电冰箱是利用温度控制器来控制压缩机的开停时间，从而调节电冰箱内的温度的。本文介绍一种采用普通硅管3DG6作为感温元件的电子温控器电路。它与目前国内普及型电冰箱中普遍采用的压力式温控器相比，有热惯性小、灵敏度高、控温精度高、结构简单、维修方便、感温元件取材容易、价格便宜、一致性好等一系列优点，又由于用双向可控硅代替继电器，可以无触点地控制压缩机的开，停，工作可靠。它不但有控温功能，还增加了电源过压、欠压保护功能和延迟6分钟开机的功能，以防止压缩机损坏和延长压缩机的寿命。
该电子温控器不仅用于电冰箱，凡温控范围在-50(1～+150℃的致冷、加热恒温设备如冰库、冷藏设备、空凋器、生化培养箱、孵化箱、恒温箱等等，只要稍加调整都可使用。
一.电路工作原理
上图为电子温控器的原理方框图。由图1可见，电路是由温度控制闭合环路、过压欠压保护电路和直流电源电路三部分组成。下圈为其电原理图。
温度传感器BG2采用普通的硅三极管3DG6。半导体的理论和实测表明，NPN型硅晶体管的集电极电流IC恒定时，集电结无论是反偏还是零偏，其基极一发射级正向电压VBE在-一50℃～+150℃温度范围内与温度T有近似线性关系，电压温度系数约为-2.1mv/c左右。
因此，将3DG6接成二极管后可以作为较理想的感温元件。A1为桥路放大器，将由传感器端的温度变化量转换成电压变化量加以放大．电位器Wl与R5组成调节温度设定电路，调节W1，改变放大器A1同相端的基准电压，即可按人们的意愿设定冰箱内的开机温度。R4使BG2的工作电流限定在lOOμA。通过Al的反相放大，Al的输出电压VI与测温端的温度T成正比，电压温度系数为1OOmV/℃。W2供用户调节开机温度，约可使Vl变化1/6，相当于温度可调8.2'C左右。
电冰箱的温度要求有一个控制范围AT=T1-T2。式中Tl是箱内开机温度，亦即控制温度，T2是关机温度，亦即最低温度。当箱内温度T≥Tl时，压缩机启动、致冷，使得箱温下降。
当下降到T-Tl时，压缩机并不关闭而继续工作，使箱温继续下降；当温度下降到T≤T2时，压缩机才停止工作。当然，机器不致冷后，箱温将回升。当温度回升到T-T1时，压缩机冉次被启动、致冷，重复上述控制过程，使箱内温度被控制在T1～T2的范围内变化。
对于这样的控温要求，模拟电量VI的变化应如图3(a)所示。图中VIH对应于开机温度T1．VIL对应于关机温度T2。控制压缩机工作的电信号应如图3(b)所示的开关信号，由施密特触发器来产生．其基本原理图如图4所示。它实际上是采用了正反馈形式的电压比较器，用R．和R。进行分压，在同相端产生一个随输出电压变化的上基准电平VI‘和下基准电平VI’。当V2-V2H高电平时，同相端为上基准电平VI’=
低电平时，则得到下基准电平VI’=
将图3所示的VI电信号加到施密特触发器的反相端，在tl-t2这段时间内，V1随温度升高而升高。由于VI<V1’,A2的增益又极高，输出星高电平，V2-V2H≈VCCI到达t2时．V1升至Vl=V1H=V1’，A2翻转，V2=V2L≈0。这时，反馈到A2同相端的基准电压也降到Vl’。因甚，机器开始致冷，Vl又下降咏但盔V1>Vl’时，A2输出状态不变。只有当温度继续下降，Yl=V1L=VI’时，A2才翻转．V2=V2H≈Vce。此时，同相端的基准电压又跳变到V1’。V1、V1之差称为施密特触发器的回差电压或滞后电压宽度。只要根据A1的放大量，适当选择Ra和Rb的阻值，便可获得电冰箱的温控范围△T=T1=T2。
图2中A2即为施密特触发器实际电路，R12+W3相当于
图R10、R11的分压决定A2同相端的电压，也即滞后电压宽度的中心电压。调节W3，可以改变上下基准电压之差V1-V1，也即改变滞后电压宽度。在图孰中，当W3-O时，滞后电压宽度为0.89V，当W3-51kΩ时，则为0.53V，即温度传感器端温差AT可以从8.9'C调变到5.3℃，一般电冰箱的温差调定在6～8℃。
