冰箱及其主变一体板的制作方法

本申请涉及智能电器设备技术领域，特别是涉及一种冰箱及其主变一体板。

背景技术：

变频冰箱控制板通常用主控板、变频板显示板三块来实现控制操作。随着冰箱压缩机变频技术的成熟、变频驱动方案的多元化，以及对成本的控制需求，将主控板和变频驱动板集成在一起的主变一体板方案在冰箱上使用越来越普及。主变一体板上含电源电路、emi(electromagneticinterference，电磁干扰)滤波电路、igbt驱动压缩机电路等，集成度高，使用的功率器件多，对冰箱控制器安装盒有特殊要求。

传统的冰箱通常将安装盒预埋在发泡层内或放在冰箱u壳的顶部，安装盒预埋在发泡层内会要求发泡层的厚度设计足够厚，防止控制板上凝露，但过厚的发泡层会带来冰箱容积的减小，安装盒放在冰箱u壳的顶部也会带来安装盒盖变高的问题，传统的冰箱控制器降低了冰箱的有效容积。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的冰箱控制器降低冰箱有效容积的问题，提供一种可提高冰箱有效容积的冰箱及其主变一体板。

一种冰箱的主变一体板，包括基板以及设置于所述基板的控制电路，

所述控制电路包括开关电源电路、冰箱负载控制电路和压缩机驱动电路，所述冰箱负载控制电路连接所述开关电源电路和所述压缩机驱动电路，所述压缩机驱动电路用于连接冰箱的压缩机，所述控制电路中各电子元件的高度小于或等于20毫米。

在其中一个实施例中，所述开关电源电路包括共模扼流圈、整流桥、变压器、输出电路、反馈电路和电源控制电路，所述共模扼流圈通过所述整流桥连接所述变压器的初级绕组，所述输出电路连接所述变压器的次级绕组、所述冰箱负载控制电路和所述压缩机驱动电路，所述反馈电路连接所述输出电路和所述电源控制电路，所述电源控制电路连接所述变压器的初级绕组。

在其中一个实施例中，所述开关电源电路还包括电解电容ce1和电解电容ce6，所述整流桥的输入侧连接所述共模扼流圈，所述整流桥的输出侧连接所述变压器的初级绕组，所述电解电容ce1和所述电解电容ce6均并接于所述整流桥的输出侧。

在其中一个实施例中，所述共模扼流圈为clj-uu11016型20毫米高度的共模扼流圈，所述变压器为卧式ee20型19毫米高度的变压器，所述电解电容ce1和所述电解电容ce6均为20毫米高度、容量为120uf/450v的电解电容。

在其中一个实施例中，所述压缩机驱动电路包括三路单相驱动电路，所述三路单相驱动电路均连接所述开关电源电路和所述冰箱负载控制电路，且用于连接冰箱的压缩机。

在其中一个实施例中，各路单相驱动电路均包括驱动芯片、开关管组件和散热片，所述驱动芯片连接所述开关电源电路和所述冰箱负载控制电路，所述开关管组件连接所述驱动芯片，还用于连接冰箱的压缩机，所述散热片与所述开关管组件对应设置。

在其中一个实施例中，所述散热片为20毫米高度、l型的igbt散热片。

在其中一个实施例中，所述控制电路还包括连接所述冰箱负载控制电路的通讯电路。

一种冰箱，包括上述主变一体板。

在其中一个实施例中，冰箱还包括安装盒，所述主变一体板设置于所述安装盒内，且所述安装盒的盒盖与所述主变一体板上带电部件的上表面距离大于或等于8毫米。

上述冰箱及其主变一体板，将开关电源电路、冰箱负载控制电路和压缩机驱动电路集成在一起实现对冰箱的控制，而且控制电路中各电子元件的高度小于或等于20毫米，有效降低主变一体板的厚度，使得用于放置主变一体板的安装盒的高度可以降低，与传统的冰箱控制器相比，提供了冰箱的有效容积。

附图说明

图1为一实施例中主变一体板的控制电路的结构框图；

图2为另一实施例中主变一体板的控制电路的结构框图；

图3为一实施例中开关电源电路的结构原理图；

图4为一实施例中冰箱负载控制电路的结构原理图；

图5为一实施例中压缩机驱动电路的结构原理图；

图6为图5中u相驱动电路的结构原理图；

图7为图5中v相驱动电路的结构原理图；

图8为图5中w相驱动电路的结构原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供了一种冰箱的主变一体板，包括基板以及设置于基板的控制电路。如图1所示，控制电路包括开关电源电路110、冰箱负载控制电路120和压缩机驱动电路130，冰箱负载控制电路120连接开关电源电路110和压缩机驱动电路130，压缩机驱动电路130用于连接冰箱的压缩机210，所述控制电路中各电子元件的高度小于或等于20毫米。

