第8章　电冰箱维修

8.1　电冰箱的结构和工作原理

8.1.1　电冰箱的结构特点

电冰箱是一种带有制冷装置的储藏柜，它可对放入的食物、饮料或其他物品进行冷藏或冷冻，延长食物的保存期限，或对食物及其他物品进行降温。

（1）电冰箱的管路系统

电冰箱的管路系统是指电冰箱中制冷剂介质的循环系统，该系统分布在电冰箱的整个箱体内，如图8-1所示。可以看到，其主要是由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流和闸阀部件等部分构成的。

①压缩机　压缩机是电冰箱管路系统中制冷剂循环制冷的动力源，主要用来驱动管路系统中的制冷剂往返循环，从而通过热交换达到制冷目的。图8-2为典型电冰箱中压缩机实物外形。

②冷凝器和蒸发器　冷凝器和蒸发器是电冰箱中的热交换组件。目前，冷凝器通常位于电冰箱后盖的箱体内，主要用来将压缩机处理后的高温高压制冷剂蒸气进行过热交换，通过散热，将冷凝器内高温高压的气态制冷剂转化为低温高压的液态制冷剂，从而实现热交换。蒸发器位于各箱室中，主要依靠空气循环的方式，利用制冷剂降低空气温度，实现制冷的目的。

图8-3为典型电冰箱中的冷凝器和蒸发器实物外形。

③节流和闸阀部件　电冰箱的节流和闸阀部件也是管路系统中的关键部件，用于辅助实现制冷剂的制冷循环过程。

常见的节流和闸阀部件主要有干燥过滤器、毛细管和单向阀等，如图8-4所示。其中，干燥过滤器和毛细管为典型的节流组件，用于实现电冰箱制冷剂的干燥过滤和节流降压；单向阀属于闸阀部件，在管路中起到控制管路导通和截止的作用。

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（2）电冰箱的电路系统

电冰箱的电路大体可分为压缩机启动和保护电路、电源电路、操作显示电路、微处理器控制电路和变频电路。

①压缩机启动和保护电路　压缩机的启动和保护电路主要在压缩机启动和运行过程中实现辅助启动和保护功能。主要包括启动继电器和过热保护继电器，如图8-6所示。

启动继电器的作用是控制压缩机的启动工作，而过热保护继电器的作用是当压缩机出现温度异常时，对压缩机进行停机保护。

②电源电路　图8-7为典型（三星BCD-226型）电冰箱的电源电路。电源电路主要由熔断器、热敏电阻器、过压保护器、桥式整流电路、滤波电容器、开关振荡集成电路、开关变压器、光电耦合器、三端稳压器等元器件组成。

③操作显示电路　电冰箱的操作显示电路是用于输入人工指令和显示电冰箱当前工作状态的部分，该电路通过操作按键输入人工指令，并通过数码显示屏显示当前的工作状态和内部温度信息。

图8-8为典型（三星BCD-226型）电冰箱的操作显示电路的实物图，从图中可以看出，操作显示电路主要是由操作按键、蜂鸣器、显示屏、热敏电阻器、操作显示控制芯片、反相器以及数据接口电路等组成。

④微处理器控制电路　电冰箱的微处理器控制电路是智能电冰箱中特有的电路。如图8-9所示，微处理器控制电路以微处理器为控制核心，对电冰箱各单元电路和各功能部件进行控制。

⑤变频电路　图8-10为典型变频电冰箱中的变频电路板，变频电路主要是由6只场效应晶体管构成的逆变电路（功率输出电路）、变频控制电路、电源供电电路以及外围元器件等构成。

8.1.2　电冰箱的工作原理

（1）电冰箱的制冷原理

图8-11为新型电冰箱的制冷剂循环原理。压缩机工作后，将内部制冷剂压缩成为高温高压的过热蒸气，然后从压缩机的排气口排出，进入冷凝器。制冷剂通过冷凝器将热量散发给周围的空气，使得制冷剂由高温高压的过热蒸气冷凝为常温高压的液体，然后经干燥过滤器后进入毛细管。制冷剂在毛细管中被节流降压为低温低压的制冷剂液体后，进入蒸发器。在蒸发器中，低温低压的制冷剂液体吸收箱室内的热量而汽化为饱和气体，这就达到了吸热制冷的目的。最后，低温低压的制冷剂气体经压缩机吸气口进入压缩机，开始下一次循环。

