海尔BCD-550WYJ型变频电冰箱,由主电源电路、辅助电源电路、主控芯片(CPU)电路、晶振电路、复位电路、操作显示电路、接口电路、风机电路、温度传感器电路、开关电路、加热器电路、照明灯电路、阀门电路、蜂鸣器电路、变频控制电路及变频压缩机等组成。在微处理器控制下,输出驱动信号的频率通过变频控制电路板来调节变频压缩机的转速,进而实现精确控制电冰箱冷藏室、冷冻室、变温室及制冰机的温度。下图为该电冰箱的电气系统接线图。

1.主电源电路
电路见上图、下图,由主电源板插件输入的AC220V交流电压,经保险管FUSE1、压敏电阻Zl过压保护、过流保护、防雷击及抗干扰后,输出AC220V交流电压,一路经智能控制板插件CN200(N)和CN201(1)两端,为智能控制板提供AC220V电源;另一路经电感Ll、电容C1~C4、二极管D1~D4、高频滤波、整流后,送到变频控制板电路,再经电感L2、电容El滤波后,给变频控制电路提供约为+300V峰值电压。
2.辅助电源电路
电路见下图,由智能控制板输入的AC220V交流电压,经压敏电阻RV200、电感L202、电容C202、二极管D20~D211、保险电阻Rf200、电容E201和E202过压保护、过流保护、整流滤波、防雷击及抗干扰电路后,输出约为+300V峰值电压。一路经电阻R215—R218送到开关电源芯片IC201(NCP1200P100)⑧脚;另一路经开关电源变压器B201①、②脚绕组送到大功率场效应开关管MOS200(FPQF5N60C)的D极。当开关电源芯片IC201启动振荡后,IC201⑤脚输出一个开关脉冲,经电阻R206等送到MOS200的G极,启动开关电源。同时B201③、④脚绕组产生的感应电压,经D201、R202、E203、D205整流、滤波、稳压后送到IC201⑥脚,作为IC201的维持电源。开关电源启动工作后,B201⑨脚输出的脉冲电压经D202、L200、E208、E200等整流、滤波后,输出+16V电压,一路给冷冻室风机驱动电路供电;另一路经R227、D206、光电耦合器IC203(PC817A)等组成的取样反馈电路,通过IC201②脚实现DC/DC误差控制功能。B201⑤脚输出的脉冲电压经D207、L201、E206和E207等整流、滤波后,输出+12V电压,一路给电气系统控制接口电路中的继电器驱动电路、冷藏室风机驱动电路、变温室风机驱动电路、蜂鸣器电路等供电;另一路经R226同样通过D206、IC203等组成的取样反馈电路,由IC201②脚实现DC/DC误差控制功能。B201⑧脚输出的脉冲电压经D203、E204、E265、三端稳压块IC202(MC7805CT)等整流、滤波、稳压后,输出稳定的+5V电压,分别给智能控制板主控芯片ICl(CPU)电路、晶振电路、复位电路、温度传感器电路、门开关电路、驱动电路、操作显示电路等供电。


