專利名稱：低功耗冰箱壓縮機電機起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷壓縮機起動裝置，尤其是低功耗冰箱壓縮機電機起動
O
背景技術(shù)：
一般的制冷壓縮機電機，包含有一個主繞組和一個起動用的副繞組。起動時，主繞 組和副繞組上都有大電流通過，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速增大到同步轉(zhuǎn)速后，起動副繞組就應(yīng)該要被關(guān) 閉。否則副繞組上持續(xù)通過較大電流，會使副繞組發(fā)熱過大而燒掉。因此，需要在電機正常 起動后，將電機副繞組通路斷開。可以實現(xiàn)在電機起動時給副繞組提供較大電流，起動結(jié)束 后，將副繞組回路斷開的電路，可以稱為起動電路，實現(xiàn)這種功能的器件通常稱為起動器。目前，比較常見的是采用PCT熱敏電阻的起動器。正溫度系數(shù)的PCT熱敏電阻兩 個，分別串連在副繞組回路和可控硅門極回路，在常溫下，電阻值很小，只有幾十到幾百歐 姆。當(dāng)壓縮機電機接上電源后，開始時，PTC阻值較小，雙向可控硅門極有足夠的觸發(fā)電流， 雙向可控硅導(dǎo)通，副繞組回路導(dǎo)通，但隨著電流在PTC上發(fā)熱，PTC的阻值急劇升高，雙向可 控硅門極電流減到很小，無法觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，從而使副繞組回路斷開。但是，從交流 電源，PTC，雙向可控硅門極回路電流一直都存在，所以PTC上還在消耗能量，一般消耗達(dá)到 0. 5W左右，雖然絕對數(shù)值上看起來比較小，但是對于長時間使用的冰箱而已，總的消耗還是 很可觀的。ZL200520068558. X公開了一種用于起動單相交流電機的互感式無觸點起動器。通 過一個電流互感器，采樣相關(guān)的電流信號，控制雙向可控硅的導(dǎo)通，可以控制電流采樣系統(tǒng) 的發(fā)熱功耗。但是其需要選擇適當(dāng)?shù)碾娏骰ジ衅鞯膮?shù)，達(dá)到在電機起動時保證觸發(fā)雙向 可控硅，而在電機正常運行時不觸發(fā)雙向可控硅。這個參數(shù)的選擇就比較困難，需要多次的 試湊。而且，真正投入生產(chǎn)時，由于元器件參數(shù)的分離性，很難保證上述要求一定能滿足。 在具體的實踐引用中，該電路經(jīng)常產(chǎn)生誤動作，即在電機已經(jīng)起動之后，雙向可控硅還會開 通，電路工作不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致不必要的損耗。即使電流互感器參數(shù)一旦選擇好以后，對于不 同的電機負(fù)載，不具有普遍的適用性，對于不同電機，電流互感器的參數(shù)要求不同，所以很 難投入到實際的生產(chǎn)應(yīng)用中去。ZL 200710030846. X公開了一種與交流電機起動繞組串聯(lián)使用的起動器。包含了 雙向開關(guān)電路和計時電路。由整流橋和MOS管組成雙向開關(guān)電路，由電容和三極管，電阻組 成計時電路，控制雙向開關(guān)電路。雖然該電路可以實現(xiàn)交流電機的起動，但是該電路在起動 后，三極管兩端承受的電壓接近于電源電壓，所以，必須采用耐壓較高的三極管，增加了成 本。電機起動完成后，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，該電流通過電機副繞組、電阻和三極管，會消耗 不少的能量，雖然該發(fā)明稱可以把穩(wěn)態(tài)功耗降到0. 5瓦以下，但是根據(jù)新的標(biāo)準(zhǔn)，該穩(wěn)態(tài)功 耗還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到要求。該電路在MOS管的柵極和源極之間沒有加穩(wěn)壓管，很容易造成 MOS管柵極的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有冰箱壓縮機電機起動器存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種超低 功耗，結(jié)構(gòu)簡單，可靠、無需PTC元件的低功耗冰箱壓縮機電機起動器。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