具体地，开关电源电路110还连接压缩机驱动电路130，用作接入外部电源进行处理后给冰箱负载控制电路120和压缩机驱动电路130供电。冰箱负载控制电路120可以是根据冰箱内部传感器检测到的参数，或者结合用户通过冰箱的交互界面发送的控制指令，来控制压缩机驱动电路130对压缩机210进行驱动控制。控制电路中具体可包括电阻、电容、开关管等不同的电子元器件，通过对控制电路中电子元器件的规格进行筛选，控制各电子元器件的高度小于或等于20毫米，从而减小主变一体板的厚度，使得安装主变一体板的安装盒的高度可以设计得更小，从而减小安装盒所在空间，提高冰箱的有效容积。

此外，在一个实施例中，如图2所示，控制电路还包括连接冰箱负载控制电路120的通讯电路140。冰箱负载控制电路120可通过通讯电路140与冰箱其他设备进行数据传输，也可以是通过通讯电路140接收用户发送的控制指令对压缩机210进行驱动控制。

上述冰箱的主变一体板，将开关电源电路110、冰箱负载控制电路120和压缩机驱动电路130集成在一起实现对冰箱的控制，而且控制电路中各电子元件的高度小于或等于20毫米，有效降低主变一体板的厚度，使得用于放置主变一体板的安装盒的高度可以降低，与传统的冰箱控制器相比，提供了冰箱的有效容积。

开关电源电路110的具体结构并不唯一，在一个实施例中，如图3所示，开关电源电路110包括共模扼流圈l2、整流桥br、变压器t1、输出电路112、反馈电路114和电源控制电路116，共模扼流圈l2通过整流桥br连接变压器t1的初级绕组，输出电路112连接变压器t1的次级绕组、冰箱负载控制电路120和压缩机驱动电路130，反馈电路114连接输出电路112和电源控制电路116，电源控制电路116连接变压器t1的初级绕组。

其中，外部市电经共模扼流圈l2输送到整流桥br进行整流，得到直流电发送至变压器t1的初级绕组，输出电路112根据变压器t1的次级绕组产生的电压对冰箱负载控制电路120和压缩机驱动电路130进行供电。反馈电路114对输出电路112输送的电压进行检测并反馈至电源控制电路116，电源控制电路116根据反馈电压对变压器t1的初级绕组所在回路进行通断控制，从而使开关电源电路110输出的电压维持恒定。

在一个实施中，开关电源电路110还包括电解电容ce1和电解电容ce6，整流桥br的输入侧连接共模扼流圈l2，整流桥br的输出侧连接变压器t1的初级绕组，电解电容ce1和电解电容ce6均并接于整流桥br的输出侧。

其中，共模扼流圈l2为clj-uu11016型20毫米高度的共模扼流圈，变压器t1为卧式ee20型19毫米高度的变压器，电解电容ce1和电解电容ce6均为20毫米高度、容量为120uf/450v的电解电容。通过对开关电源电路110中的电子元器件进行改进，选用电解电容ce1和电解电容ce6代替通用的220uf/450v电解电容，以及对共模扼流圈l2和变压器t1的规格进行筛选，优化布局布线，降低主变一体板的高度。

具体地，变压器t1的初级绕组包括两个绕组，共模扼流圈l2的一个输入端连接火线l，另一个输入端连接零线n，共模扼流圈l2的两个输出端分别连接整流桥br的输入侧的端口2和端口3，变压器t1的初级绕组中，一个绕组的端口5连接整流桥br的输出侧的端口1，绕组的端口4连接电源控制电路116，另一个绕组的端口1连接反馈电路114，绕组的端口2接地。其中，共模扼流圈l2可采用ch-305-01516mh的共模扼流圈，整流桥br可采用gbu8k型号的整流桥，变压器t1可采用ee20-29型号的变压器。此外，开关电源电路110还可包括保险丝f1、压敏电阻rv1和热敏电阻ntc1，以及其他电阻、电容、二极管和稳压管等电子元器件，具体结构如图3所示，在此不再赘述。