（2）电源电路的工作原理

电源电路是电冰箱的能源供给电路，主要是为电冰箱各单元电路部分和各部件提供所需工作电压。图8-12为典型电冰箱中电源电路的流程框图。

从图中可以看出，电冰箱接通电源后，交流200V输入电压经交流输入电路滤除干扰杂波后，分为两路。其中一路由整流滤波电路输出约300V的直流电压，送往变频电路中的电源电路，为其供电。另一路再经整流滤波电路后，为开关变压器和开关振荡集成电路供电。

开关振荡集成电路工作后产生振荡信号，并驱动开关变压器工作，开关变压器次级输出脉冲电压，经次级整流输出电路后变为直流+12V、+5V、+16V等电压为其他单元电路供电。输出端的直流电压经误差检测、光电耦合器进行电压反馈送入开关振荡集成电路中，当输出的电压异常时，反馈到开关振荡集成电路中的电压也会相应地变化，开关振荡集成电路便会根据反馈电压，对开关振荡信号的幅度进行调整，进而使开关电源输出电压稳定在所要求的范围内。

图8-13为典型（三星BCD-226型）电冰箱的电源电路。我们将该电源电路划分为3个部分，即交流输入电路部分、开关电源电路部分、过零检测电路部分（产生电源同步脉冲的电路）。

①交流输入部分　交流输入部分主要是由熔断器FUSE、过压保护器VR1、热敏电阻器NTC901、互感滤波器L01和桥式整流堆（D910～D913）等构成。

交流200V电压经输入插件送入电冰箱的电源电路中，经熔断器FUSE、热敏电阻器NTC901、过压保护器VR1后，由滤波电容器C01滤波，互感滤波器L01滤除干扰脉冲后，送入后级的桥式整流电路（D910～D913）中，由桥式整流电路整流后输出约300V的直流电压为开关电源供电。

②开关电源电路部分　开关电源电路部分主要由滤波电容器C901、双二极管CD901、开关振荡集成电路IC901（TNY266PN）、开关变压器T901、次级整流滤波电路、光电耦合器PC901和三端稳压器IC104等构成。

由桥式整流堆输出的+300V直流电压，经滤波电容C901、开关变压器（T901）初级绕组的①～③脚加到开关振荡集成电路（IC901）的⑤脚，⑤脚内接场效应管漏极，同时接集成电路内的稳压电路，为芯片供电，使其进入振荡工作状态。

开关振荡集成电路（IC901）与开关变压器初级绕组的①～③脚构成开关振荡电路。开关振荡集成电路⑤脚输出振荡信号，变压器（T901）初级绕组①～③脚作为开关管的漏极负载，在其中形成开关振荡电流从而驱动开关变压器工作。

开关变压器T901的次级绕组的⑦脚输出开关脉冲电压，经次级电路中的二极管、滤波电容器后，输出12V直流电压。

12V直流电压再次经三端稳压器、滤波电容器后输出+5V电压。

③过零检测电路部分　过零检测电路部分主要是由整流二极管D910、D105、电阻R306、电容C705和光耦PC01等构成的。

交流200V电压经整流二极管D910和D105形成100Hz的脉动电压，加到光耦PC01的发光二极管上，经光电变换后由光后晶体输出100Hz的脉冲信号，送给微处理器，作为电源同步信号。

（3）操作显示电路的工作原理

操作显示电路中的操作显示控制芯片接收由控制电路送来的显示信息和提示信息，经处理后，一路去驱动数据接口电路和反相器，从而驱动数码显示屏显示变频电冰箱的工作状态；另一路驱动蜂鸣器发出提示音。

如图8-14所示为典型（三星BCD-226型）电冰箱的操作显示电路，我们将该操作显示电路划分为3个部分，即操作显示控制芯片及相关电路部分、显示屏控制及人工指令输入电路部分、蜂鸣器控制电路部分。

①操作显示控制芯片及相关电路部分

操作显示控制芯片进入工作状态需要具备一些工作条件，其中主要包括+5V供电电压、复位信号和晶振信号。

其中，操作显示控制芯片的⑤脚为+5V供电端，为其提供工作电压；操作显示控制芯片的⑧脚为复位信号端；晶体XT101与操作显示控制芯片内部的电路构成振荡电路，为其提供晶振信号。

②显示屏控制及人工指令输入电路部分

数码显示屏分为多个显示单元，每个显示单元可以显示特定的字符或图形，因而需要多种驱动信号进行控制，数据接口电路就是将操作显示控制芯片输出的显示数据转换成多种控制信号。

数据接口电路的⑫脚主要是用来接收由操作显示控制芯片送来的串行数据信号（DATE），数据接口电路的⑪脚为写入控制信号（WR），数据接口电路的⑨脚为芯片选择和控制信号（CS）并由～脚输出并行数据，对数码显示屏进行控制。