低功耗冰箱壓縮機電機起動器包括雙向可控硅，由四個二極管組成的整流橋，雙向可 控硅的一端與交流電機的副繞組相連，雙向可控硅的另一端與交流電源、交流電機的主繞 組以及整流橋的一個橋臂相連，雙向可控硅的門極與整流橋的另一個橋臂相連，整流橋的 一個直流輸出端與第一電阻的一端及第四電阻的一端相連，第一電阻的另一端與第一電容 的一端相連，第一電容的兩端并聯(lián)第五電阻和第六電阻的串聯(lián)電路，第一電容的另一端與 穩(wěn)壓二極管、第二電容和第二電阻的并聯(lián)電路的一端及第三電阻的一端相連，穩(wěn)壓二極管、 第二電容和第二電阻并聯(lián)電路的另一端與MOS管的源極及整流橋的另一個直流輸出端相 連，第三電阻的另一端與MOS管的門極相連，第四電阻的另一端與MOS管的漏極相連。上述的MOS管可以采用增強型場效應(yīng)管或絕緣柵晶體管。本發(fā)明的冰箱壓縮機電機起動器，無需PTC熱敏元件，元器件少，電路簡單，成本 低，運行可靠，整個電路的功耗低。


圖1為本發(fā)明的一種具體實施電路圖； 圖2為本發(fā)明的另一種具體實施電路圖中MC為冰箱壓縮機電機起動器，E為交流電源，M為冰箱壓縮機電機，La為電機主繞 組，Lb為電機副繞組。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參照圖1，低功耗冰箱壓縮機電機起動器，包括雙向可控硅Tl，由四個二極管D1， D2，D3，D4組成的整流橋BR，雙向可控硅Tl的一端與交流電機的副繞組Lb相連，雙向可控 硅Tl的另一端與交流電源E、交流電機的主繞組La以及整流橋BR的一個橋臂相連，雙向可 控硅Tl的門極G與整流橋BR的另一個橋臂相連，整流橋的一個直流輸出端與第一電阻Rl 的一端及第四電阻R4的一端相連，第一電阻Rl的另一端與第一電容Cl的一端相連，第一 電容Cl的兩端并聯(lián)第五電阻R5和第六電阻R6的串聯(lián)電路，第一電容Cl的另一端與穩(wěn)壓 二極管DZ、第二電容C2和第二電阻R2的并聯(lián)電路的一端及第三電阻R3的一端相連，穩(wěn)壓 二極管DZ、第二電容C2和第二電阻R2并聯(lián)電路的另一端與MOS管Ql的源極S及整流橋的 另一個直流輸出端相連，第三電阻R3的另一端與MOS管Ql的門極G相連，第四電阻R4的 另一端與MOS管Ql的漏極D相連，本例中，MOS管Ql采用N溝道增強型場效應(yīng)管，即NMOS 管。工作原理如下
開始起動時，第一電容Cl上的電壓為零，剛上電時，電流通過交流電源、電機副繞組、 雙向可控硅門極、整流橋BR的一條橋臂、第一電阻Rl、第一電容Cl、穩(wěn)壓管DZ和整流橋BR 的另一條橋臂，回到交流電源，這條通路給第一電容Cl充電，此時，穩(wěn)壓管DZ工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，MOS管Ql的門極有驅(qū)動電壓，這個電壓高于MOS管的開通電壓，MOS管開通。電流又通 過電源、電機副繞組、雙向可控硅門極、整流橋BR —條橋臂、第四電阻R4、MOS管源極D端， 再從漏極S端回到整流橋BR另一橋臂，再回到交流電源。這個電流比較大，可以驅(qū)動雙向 可控硅Tl，使之導(dǎo)通。雙向可控硅Tl導(dǎo)通之后，電源通過電機副繞組，雙向可控硅Tl的一 端，雙向可控硅Tl的另一端，回到電源。電機副繞組流過很大電流，可以帶動電機起動。一 段時間以后，當(dāng)?shù)谝浑娙軨l上的電荷慢慢增多，電壓慢慢上升，上升到和交流電源電壓相 等時，就無法繼續(xù)充電了，此時，MOS管門極觸發(fā)信號也沒有了，MOS管無法導(dǎo)通，雙向可控 硅Tl也就關(guān)斷了，電機副繞組回路就被開路了。此時，電機已經(jīng)起動完成，起動電路基本處 于零功率消耗的狀態(tài)，唯一的消耗是并在第一電容Cl兩端的第五電阻R5，第六電阻R6產(chǎn) 生的。