自动除霜电路

1 冰箱的除霜原理

冰箱能够制冷压缩机绝对是功臣，但当压缩机连续工作一段时间后（8～12 h），翅片蒸发器表面便会结霜，如不进行化霜，霜会越结越厚，以至于将翅片蒸发器结满而将风道堵死，致使制冷过程不能循环，降低制冷效果。除霜系统由3部分组成，最主要的是绑在蒸发器盘管上的电加热丝；靠近加热丝有一个热敏电阻，感应加热的程度以免过度加热；最后一个就是除霜定时器。冰箱两侧安装有发热管，结霜时，发热管通电发热，箱壁温度升高，就不会结霜 。它在线路里串接了一个化霜继电器，在一定的时间内继电器工作，使盘管加热达到除霜的目的，之后给压缩机送电正常制冷。

2 除霜电路

2.1 控制原理

以GR-204E电冰箱为例，在冰箱的控制电路中采用除霜电路是半自动电热除霜模式，如图1所示，手动“启动（开始按钮）”自动“结束”（停止按钮）。当你需要手动停止解冻时，你也可以用手按下“霜停止按钮”按钮来阻止霜的解冻。

图1 除霜电路

2.2 电路组成

除霜电路主要由迟滞电压比较器和RS触发器两部分组成。

2.2.1 迟滞电压比较器

简单的单值电压比较器存在这样的问题，当输入的信号在门限电压上下波动时，输出就会频繁翻转，尤其遇见温度不均的地方，会造成实际检测的蒸发器温度在参考的门限电压上下波动，致使加热装置频繁跳动，这样不仅干涉了加热装置的正常工作，同时会造成元器件的寿命减少。因为使用迟滞电压比较器能很好地控制信号。

电路图中蒸发器温度传感器与R4分压后接入运放的反相输入端，作为需要比较的输入电压。固定电阻R5和R6分压后输入参考电压接入运放的同相输入端，输出电压通过反馈电阻R10再反馈到同相输入端，引入了电压串联正反馈。集成运放看作理想器件，由于运放接有正反馈回路，因此电路工作在非线性状态。同相输入端的电压由分压后的参考电压和输出电压共同决定。而输出电压有电路输出正饱和电压时，上门限电压UTH°

电路输出正饱和电压时，上门限电压UTL

由以上两式可知，UTH＞ UTL，因此，当蒸发器温度的电压U8＞UTH时，电路翻转而输出低电平，当蒸发器温度的电压U8＜UTL时，电路再次翻转并输出高电平。当U8从小于UTL逐渐增大到超过UTH门限电压时，电路翻转；U8从大于UTH逐渐减小到小于UTL门限电压时，电路翻转；而U8在UTH和UTL之间时，电路保持原状态。传输特性曲线如图2所示。

2.2.2 RS触发器

在霜层较厚需要除霜时，按动化霜开始按钮，使U13为低电平。此时，由于冷冻室内温度较低，作为检知除霜结束电路的一组电压比较器两输入端U8＜U9，U14输出为高电平 ，即触发器的复位端为“1”，V8端为高电平。所以触发器的输出端V11为“1”，此电位使三极管VT2处于饱和导通状态，继电器RY02动作，除霜加热器得电工作，除霜状态开始进行。同时由于二极管VD1的作用，使三极管VT1截止，以确保制冷压缩机在除霜期间处于停止状态。当经过一段时间除霜，冷冻室温度升高，即蒸发器温度传感器随着温度的升高阻值变小，当U8＞U9时，则输出端U14为低电平，使触发器翻转，输出端V11为“0”，使三极管VT2截止，除霜工作自动停止。在除霜期间，需要中断除霜时，只需要按化霜停止按钮，强行使得U14为低电平，同样可以使触发器翻转，除霜工作停止。在除霜期间，操作面板上的化霜状态指示灯亮。除霜结束，化霜状态指示灯也会随之熄灭。

图2 传输特性曲线

3 LM339集成块的使用

3.1 LM339集成块的特点

LM339集成块内部装有4个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：（1）失调电压小，典型值为2 mV；（2）电源电压范围宽，单电源为2～36 V，双电源电压为±1～±18 V；（3）对比较信号源的内阻限制较宽；（4）共模范围很大，为0～（Ucc－1.5V）Vo；（5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；（6）输出端电位可灵活方便地选用。

3.2 LM339集成块的选用

LM339类似于增益不可调的运算放大器，每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示；另一个称为反相输入端，用“－”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“－”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“－”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10 mV，就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3～15 K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值，因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。

4 除霜故障的判断

4.1 故障现象

冰箱制冷是正常的，有时制冷是不正常的，有时甚至难以冷却，压缩机长时间运行。如果冰箱停了几天，那就又恢复正常了。这是由于霜路有问题，使蒸发器无法正常解冻，当产品蒸发器表面的霜层厚度，阻塞空气循环流动，减少蒸发器的吸热效率，造成困难和压缩机冰箱冷却操作时间长。

4.2 排除方法

使用万用表检查霜冻时间继电器的直流电阻，正常约为8 000欧元。如果电阻是正常的，听电机转动的声音，马达能工作的声音。如果是定时器的霜冻损坏，选择修理或更换。霜定时器是否正常工作，然后检查霜恒温器，+13 ℃环境温度时，恒温器应该断开连接，比如指导的一般原则表明恒温器坏了；如正常，恒温器可以放入冰箱冷冻，冷冻温度低于5 ℃/10 min，当用万用表测量R*1块传导，如果不指定霜恒温器坏了，因为霜电路不通，所以不能霜。温控器的霜损坏可以代替新产品。

如果霜冻恒温器没有问题，应进一步检查霜冻加热器，它们的并联电阻一般约为300-300Ω，如果加热器加热电线损坏，应更换。同时也要检查霜保险丝，它断开温度65-65 ℃时，断开后更换新产品。

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，甘肃临夏，硕士，讲师；研究方向：电气自动化，电子信息。