（4）蜂鸣器控制电路部分

操作显示控制芯片接收到人工指令信号后，会通过专门的数据通道传送到控制微处理器中。此外操作显示控制芯片还对蜂鸣器进行控制、对环境温度进行检测。

操作显示控制芯片的⑩脚和⑪脚作为通信接口与控制微处理器相连进行信息互通，TXD为发送端，输送人工指令信号；RXD为接收端，可接收显示信息、提示信息等内容。操作显示控制芯片的脚输出控制信号，对蜂鸣器的发声进行控制；操作显示控制芯片的脚用来对环境温度进行检测；操作显示控制芯片的⑥脚、⑦脚、⑨脚、脚、脚和脚为操作按键的输入端，用于接收操作按键送来的人工指令。

（5）微处理器控制电路的工作原理

微处理器控制电路接收人工指令信号以及温度检测信号，输出相应的控制信号，对电冰箱进行控制。

图8-15为典型电冰箱中控制电路的流程框图。

用户通过操作按键向微处理器输入温度设置信号、化霜方式以及定时等人工操作指令。微处理器收到这些信息后，对电磁阀、继电器、风扇电动机、照明灯等输出控制信号。微处理器输出的控制信号经反相器、继电器等转换为控制各器件的电压或电流，进而控制各器件工作。

冷藏室、冷冻室等温度检测信息随时送给微处理器，当冰箱室内的温度达到预先设定的温度时，温度传感器将温度的变化变成电信号送到微处理器的传感器信号输入端，微处理器识别该信号后再进行自动控制。

如图8-16所示为典型（三星BCD-226型）电冰箱的控制电路，我们将该控制电路划分为微处理器启动电路部分、反相器控制电路部分、温度检测电路部分和人工指令输入及对外控制电路部分。

①微处理器启动电路部分　微处理器IC101（TMP86P807N）进入工作状态需要具备一些工作条件，其中主要包括+5V供电电压，复位信号和晶振信号。

其中，微处理器IC101的⑤脚为+5V供电端，为微处理器提供工作电压；微处理器IC101的⑧脚输入复位信号；晶体XT1与微处理器内部的振荡电路构成晶体振荡器，为微处理器提供同步脉冲信号。

②反相器控制电路部分　在智能电冰箱中，对压缩机等器件的供电进行控制时，通常都使用反相器和继电器控制相关器件的供电线路。

反相器IC102（ULN2003）的⑨脚为12V直流电压供电端，微处理器的⑫～⑯脚输出控制信号送到反相器IC102的①～⑤脚，经处理后，IC102的⑫～⑯脚便会接通继电器电源，继电器线圈得电，控制相应的器件开始工作。

③温度检测电路部分　温度检测电路用来检测电冰箱内外的温度，并将温度信号传送到微处理器中。

温度传感器实际上就是热敏电阻，它将检测到的温度信号转变为电信号送到微处理器中，微处理器根据这些信号，实时对电冰箱的整机工作进行控制，并通过数码显示屏将温度信号显示出来。

④人工指令输入及对外控制电路部分　微处理器通过对人工指令的识别，才可输出相应的控制信号对其他电路进行控制。除了使用反相器和继电器对重要器件进行控制外，微处理器还通过几条专门的信号线路对一些部件进行控制，比如风扇、光合成除臭灯等。

微处理器的⑩和⑪脚与操作显示电路相连，用来接收人工指令信号，也输出电冰箱整机的工作信息。微处理器的⑰脚与门开关相连，用来检测箱门的打开和关闭；微处理器的⑳和脚与风扇电机相连，用来控制风扇的旋转；微处理器的⑱脚与光合成除臭灯相连，用来控制除臭灯的工作。

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（6）变频电路

变频电路是变频电冰箱中所特有的电路模块，其主要的功能就是为电冰箱的变频压缩机提供驱动电流，用来调节压缩机的转速，实现电冰箱制冷的自动控制。

图8-17为典型电冰箱中变频电路的流程框图。

从图8-17中可以看出，电源电路板和主控电路板输出的直流300V电压为逆变器（6个IGBT）以及变频驱动电路进行供电，同时由主控电路板输出的PWM驱动信号经变频驱动电路控制逆变器中的6个IGBT轮流导通或截止，为变频压缩机提供所需的工作电压（变频驱动信号），变频驱动信号加到变频压缩机的三相绕组端，使变频压缩机启动，进行变频运转，驱动制冷剂循环，进而达到电冰箱变频制冷的目的。