CN104180576B - 低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法，它包括冰箱主体，所述冰箱主体由外壳、内胆、门、框架组成，还包括温控组件、散热组件、保温层及半导体制冷片组成，所述温控组件主要由调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器组成，温控组件为半导制冷片提供4V～12V线性工作电压，所述半导体制冷片的冷端与内胆直接相连，半导体制冷片的热端与所述散热组件的热端接触，所述保温层由聚氨酯泡沫层和真空隔热板组成。与现有技术相比，本发明采用线性调压方式对半导体制冷片进行驱动，提高了冰箱保温性能，具备了开机自检、温度设定及显示、故障报警及参数遥测等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷存储设备，尤其涉及一种低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法。
背景技术
目前现实生活中所见到的半导体冰箱主要作为车载冰箱，或者旅游冰箱、酒柜等，其控温范围一般在0℃～15℃，用来对饮料、食物等进行短时间的冷藏。半导体制冷冰箱主要由冰箱本体、制冷片、风机及散热装置等部分构成，其优点是体积小、寿命长、无振动、抗冲击、温差可调、也可制热、不使用制冷剂等，是一种真正绿色环保的制冷设备。但其缺点是制冷、散热效率较低，保温性能差，不适用于对制冷要求较高，特别是对保存温度要求在零摄氏度以下的场合。
苏州三星电子有限公司CN03277508.3号专利公开了一种半导体制冷冰箱，该发明主要是在冰箱主体设置有出水孔，该出水孔的出口处设置有接水盘，在接水盘上设置有加热元件，加热元件与加热控制回路相连接，在需要蒸发冷凝水时接通加热回路。合肥美的荣事达电冰箱有限公司CN20120305650.8号专利公开了半导体制冷冰箱驱动电路、温度控制装置及冰箱，该发明涉及半导体制冷片驱动电路，该驱动电路具有对输入制冷片两极电流的双向控制功能，从而使该制冷片具有加热和制冷功能。但上述两项发明主要存在以下问题：
(1)不具备上电自检功能，如产品故障原因不能准确定位故障原因；
(2)制冷效率、保温性能不高，无法提供0℃以下低温存储环境，且制冷温度不可调。
(3)不能对冰箱内主要电气组件工作状态进行监控，如制冷片、风机的工作电压及电流等参数。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，提高了半导体冰箱制冷效率及保温性能，具备上电自检、关键参数监测，腔内温度连续可调的低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低温半导体制冷冰箱，它包括冰箱主体，所述冰箱主体由外壳、内胆、门、框架组成，还包括温控组件、散热组件、保温层及半导体制冷片组成，所述温控组件主要由调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器组成，调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器之间电连接，温控组件为半导制冷片提供4V～12V线性工作电压，所述半导体制冷片的冷端与内胆直接相连，半导体制冷片的热端与所述散热组件的热端接触，所述保温层由聚氨酯泡沫层和真空隔热板组成。
作为优选，所述散热组件由热管、散热翅片和风机组成，所述风机位于散热组件的冷端，散热翅片与热管固定连接。
作为优选，所述保温层位于外壳与内胆之间。
作为优选，所述真空隔热板导热系数为0.005－0.01W/m·K。
作为优选，在半导体制冷片的热端与所述散热组件的热端的接触面涂抹导热硅脂层。
一种低温半导体制冷冰箱为其制冷片提供线性电压的方法，所述半导体制冷片高效驱动线性电压是采用DSP微处理器依据温度控制算法实时解算出半导体制冷片所需工作电压，并结合调压DC/DC电源输出特性解算出DC/DC电源所需二次控制输入电压，所述二次控制输入电压以数字方式通过驱动电路传递给DA输出模块，DA输出模块将数字信号转换成电压信号后传递给可调压DC/DC模块的二次控制输入，调压DC/DC按预定电压值输出到半导体制冷片，从而实现半导体制冷片高效驱动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)采用线性调压方式对半导体制冷片进行驱动，比传统控制方式效率高；
(2)采用硬聚氨酯泡沫和真空隔热板组合体保温结构，大大提高了冰箱保温性能；
(3)以DSP为核心处理器的温控组件，使得冰箱具备了开机自检、温度设定及显示、故障报警及参数遥测等功能。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明保温层结构示意图
图3是本发明半导体制冷片线性调压控制方式框图
图4是本发明制冷能力测试结果。
