本文以东芝GR204E自动除霜型电冰箱为例,介绍一下IC电路控制的电冰箱的电路原理,供维修者参考。
控制电路基本结构
东芝GR204EIC控制电冰箱电路见附图,其控制电路由两块电路板组成。一块装在冰箱面板上,上面有温度设置电位器R\(_{124}\)、手动除霜启动按钮S101和停止除霜按钮S\(_{1}\)02,以及除霜指示发光二极管LED01。另一块为主电路板,上面有电源变压器、控制继电器J1、J\(_{2}\)和CMOS集成电路Q801(TC4011)、Q\(_{8}\)02(TA75339)以及附属电路。主电路板安置在冷冻室后面机壳内部。两只温度传感器(热敏电阻)R和DS分别安置在冷藏室内后侧面蒸发管下面及冷冻室右侧面,它们均由塑料盖板盖住。TNR801是压敏电阻,它是一种保护元件,其极限电压为250V左右。当电源电压过高超过250V时,其阻值变得很小,使流过的电流很大而烧断电路中的保险丝,从而保护了压缩机和电路元件。(详见本期问与答)。

见电路图,控制电路主要分为两大部分:第一部分由Q\(_{8}\)01的1、2门和Q802的1、2门以及Q\(_{811}\)、J2温度传感器R、温度设置电位器R\(_{124}\)等元件组成温度控制电路。第二部分由Q801的3、4门和Q\(_{8}\)02的3门以及Q812、J\(_{1}\)、温度传感器DS、按钮开关S101、S\(_{1}\)02等元件组成手动除霜电路。
Q\(_{8}\)01是二输入端四与非门,与非门1和2、3和4各分别构成R—S触发器。Q802是具有OC门(开路输出)的四组电压比较器。其中电压比较器2与1分别组成温度上、下限比较电路,电压比较器3做为手动除霜电路的温度比较器。R\(_{8}\)03、R804、R\(_{12}\)0分别为它们的输出负载电阻。电压比较器4空着没用。
温度控制电路
1、电路分析:Q\(_{8}\)02中的一个电压比较器1(温度下限比较器),其反相输入端(第6脚)接至由分压电阻R123、R\(_{122}\)、R124、R\(_{121}\)、R816组成的温度设置电路,提供了一个下限温度比较电平V\(_{6}\),R124拨在不同位置,则比较电平也不同。R\(_{124}\)拨到最左边(弱冷位)时,使V6约为+2.4V,在中间4档位置时约为+2V,在最右边(甚冷位)时约为+1.6V。 Q\(_{8}\)02电压比较器2(温度上限比较器),其同相输入端(第5脚)接至由分压电阻R801、R\(_{8}\)02组成的固定上限温度比较电平电路,上限温度比较电平V5约+4.2V。 Q\(_{8}\)02的第4脚(温度上限比较器的反相输入端)和第7脚(温度下限比较器的同相输入端)相连,接至由温度传感器R和R806组成的冷藏室温度转换电平分压电路。温度传感器R是具有负温度系数的热敏电阻,其阻值随温度上升而减小,因此图中A点的电位V\(_{A}\)的变化反映了冷藏室温度的变化,温度升高,R变小,经分压后VA随着升高,当温度上升超过上限温度时,V\(_{A}\)大于上限比较电平V5,则温度上限比较器的输出端(Q\(_{8}\)02第2脚)电位V2为低电位(约0V)。同时因V\(_{A}\)也大于下限比较电平V6(在+2.4V—+ 1.6V之间),则温度下限比较器的输出端(Q\(_{8}\)02第1脚)电位V1为高电位(约+7V)。反之当温度下降至低于上限温度而高于下限温度时,V\(_{A}\)小于V5,则V\(_{2}\)为高电位。同时由于VA大于V\(_{6}\),V1仍为高电位。当温度下降至低于下限温度时,由于V\(_{A}\)小于V5, V\(_{2}\)仍然为高电位,而VA小于V\(_{6}\),则V1为低电位。
由Q\(_{8}\)01两个与非门1和2构成的R-S触发器,其置“1”端S1(第1脚)与温度上限比较器输出端(Q\(_{8}\)02第2脚)相连,其置“0”端R1(第6脚)与温度下限比较器输出端(Q\(_{8}\)02第1脚)相连,其输出端Q1(第3脚)直接驱动Q\(_{811}\)。这个R-S触发器靠负脉冲触发翻转,即当S1端(1脚)为低电位时,输出端Q\(_{1}\)(3脚)电位为高电位(约+5V左右),致使Q811导通,继电器J\(_{2}\)吸合,压缩机启动。当R1端(6脚)为低电位时,输出端Q\(_{1}\)电位为低电位,致使Q811截止,继电器J\(_{2}\)释放,压缩机停止工作。当S1端和R\(_{1}\)端分别为高电位或同时为高电位时,R-S触发器不翻转,仍保持原先的状态。