LED1为绿色发光管。当控制信号V2为高电平V2H时，LEDI发光，说明电冰箱内温度正常，压缩机不工作，电子开关BG3饱和，R13为限流电阻。当V2为低电平V2L时，LED1熄灭，BG3截止，压缩机启动。R13、C4组成抗脉冲干扰电路，防止外来干扰脉冲改变机器的工作状态，也可避免起动时因电源电压下降到欠压状态，欠压保护电路起作用而引起电冰箱频繁通断电。
冰箱压缩机关机后需经过5—10分钟才能再开机。不然的话，很容易损坏压缩机，缩短压缩机的寿命。由时基集成电路555与R14、c5组成的单稳延时电路使A2输出的开机控制信号V2L延迟5—10分钟后，再使压缩机启动。电容c5上的电压，即555的2、6脚电压从0充电到2/3vce．所需的时闻t-1.1、R14、c5≈6分钟，即为开机延迟时间。V2L经延迟后变为555的3脚低电平输出，BG4截止，双向可控硅SCR导通，压缩机接通电源、启动工作。LED4为黄色发光管，习智示压缩机已经启动工作。当机器致冷后，电冰箱温度降到关机温度T2时，A2输出变为高电平V2H，立即使BG3饱和，c5很快放电到零，③脚输出翻转为高电平，BG4饱和．SCR截止，机器立刻关闭、停止工作。整个电路的工作状态如附表所示。
C6与R18的串联电路为浪涌吸收装置，保护双向可控硅。
考虑到我国的电源电压波动较大的实际情况，温控器中安装了过、欠压保护电路。D5、R19、R21和C7组成市电交流电压采样电路．比较器A3组成过压检测电路，A4组成欠压检测电路。vcc、R20、W4、W5提供A3、A4的基准电压。红色发光管LED2、LED3分别为过压，欠压指示，同时与LEDI又构成或门电路，共同控制电子开关BG3。在I80～242V的市电正常电压范围内，通过W4、w5的调节，使A3、A4输出低电平，此时不影响温控主电路的正常工作。当电源电压升高到242V以上时，A3的①脚输出高电平，LED2发光，当电源电压降到180V以下时，A4的⑦脚翻转为高电平．LED3发光。在①脚或⑦脚输出高电平时，温控主电路A2输出无论是商电平还是低电平，都使BG3饱和，压缩机停止工作。交流电源恢复到正常的供电电压时．A3和A4又输出低电平，BG3的截止或饱和取决于温控主电路A2的输出，其工作原理如前所述。
为了减小体积、降低成本，供给电路的直流电源不用电源变压器而采用电容降压方式，再经整流、滤波、稳压产生。C1为降压电容，Rl为泄放电阻，D1、D2为整流二极管，C2、C3为滤波电容器。LED5为电源直流电压指示。
使用电容降压时，容抗比负载阻抗大得多，用普通的串联式稳压电路不容易输出稳定的直流电压，因此这里采用了并联式晶体管稳压电路，由稳压管D3、调整管BGI、R2、R3和C3组成。当负载变化或者电源输入电压变化引起总整流电流I的变化时，将转化成品体管发射极电流le的变化，从而维持了输出电压的稳定不变。
二．元器件的选择
电源降压电容C1选用1.5μF，耐压400V以上的金属化纸解电容器或油浸纸解电容器。整流管D5选用IN4007，D1、D2选用1N4901。稳压管D3选用2CW59．稳压值为9—10.5V，BG1选用3DG12，β≥60。A1、A2、A3、A4选用一块集成四运放LM324，时基电路选用NE555。感温元件BG2选用金属管帽的3DG6，以获得较好的采热、散热功能。传感器制成探头形式．方法如下，截取一段长约30mm、直径为6.5mm的薄壁铜管，将3DG6引脚和连接导线穿过铜管，刮去漆层的金属管帽露在铜管外面，然后用环氧树脂或硅胶将铜管内部填满并两端密封·铜管与3DG6各个电极绝缘，温度的采样，传热则靠3DG6的金属管帽和铜管．连接导线采用接地屏蔽线，以减少长导线引入的外界电磁干扰。如果导线不太长，也可用双股绞接导线。电位器W2、W3选用WH9型的。BG3、BG4选用3DG6或3DK2，β≥80。双向可控硅SCR选用600V、7A以上的．C6选用0．1μF、耐压>400V的金属化纸解电容器。
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