图中：1.温控组件；2.冰箱主体；3.半导体制冷片；4.保温层；5.散热组件；6.外壳；7.真空隔热板；8.内胆；9.聚氨酯泡沫。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1、图2、图3，一种低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法，它包括冰箱主体2，所述冰箱主体2由外壳6、内胆8、门、框架组成，还包括温控组件1、散热组件5、保温层4及半导体制冷片3组成，所述半导体制冷片3的冷端与内胆8直接相连，半导体制冷片3的热端与所述散热组件5的热端接触，所述散热组件5由热管、散热翅片和风机组成，散热翅片与热管固定连接，散热组件5冷端装有风机进行强迫对流散热，在半导体制冷片3的热端与所述散热组件5的热端的接触面涂抹导热硅脂层，所述保温层4由聚氨酯泡沫9层和真空隔热板7组成，所述保温层4位于外壳6与内胆8之间，所述真空隔热板7导热系数为0.005－0.01W/m·K，作为优选本实施例真空隔热板7的导热系数0.008W/m·K。
所述保温层4由聚氨酯泡沫9层和真空隔热板7组成，所述保温层4改变了仅用泡沫进行隔热的传统保温形式，选用聚氨酯泡沫9和真空隔热板7组合，先将真空隔热板7以粘接方式固定在冰箱的结构体内，后采用加压发泡方式，使泡沫与真空隔热板7固化后形成一体，该保温方式大大提高了冰箱的保温性能。
所述温控组件1主要由调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器组成，调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器之间电连接。
温控组件1为半导制冷片提供4V～12V线性工作电压。所述温控组件1通过温度传感器获取内腔温度，计算实测温度与设定温度差值，根据自学习型人工智能模糊控制技术算法解算出半导体制冷片3工作所需的控制参数，所述控温算法是将专家系统、人工智能应用于温度控制，基于温度偏差量比较每个控制周期前后温度变化特性并给出相应控制量，采用DSP处理器依据温度控制算法实时解算出半导体制冷片3所需工作电压，并结合调压DC/DC电源输出特性解算出DC/DC电源所需二次控制输入电压，所述调压DC/DC电源可通过二次控制端输入0.4V～1.2V控制信号，该调压DC/DC电源即可输出4.0V～12.0V制冷平所需供电电压，所述二次控制输入电压以数字方式通过驱动电路传递给DA输出模块，DA输出模块将数字信号转换成电压信号后传递给可调压DC/DC模块的二次控制输入，调压DC/DC按预定电压值输出到半导体制冷片3，使得半导体制冷片3处于高效的工作状态，从而实现-20℃～4℃连续可调的控温。明制冷能力测试结果如图4所示。
所述温控组件1在上电后先进行DSP微处理器自检、温度传感器工作状态检测、风机和半导体制冷片3功能性检测，并通过前面板OLED显示屏显示检测结果，所述温控组件1可以监测风机工作电压及电流、半导体制冷片3工作电压及电流、腔内及散热器热端的温度等主要参数。通过温控组件1使冰箱腔内制冷温度连续可调，上电后可将自检信息、温度信息及故障报警信息并通过OLED显示，对主要电气组件工作状态可监测。温控组件1实现有冰箱开机自检、温度设定及显示、故障报警、半导体制冷片3高效驱动和关键参数监测等功能。本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
发明所提供的低温半导体制冷冰箱及为其制冷片提供线性电压的方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种低温半导体制冷冰箱，它包括冰箱主体，所述冰箱主体由外壳、内胆、门、框架组成，其特征在于：还包括温控组件、散热组件、保温层及半导体制冷片组成，所述温控组件主要由调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器组成，调压DC/DC电源、遥测工作状态监测单元、显示与输入控制单元、信号采集及DSP微处理器之间电连接，温控组件为半导制冷片提供4V～12V线性工作电压，所述半导体制冷片的冷端与内胆直接相连，半导体制冷片的热端与所述散热组件的热端接触，用于由DSP微处理器依据温度控制算法实时解算出半导体制冷片所需的工作电压，并结合调压DC/DC电源输出特性解算出调压DC/DC电源所需的二次控制输入电压，作为线性电压对半导体制冷片进行驱动；所述保温层由聚氨酯泡沫层和真空隔热板组成。
2.根据权利要求1所述一种低温半导体制冷冰箱，其特征在于：所述散热组件由热管、散热翅片和风机组成，所述风机位于散热组件的冷端，散热翅片与热管固定连接。
3.根据权利要求1所述一种低温半导体制冷冰箱，其特征在于：所述保温层位于外壳与内胆之间。
4.根据权利要求1所述一种低温半导体制冷冰箱，其特征在于：所述真空隔热板导热系数为为0.005－0.01W/m·K。
5.根据权利要求1所述一种低温半导体制冷冰箱，其特征在于：在半导体制冷片的热端与所述散热组件的热端的接触面涂抹导热硅脂层。
6.一种低温半导体制冷冰箱为半导体制冷片提供线性电压的方法，其特征在于：半导体制冷片高效驱动线性电压是采用DSP微处理器依据温度控制算法实时解算出半导体制冷片所需工作电压，并结合调压DC/DC电源输出特性解算出调压DC/DC电源所需二次控制输入电压，所述二次控制输入电压以数字方式通过驱动电路传递给DA输出模块，DA输出模块将数字信号转换成电压信号后传递给调压DC/DC电源的二次控制输入，调压DC/DC电源按预定电压值输出到半导体制冷片，从而实现半导体制冷片高效驱动。
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