因為第一電容Cl上的電壓很高，第一電容Cl通過第五電阻R5，第六電阻R6放電， 會在上面消耗功率，但第五電阻R5，第六電阻R6的阻值很大，一般達(dá)到幾十兆歐，所以，整 個電路在起動后的功率消耗很小，小于10毫瓦。斷電之后，第一電容Cl上的電荷通過第五 電阻R5，第六電阻R6放掉，在一分鐘以內(nèi)，又可以重新上電，起動電機了。圖2所示具體實例，與圖1的唯一區(qū)別是采用絕緣柵晶體管，即IGBT，電路工作過 程和圖1完全一樣。本發(fā)明的最大特點是超低功耗。當(dāng)電機起動完成之后，整個電路的功耗只有電容 Cl通過電阻R5，R6放電產(chǎn)生的功耗。當(dāng)電機起動完畢之后，電容Cl上的電壓為交流電源 有效值220V，由于R5，R6的阻值很大，所以，在R5，R6上消耗的功率很小，小于10毫瓦，基 本上是零功耗。本發(fā)明起動時間可以由第一電阻Rl控制，增大Rl，可以延長起動時間，減小Rl可 以減少起動時間，故起動時間調(diào)節(jié)方便。本發(fā)明的低功耗冰箱壓縮機電機起動器，采用MOS管觸發(fā)元件，觸發(fā)穩(wěn)定，且可以 避免常用三極管放大倍數(shù)的大分散性，具有濾波，抗干擾作用，并聯(lián)在MOS管Ql之間的第二 電容C2和第二電阻R2，可以有效地濾除對MOS管的門極的干擾，在起動完畢之后，可以使 MOS管有效地關(guān)閉，使它不至于產(chǎn)生誤動作。在MOS管的門極和漏極之間連接穩(wěn)壓二極管 DZ，可以鉗位住門極電壓，使之不至于過壓而損壞。
權(quán)利要求
1.低功耗冰箱壓縮機電機起動器，其特征在于包括雙向可控硅(Tl)，由四個二極管 (Dl，D2，D3，D4)組成的整流橋(BR)，雙向可控硅(Tl)的一端與交流電機的副繞組(Lb)相 連，雙向可控硅(Tl)的另一端與交流電源(E)、交流電機的主繞組(La)以及整流橋(BR)的 一個橋臂相連，雙向可控硅(Tl)的門極(G)與整流橋(BR)的另一個橋臂相連，整流橋的一 個直流輸出端與第一電阻(Rl)的一端及第四電阻(R4)的一端相連，第一電阻(Rl)的另一 端與第一電容(Cl)的一端相連，第一電容(Cl)的兩端并聯(lián)第五電阻(R5)和第六電阻(R6) 的串聯(lián)電路，第一電容(Cl)的另一端與穩(wěn)壓二極管(DZ)、第二電容(C2)和第二電阻(R2)的 并聯(lián)電路的一端及第三電阻(R3)的一端相連，穩(wěn)壓二極管(DZ)、第二電容(C2)和第二電阻 (R2)并聯(lián)電路的另一端與MOS管(Ql)的源極(S)及整流橋的另一個直流輸出端相連，第三 電阻(R3)的另一端與MOS管(Ql)的門極(G)相連，第四電阻(R4)的另一端與MOS管(Ql) 的漏極(D)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗冰箱壓縮機電機起動器，其特征在于所說的MOS管 (Ql)是增強型場效應(yīng)管或絕緣柵晶體管。
全文摘要
本發(fā)明公開的低功耗冰箱壓縮機電機起動器包括雙向可控硅、由二極管組成的整流橋、MOS管以及阻容元件，壓縮機電機起動時，交流電源給電容充電，MOS管門極有驅(qū)動觸發(fā)信號，使其導(dǎo)通，從而形成雙向可控硅門極通路，觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，壓縮機電機的副繞組回路導(dǎo)通。電機起動后，電容逐漸被沖滿，MOS管門極信號消失，雙向可控硅不被觸發(fā)，電機副繞組回路被斷開。該起動電路具有起動結(jié)束以后的整機穩(wěn)態(tài)功耗小(可小于10毫瓦)，起動時間可調(diào)，不需要PTC熱敏電阻元件，成本低，采用MOS管開關(guān)器件，電路工作穩(wěn)定可靠，性能一致性好，抗干擾能力強等優(yōu)點。
文檔編號H02P1/28GK102075124SQ20111000768
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者孫華民, 王正仕, 胡程平, 陳輝明 申請人:浙江大學(xué)