3.主控芯片(CPU)电路
电路见下图,智熊控制板主控芯片ICl(MC68HC08AB32-64)(22)、(44)、(54)、(55)脚为接+5V电源端;(21)、(45)、(56)脚为接地端;(62)脚为发光二极管LED1驱动信号端口,低电平有效;(26)脚为强制开机信号端口;(39)、(40)脚分别为冷藏室温度传感器信号端口;(35)、(36)脚分别为冷冻室温度传感器信号端口;(38)脚为制冰机温度传感器信号端口;(37)脚为操作显示电路环境温度传感器信号端口;(41)脚为变温室温度传感器信号端口;③脚为复位信号输入端口;(58)、(59)脚为晶振信号输入端;(23)、(24)、(25)脚为电子开关SIP5转换信号输入端口;⑤、(15)脚为蜂鸣器信号输出端口;(33)、(34)脚为CPU功能转换输入端口;(63)脚为分配器开关信号输入端口;①、④、⑧、⑩、(12)、(64)分别为IC5和IC6控制信号输出端口;(53)、(60)、(61)为IC8控制信号输出端口;(42)、(43)、(46)脚为冷藏室风机控制信号输出端口;(48)脚为冷藏室开关信号输入端口;⑥、⑦、(16)、(17)脚为冷冻室冷冻风机和冷却风机控制信号端口;(20)脚为冷冻室开关信号输入端口;(30)、(31)、(32)脚为制冰机电机驱动信号输出端口;(27)、(28)、(29)脚为制冰机开关信号输入端口;(18)、(19)脚为操作显示电路控制信号端口;(47)脚为冷藏室风门加热器、变温室风门加热器和出冰口盖板加热器控制信号端口;(52)脚为变温室操作显示电路控制端口;(49)、(50)、(51)脚为变温室风机控制信号输出端口;(11)脚为变频电路控制信号输出端口。
4.晶振电路
电路见下图,由主控芯片ICl(MC68HC08AB32-64)(58)、(59)脚内部电路与晶体XT1组成晶振电路,产生4MHz主振荡频率信号。
5.复位电路
电路见下图,电路由三极管P12、电阻R88~R90、R82、电容C22等组成,主要是为主控芯片ICl(MC68HC08AB32-64)提供复位电平信号。当复位电路得到+5V电源时,电路进行比较,并给主控芯片IC1③脚提供复位电平,高电平复位。
6.蜂鸣器电路
电路见下图,由主控芯片IC1(MC68HC08AB32-64)、三极管N15、N16、P9、电阻R79~R85、电容El、蜂鸣器BUZZ1等组成。N15、P9组成两级放大电路,当主控芯片IC1(15)脚输出信号为高电平时,蜂鸣器BUZZ1接通电源,此时IC1⑤脚输出(幅度5V、频率约为3.8kHz)脉冲信号电压,并通过N16使蜂鸣器BUZZ1发出声音。

7.冷藏室接口电路
电路见下图,该电路分为温度传感器电路、门开关电路、风门加热器电路和风机控制电路。
(1)温度传感器电路。由电阻R30、R33、电容C3和电阻R29、R34、电容C4及温度传感器RT1、RT2(负温度系数热敏电阻)分别组成分压取样电路,将随温度电压变化的电平值分别提供给主控芯片IC1(39)、(40)脚,与设定冷藏室温度值进行比较,自动调节变频压缩机的运转频率,控制冷藏室的温度在设定范围之内。
(2)门开关电路。由电阻R31、R32、电容C2及门开关SW2组成冷藏室门开关电路,门开关控制信号送到主控芯片ICl(48)脚,进而通过电气系统控制接口电路控制冷藏室照明灯及风机等的工作状态。(3)风门加热器电路。由主控芯片ICl(47)脚输出控制信号,当输出高电平时,三极管N21导通,继电器K1得到+12V电压吸合,同时冷藏室风门加热器RLI得到+12V电压加热。(4)风机控制电路。由主控芯片ICl(42)、(43)、(46)脚输出风机控制信号,通过三极管N8~N14、P2、P4、P6、P8、二极管D3、D6、D9、D12~D16等组成的电路来进一步控制冷藏室风机的工作状态。

8.冷冻室接口电路
电路下图,该电路分为温度传感器电路、门开关电路和风机控制电路。
(l)温度传感器电路由电阻R49、R55、R50、R54及温度传感器RT3、RT4(负温度系数热敏电阻)分别组成分压取样电路,将随温度电压变化的电平值分别提供给主控芯片ICl(36)、(35)脚,与设定冷藏室温度值进行比较,自动调节变频压缩机的运转频率,进而控制冷冻室的温度在设定范围之内。
(2)门开关电路由R46、R51及门开关SW3组成冷冻室门开关电路,门开关控制信号送到主控芯片IC1(20)脚,进而通过电气系统控制接口电路控制冷冻室照明灯及风机等的工作状态。
(3)风机控制电路由主控芯片IC1(16)脚输出冷却风机控制信号,通过三极管N17、Pl0等组成的驱动电路来进一步控制冷却风机的工作状态。同时主控芯片IC1⑦脚为冷却风机反馈信号输入端,用来检测冷却风机的工作状态是否正常。由主控芯片IC1(17)脚输出冷冻风机控制信号,并通过三极管N18、PLL等组成的驱动电路来进一步控制冷冻风机的工作状态。主控芯片IC1⑥脚为冷冻风机反馈信号输入端,用来检测冷冻风机的工作状态是否正常。