进一步地，输出电路112包括电容ce2、电感l1、稳压芯片u4和稳压芯片u9。其中，稳压芯片u4和稳压芯片u9均可采用ld1117芯片。变压器t1的次级绕组输出的电压经电容ce2、电感l1后输出﹢12v的电压，﹢12v电压经过一个ld1117芯片稳压输出15v电压，15v电压再经另一个ld1117芯片稳压输出5v电压。输出电路112提供三种不同电压输出，以满足其他电路不同的供电需求。此外，输出电路112同样还可包括电阻、电容和二极管等器件，具体如图3所示，在此不再赘述。

继续参照图3，反馈电路114可包括光耦u2、电压基准芯片u1和两路采样电路，其中一路采样电路包括电阻r2和电阻r7，另一路采样电路包括电阻r9和电阻r10。电阻r2和电阻r7串联，且公共端连接光耦u2的发光管的输入端，电阻r7的另一端连接电感l1靠近变压器t1的一端，电阻r2的另一端连接光耦u2的发光管的输出端。电阻r9和电阻r0串联且公共管连接电压基准芯片u1的控制端，电压基准芯片u1的输入端连接光耦u2的发光管的输出端，电压基准芯片u1的输出端接地。电阻r9的另一端连接电感l1远离变压器t1的一端，电阻r10的另一端接地。光耦u2的接收管的输入端通过对应电阻连接变压器t1的绕组的端口1，光耦u2的接收管的输出端连接电源控制电路116。此外，反馈电路114还包括其他电阻、电容等元件。

具体地，光耦u2具体可采用ltv-816s光耦，电压基准芯片u1可采用cj431芯片。本实施例中，利用光耦u2和电压基准芯片u1对输出电路112输送的电压进行检测并返回对应的反馈信号至电源控制电路116，用作电源控制电路116进行电压输出控制，且实现信号的隔离传输，提高了开关电源电路110的工作稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，电源控制电路116包括控制芯片ic1，控制芯片ic1连接变压器t1的初级绕组和反馈电路114。控制芯片ic1具体可采用top264芯片，此外，电源控制电路116还可包括电阻、电容、二极管和稳压管等元件。

在一个实施例中，如图4所示，冰箱负载控制电路120包括主控器ic8和外围电路，主控器ic8通过外围电路连接开关电源电路110和压缩机驱动电路130。其中，主控器ic8可采用s6e1a12b0a芯片，外围电路可包括连接主控器ic8的晶振器x2和指示灯led1。此外，外围电路还可包括电阻、电容和二极管等元件。

在一个实施例中，如图5所示，压缩机驱动电路130包括三路单相驱动电路，三路单相驱动电路均连接开关电源电路110和冰箱负载控制电路120，且用于连接冰箱的压缩机210。为便于描述，可将三路单相驱动电路分别称为u相驱动电路132、v相驱动电路134和w相驱动电路136。u相驱动电路132、v相驱动电路134和w相驱动电路136均连接冰箱负载控制电路120，并通过接口cn20与冰箱的压缩机210连接。可以理解，压缩机驱动电路130还可包括其他电阻、电容和二极管等元件，具体参照图5，在此不再赘述。

在一个实施例中，各路单相驱动电路均包括驱动芯片、开关管组件和散热片，驱动芯片连接开关电源电路110和冰箱负载控制电路120，开关管组件连接驱动芯片，还用于连接冰箱的压缩机210，散热片与开关管组件对应设置。

具体地，图6至8分别为u相驱动电路132、v相驱动电路134和w相驱动电路136的结构原理图，u相驱动电路132中包括驱动芯片u5，以及由开关管ig1和开关管ig4组成的开关管组件。v相驱动电路134中包括驱动芯片u6，以及由开关管ig2和开关管ig5组成的开关管组件。w相驱动电路136中包括驱动芯片u7，以及由开关管ig3和开关管ig6组成的开关管组件。其中，驱动芯片u5、驱动芯片u6和驱动芯片u7均可采用l6388芯片，开关管ig1、开关管ig4、开关管ig2、开关管ig5、开关管ig3和开关管ig6均可采用stgf4m65df2型号的三极管。此外，三路单相驱动电路还可包括电阻、电容和二极管等元件。

以u相驱动电路132为例，如图6所示，驱动芯片u5连接冰箱负载控制电路120中的主控器ic8，还连接开关管ig1和开关管ig4的控制端，开关管ig1的输入端连接电源接入端p，开关管ig1的输出端连接开关管ig4的输入端以及压缩机210的u相端，开关管ig4的输出端通过电阻rs1接地。在开关管ig1和开关管ig4的位置还设置有散热片进行散热。散热片可以是由主控器ic8驱动进行散热，也可以是由外部控制电路驱动进行散热。v相驱动电路134和w相驱动电路136的结构与u相驱动电路132类似，在此不再赘述。