2、工作过程简述:温度分↑↑→热敏电阻R阻值↓↓→V\(_{A}\)↑↑→VA>Q\(_{8}\)02V5、V\(_{6}\)→V2=0V,V\(_{1}\)=+7V→Q801S\(_{1}\)端为低电位,R1端为高电位→Q\(_{1}\)端为高电位,Q-1为低电位→Q\(_{811}\)导通→J2吸合→压缩机工作开始制冷→温度↓→R阻值↑→V\(_{A}\)↓→V6<V\(_{A}\)<V5时,Q\(_{8}\)02V2、V\(_{1}\)均为+7V→Q801S\(_{1}\)、R1端均为高电位,Q\(_{8}\)02Q1保持高电位,Q-\(_{1}\)仍为低电位→Q811保持导通→J\(_{2}\)继续吸合→压缩机继续工作、制冷→温度↓↓→R阻值↑↑→VA↓↓→V\(_{A}\)<V5、V\(_{6}\)时,Q802V\(_{2}\)为+7V,V1变为OV,Q\(_{8}\)01S1端为高电位,R\(_{1}\)端为低电位,Q802Q\(_{1}\)为低电位,Q-1变为高电位→Q\(_{811}\)截止→J2释放→压缩机停止工作、制冷停止→温度↑→R阻值↓→V\(_{A}\)↑→V5>V\(_{A}\)>V6时,Q\(_{8}\)02V2、V\(_{1}\)均为+7V,Q801S\(_{1}\)、R1端均为高电位,Q\(_{8}\)01Q1保持低电位,Q-\(_{1}\)保持高电位→Q811保持截止→J\(_{2}\)不吸合→压缩机不工作→温度↑↑…,以后是上述工作过程的无限循环。
这里顺便提一下这种电冰箱的冷冻室自动除霜原理。从电路图中可看出:当J\(_{1}\)、J2均不吸合时,压缩机不运转,加热器IL、RP通过压缩机线圈和220V电源连通,从而给冷冻室蒸发器加热,使之保持不结霜状态;当J\(_{1}\)或J2吸合时,IL、RP断电停止加热。总之,当压缩机运转时,自动除霜停止;压缩机停转时,自动除霜开始。但自动除霜只能除掉蒸发器表面上少量的霜,当冰箱使用过久,积霜过厚时则需使用手动除霜。
手动除霜电路
其电路形式基本同温度控制电路,只是少了一个温度下限比较器,而增加了启动除霜和停止除霜按钮开关。
Q\(_{8}\)02的电压比较器3为除霜温度比较器,在它的同相输入端(Q802第9脚)加有一个固定的上限比较电平V\(_{9}\)(由R808、R\(_{8}\)09分压约为+4.5V)。这个数值的选择,目的是使冷冻室除霜后的温度比冷藏室的温度略高一点,这样才能保证在除霜结束后,压缩机马上重新启动。
由温度传感器DS和R\(_{81}\)0分压后得到冷冻室温度转换电平V8,接至除霜温度比较器的反相输入端(Q\(_{8}\)02第8脚)。当温度上升使V8大于V\(_{9}\)时,其输出端(Q802第14脚)电位V\(_{14}\)为0V。当温度下降使V8小于V\(_{9}\),V14为+7V。除霜启动开关S\(_{1}\)01接在由Q801与非门3和4构成的R—S触发器的置“1”端S\(_{2}\)(第13脚)。停止除霜开关S102和除露温度比较器输出端(Q\(_{8}\)02第14脚)一起,并接在R—S触发器的置“0”端R2(Q\(_{8}\)01第8脚),此触发器的输出端Q2(第11脚)直接驱动Q\(_{812}\)。由于首次通电使用或手动除霜后已使其置成“0”状态,即输出端电位V11为低电位。如果这时未按下S\(_{1}\)01,由于V13为高电位(+7V),R-S触发器不会翻转,V\(_{11}\)保持低电位。当按下S101后使V\(_{13}\)为OV,触发器翻转,V11变为高电位(约+5V),Q\(_{812}\)导通,J1吸合,冷冻室蒸发器加热器D通电手动除霜开始,同时手动除霜指示发光二极管点亮。这时,由于二极管D\(_{8}\)03的钳位作用,使Q811的be结电压小于0.7V,不管Q\(_{8}\)01第3脚Q1电位是否为高电位,均能使Q\(_{811}\)截止。也就是说即使压缩机原来正在工作着,只要S101按下,就能使其停止工作。此时放开按钮S\(_{1}\)01,由于R-S触发器的记忆作用,仍使Q801V\(_{11}\)保持高电位。只有当温度上升超过冷冻室上限温度使Q802V\(_{8}\)大于V9,从而使Q\(_{8}\)02V14变成低电位,或者按下停止除霜按钮S\(_{1}\)02时,使Q801V\(_{8}\)为低电位,才能使触发器翻转,使Q801V\(_{11}\)变成低电位,Q812截止,J\(_{1}\)释放,加热器D断电手动除霜停止。同时D803反偏置而失去钳位作用,从而恢复了温度控制电路对Q\(_{811}\)的控制作用。同样这时由于R-S触发器的记忆作用,不论S102是否按下,或不管Q\(_{8}\)01V8再如何随冷冻室温度变化,均使其输出端(第11脚)电位V\(_{11}\)保持低电位。只要不再按动除霜启动按钮S101,Q\(_{811}\)始终为截止状态。(李刚毅)