9.变温室接口电路
电路见下图,该电路分为温度传感器电路、风门加热器电路、风机控制电路和操作显示电路。
(1)温度传感器电路,由电阻R12、R17、电容Cl及温度传感器RT6(负温度系数热敏电阻)组成分压取样电路,将随温度电压变化的电平值提供给主控芯片IC1(41)脚,与设定变温室温度值进行比较,自动调节变频压缩机的运转频率,进而控制变温室的温度在设定范围之内。
(2)风门加热器电路由主控芯片IC1(47)脚输出控制信号,当输出高电平时,三极管N21导通,继电器Kl得到+12V电压吸合,同时变温室风门加热器RL2得到+12V电压加热。
(3)风机控制电路由主控芯片ICl(49)、(50)、(51)脚输出风机控制信号,通过三极管Nl~N7、Pl、P3、P5、P7、二极管Dl、D2、D4、D5、D7、D8、Dl0、Dll等组成的电路来进一步控制变温室风机的工作状态。
(4)操作显示电路由主控芯片ICl(52)、(53)、(60)、(61)脚输出操作显示控制信号,通过8位移位寄存器IC8(CD74HC595)进行功能扩展后,完成变温室操作显示功能。


10.制冰机接口电路
电路见下图,该电路分为温度传感器电路、门开关电路和制冰电机控制电路。
(1)温度传感器电路
由电阻R65、R69、电容C17及温度传感器RT5(负温度系数热敏电阻)组成分压取样电路,将随温度电压变化的电平值提供给主控芯片IC1(38)脚,与设定制冰机温度值进行比较,自动调节变频压缩机的运转频率,进而控制制冰机的温度在设定范围之内。
(2)门开关电路
由电阻R62、R74及门开关SW4组成制冰机门开关电路,门开关(I/O)控制信号送到主控芯片ICl(29)脚,进而通过电气系统控制接口电路控制制冰机的工作状态。由电阻R63、R73及检测开关SW5组成制冰机检测开关电路,检测开关控制信号送到主控芯片IC1(28)脚,进而通过电气系统控制接口电路控制制冰机的工作状态。由电阻R64、R71及停机开关SW6组成制冰机停机开关电路,停机开关控制信号送到主控芯片ICl(27)脚,进而通过电气系统控制接口电路控制制冰机的工作状态。
(3)制冰电机控制电路
电路由双向电机驱动电路IC2(BA6238)及主控芯片ICl(MC68HC08AB32-64)等组成。驱动块IC2为10脚单边排列:①脚为接地端;②、③脚为制冰电机驱动端;④、⑤脚为指令输入端;⑥脚为反相指令输入端;⑦、⑨脚为电源端;⑩脚为驱动公共端。由主控芯片IC1(30)、(31)、(32)脚输出制冰电机控制信号,通过驱动块IC2(BA6238)等组成的驱动电路来进一步控制制冰电机的工作状态。