具体地，在一个实施例中，散热片为20毫米高度、l型的igbt散热片。选用高度为20mm、l型的igbt散热片，和通用的矩形散热片对比，散热面一样，高度降低，满足43摄氏度环温下最大负载运行igbt的温升小于95度。

此外，压缩机驱动电路130还可包括比较器u8-a和比较器u8-b，比较器u8-a的同相输入端通过电阻连接电阻rs1与三路单相驱动电路的公共端，比较器u8-a的反相输入端通过电阻接地，比较器u8-b的反相输入端通过电阻连接电阻rs1与三路单相驱动电路的公共端，比较器u8-b的同相输入端通过电阻接地，比较器u8-a和比较器u8-b的输出端均通过电阻连接主控器ic8。其中，比较器u8-a和比较器u8-b可采用bu7262sf芯片，利用比较器u8-a和比较器u8-b采集三路单相驱动电路的驱动电压并反馈至主控器ic8，实现主控器ic8对三路单相驱动电路的反馈调节，使得对压缩机210的驱动更加准确。

为便于更好地理解上述主变一体板，下面结合具体实施例进行详细解释说明。

传统的冰箱控制器安装盒放在冰箱u壳的顶部，带来安装盒盖变高、外观审美较差问题。基于此，为解决现有技术当中存在安装盒高度问题，提供了一种降低高度的主变一体板。针对降低主变一体板的高度要求，使用两个降低高度的120uf/450v电解电容替换通用的一个220uf/450v电解电容，优化igbt的散热片设计，解决了控制器安装盒的高度的问题。能够降低主变一体板的高度，从而降低控制器安装盒的高度，提高了冰箱的有效容积，外观美化。主变一体板具体可以是pcb(printedcircuitboard，印制电路板)板。

具体地，通过使用一种不预埋在箱体内、固定在冰箱u壳顶部的控制器安装盒，将主变一体板固定在控制器安装盒的螺柱上。主变一体板通过集成滤波电路、开关电源电路、冰箱负载控制电路、通讯电路、压缩机驱动电路等在一块pcb板上实现对冰箱的控制，pcb板尺寸为140*180。

图3为主变一体板的电源部分的原理图，含较高的元器件：大电解电容ce1和ce6、共模扼流圈l2和变压器t1。主要功能为冰箱控制器提供隔离12v、1.2a电源，非隔离15v、0.15a电源。在12v电压输出后有ld1117芯片稳压输出15v、0.2a的电压，在15v后有ld1117芯片稳压输出5v、0.2a的电压。

图5为主变一体板的变频部分的原理图，含较高的元器件：igbt器件ig1～ig6以及散热片，主要功能为冰箱压缩机提供变频驱动。

选用高度为20mm、容量为120uf/450v的电解电容ce1和ce6，替代通用的220uf/450v电解电容。优化布局布线，降低pcb板的高度。和原有的一个电解电容对比，两个电解电容的散热面积更大，运行温升降低，容量加大，延长电解电容的使用寿命。

选用高度为20mm、l型的igbt散热片(放在igbt器件ig1～ig6后部)，和通用的矩形散热片对比，散热面一样，高度降低，满足43摄氏度环温下最大负载运行igbt的温升小于95度。

选用卧式的ee20型高度为19mm的变压器t1，实现降低pcb板的高度，实验测试43摄氏度环温下最大负载运行时变压器的温升小于85度。

选用clj-uu11016型带固架高度为20mm的共模扼流圈l2，实现降低pcb板的高度，emc实验满足国标要求且留有裕量。

在一个实施例中，还提供了一种冰箱，包括上述主变一体板。进一步地，冰箱还包括安装盒，主变一体板设置于安装盒内，且安装盒的盒盖与主变一体板上带电部件的上表面距离大于或等于8毫米。安装盒的盒盖与pcb板上电解电容等带电部件的上表面距离大于8mm，满足电气安全设计要求，且留有裕量。

上述冰箱，主变一体板将开关电源电路、冰箱负载控制电路和压缩机驱动电路集成在一起实现对冰箱的控制，而且控制电路中各电子元件的高度小于或等于20毫米，有效降低主变一体板的厚度，使得用于放置主变一体板的安装盒的高度可以降低，与传统的冰箱控制器相比，提供了冰箱的有效容积。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。