11.操作显示接口电路
电路见下图,该电路分为温度传感器电路、出冰口盖板加热器电路和操作显示电路。
(1)温度传感器电路
由电阻R75、R78、电容C21及温度传感器RT7(温度系数热敏电阻)组成分压取样电路,将随环境温度变化的电平值提供给主控芯片IC1(37)脚进行比较,在设定电冰箱温度值时,自动调节变频压缩机的运转频率或工作状态。
(2)出冰口盖板加热器电路
由主控芯片IC1(47)脚输出控制信号,当输出高电平时,三极管N21导通,继电器Kl得到+12V电压吸合,同时出冰口盖板加热器RL3得到+12V电压加热。
(3)操作显示电路
该电路未画原理图,由二只贴片集成电路块、一只晶振、四只轻触开关、一个LED显示屏及若干阻容元件等组成,均为贴片式元件。该电路板上有一个插件,通过排线与智能控制板对应插件相连接,该电路的输入或输出控制信号,经电阻R76、R77、R66、R67、三极管N19、N20等分别送到主控芯片IC1(18)、(19)脚,并在主控芯片IC1控制下,实现操作显示功能。

12.电气系统控制接口电路
电路见下图,该电路由8位移位寄存器IC5和IC6(CD74HC595)、7反相驱动器IC3和IC4(ULN2003)、继电器K2~K15及智能控制板主控芯片IC1(MC68HC08AB32-64)等组成。IC5和IC6①~⑦脚为控制信号输出端;⑩脚为复位端(高电平复位);(11)、(12)、(14)脚为信号输入端;⑧脚为接地端;(16)脚为电源端。IC3和IC4①~⑦脚为控制信号输入端;⑩~(16)脚为控制信号输出端;⑧脚为接地端;⑨脚为电源端。其中:①脚对应(16)脚,②脚对应(15)脚,如此类推。主控芯片IC1①、④、(64)、⑧、⑩、(12)脚输出控制信号,分别送到8位移位寄存器IC5和IC6的(11)、(12)、(14)脚,通过IC5和IC6进行功能扩展后,由①~⑦脚输出控制信号,分别送到IC3和IC4①~⑦脚。当IC3和IC4对应信号输入端为高电平时,对应输出端为低电平,对应继电器得电吸合,进而控制对应电气系统进行工作。

13.变频控制电路及变频压缩机
(1)变频控制电路
该电路由+300V电源滤波电路、辅助电源电路、若干集成电路、6只大功率晶体管及其他元件等组成,集成电路均为贴片式元件。该电路板上有控制信号输入插件、变频压缩机三相电源输出插件和变频压缩机转子磁极位置检测反馈插件。由主控芯片IC1(MC68HC08AB32-64)(11)脚发出变频控制指令,经变频板控制信号输入插件送到变频板集成电路进行处理,变频控制电路采用脉宽调制(PWM)方式,用来改变各路控制脉冲的占空比,从而对变频压缩机实现变频控制。主控芯片IC1(11)脚发出的变频控制命令通过变频板上的一块大规模集成电路和外围几块小集成电路进行处理后,分别控制变频板上六只大功率晶体管的通断,并由变频板插件输出端U、V、W输出相位差120°的变频正弦波电压,控制变频压缩机运转。变频控制电路设有欠压、过流、过热、短路保护电路及压缩机转予磁位检测电路等。当变频控制电路或变频压缩机出现某种故障时,由检测电路反馈的故障信号送到主控芯片IC1(11)脚,CPU作出判断后发出控制命令。
(2)变频压缩机
变频电冰箱通常采用变频直流无刷电机,为了实现变频工作,需要上述专用的变频控制电路,即变频功率控制电路,将直流电逆变成交流电,驱动控制变频压缩机工作。变频直流无刷电机的转子为对称排列的双S、N转子磁钢,定子线圈分为U、V、W三组,分别接到变频控制电路的U、V、W输出插件上,由变频控制电路按顺序为定子线圈供电,使之形成旋转磁场。变频压缩机设有霍尔元件检测转子磁极的旋转位置,通过该电路将变频压缩机转速的相关信息传送到变频控制电路及主控芯片电路进行处理,进而控制变频压缩机定子线圈的电流相位保持一定关系,并由变频控制电路的6个大功率晶体管进行控制,按特定的规律和频率转换,控制变频压缩机的转速。