一种抑峰防堵PPTC自恢复保险丝电路及碎冰机的制作方法

一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路及碎冰机
技术领域
1.本实用新型涉及碎冰机领域，尤其涉及一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路及碎冰机。


背景技术：

2.现有的碎冰机产品如：海鲜产品冷冻冰粉碎冰机、鸡肉和猪肉产品冷冻冰粉碎冰机、冷链运输冰粉碎冰机、餐饮炒冰碎冰机、家用冰粉碎冰机等设备，都有一个共同特点，那就是工作中都是需要正向转动和反向转动，在正转与反转之间可能出现频繁的切换；而在这种频繁切换的过程中，电机会产生较高的反峰压，这个反向电动势会反馈到前级，而损坏前面的控制电路。到目前，大多厂家都没有一种全面的、有效的抑制或很好吸收削反峰压和过流、过载、短路、堵转的保护电路。大多厂家中都采用简单的压敏电阻来达到吸收反峰压的目的，但压敏电阻会在频繁动作后而很快损坏；还有并联电容器以吸收反峰压对前级电路的影响，其效果并不理想，而压敏电阻动作误差大，一致性较差，当压敏电压选的偏小后，容易误动作和损坏；有的厂家采用分裂电路的mos管做正反向极性切换，而且没有较好的堵转保护电路，这种情况下的mos管也很容易被反峰压击穿、或堵转大电流烧坏，形成短路、烧线、严重情况会引起火灾，并且使设备的使用寿命大大缩短，为了避免这个问题，大多设计停止时间较长，然后再启动反转功能，这会大大降低生产效率，市场、终端用户使用体验较差而基本不接受，就是以损失生产效率来避免ic2的损坏；有的厂家不应用 mos电路做正反转切换，而是用继电器完成正反转的极性的自动切换，但因继电器在频繁的切换过程中，其触头容易出现打火、发热、氧化、烧蚀、触头粘连等等问题而失去控制作用，就是继电器本身的触头易损，就会让设备的使用寿命大大缩短，而后级电机在频繁的正反转切换中所产生的高反峰压也会通过继电器反馈到电源前端产生emi干扰，尽管应用了压敏电阻、电容器等抑制一部分，但不能很好的解决对前级的emi干扰问题，更无法解决电机堵转大电流对h桥的mos管的烧坏问题；然而其碎冰机电机本身因功率小、绕组用线较细、有的为了节约成本而应用铜包铝线绕制、或纯铝线绕制、使其负荷能力有限、温升快而高，所以有厂家也应用温控器以检测电机温升来控制电机电源的通断，而温控器控制本身反应时间是远远滞后的，因电机堵转大电流使电机温度升高需要更长时间，可能等不到温控器动作就已经烧坏h桥的mos管了，所以应用温控器控制方案可靠性是较低、或不可靠的。综上所述，各种传统设计受观念和条件所限，在特定设备中正常使用并不影响实际使用结果，也不会有明显的问题表现。但其使用中常有电机转子被卡、受潮锈蚀、导致负载加重、电机电流变大、电机温升太高、电机的长时发热积累会使电机本身烧毁、电线起火等隐患，而在设备外观、壳体上并不会有明显表现，问题和隐患就变为防不胜防；因不同厂家使用的方案不同，其设备寿命长与短也是用户无法判断的。可能带来的高温升破坏、电机绕组的漆包线因长期高温遭到破坏而使电机内部短路烧毁电机、电机堵转发热、长期过载发热烧毁电机、严重的到烧线起火后才会被发现。上述隐患、及寿命短等特点，其高可靠控制与驱动电路的设计，是各厂家设计生产中最难做好的瓶颈工程，到目前为止，各厂家要么大多应用上述简易电路、或者为了
市场竞争节约成本，而没有使用过流保护电路、反峰压吸收电路、或有的工程师对此缩手无策。但有部分厂家会使用一次性玻璃保险丝的，为了避免经常更换保险丝，在选择保险丝时，都选择更大电流的保险丝，所以不会经常坏，而一旦保险丝断的情况，用户并不知道，至使设备就废弃了。因消费者都喜欢物美价廉的产品，这就使得理想化的设计方案变成并不理想的市场了，特别是中后期失效元件给消费者带来的短寿命产品，使其难以接受、和产生质量争议，使得生产厂家的美誉度和竞争力大受影响。到目前还没有一种元件少、可靠性高、不易损坏的、具有高效吸收反峰压、防呆或防反接功能的、防电机堵转保护的、交直流通用的、能提高生产效率的、能有效延长碎冰机电机设备寿命的电路单元，来达到理想的保护方案及控制电路。也是设计工程师们一直以来的最大难点。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路，包括电源电路、正反转控制电路、抑峰防堵电路，所述电源电路输入端与外部电源相连，所述电源电路输出端与所述正反转控制电路相连，所述正反转控制电路与所述抑峰防堵电路相连。
4.作为本实用新型的进一步改进，所述电源电路包括第一pptc自恢复保险丝、整流桥，所述整流桥输入端与外部电源相连，所述整流桥输入端与外部电源之间安装有所述第一pptc自恢复保险丝，所述整流桥输出端与所述正反转控制电路相连。
5.作为本实用新型的进一步改进，所述正反转控制电路包括第一控制电路、第二控制电路，所述整流桥输出端分别与所述第一控制电路、所述第二控制电路输入端相连，所述第一控制电路与所述第二控制电路相连，所述第一控制电路输出端与所述抑峰防堵电路相连。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述抑峰防堵电路包括第二pptc自恢复保险丝、tvs管，所述第二控制电路输出端分别与所述第二pptc自恢复保险丝一端、所述tvs管一端相连，所述第二pptc自恢复保险丝另一端与所述tvs管另一端相连。
7.本实用新型还公开了一种碎冰机，包括本实用新型所述的抑峰防堵 pptc自恢复保险丝电路、碎冰电机，所述抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路输出端与所述碎冰电机相连。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路不仅解决了元器件损坏、短路的限流保护，还能对碎冰机电机电路系统完成人为、非人为的短路保护，以避免因短路烧坏电路、产生严重火灾的情况，同时也解决了相关设备生产厂家及工程师设计工作中的难题，并且使用元器件最少，占用的空间小、成本低、可靠性高、使产品更安全、不会改变相关设备的整体外观、使得相关设备具有真正的安全保障、直接提升了生产厂家的市场竞争优势。
附图说明
9.图1是本实用新型抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路电路图。
具体实施方式
10.本实用新型公开了一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路，包括电源电路1、正反转控制电路、抑峰防堵电路2，所述电源电路1输入端与外部电源相连，所述电源电路1输出端
与所述正反转控制电路相连，所述正反转控制电路与所述抑峰防堵电路2相连。
11.所述电源电路1包括第一pptc自恢复保险丝pptc1、整流桥ic1，所述整流桥ic1输入端与外部电源相连，所述整流桥ic1输入端与外部电源之间安装有所述第一pptc自恢复保险丝pptc1，所述整流桥ic1输出端与所述正反转控制电路相连。
12.所述正反转控制电路包括第一控制电路ic2、第二控制电路ic3，所述整流桥ic1输出端分别与所述第一控制电路ic2、所述第二控制电路ic3 输入端相连，所述第一控制电路ic2与所述第二控制电路ic3相连，所述第一控制电路ic2输出端与所述抑峰防堵电路2相连。
13.所述抑峰防堵电路2包括第二pptc自恢复保险丝pptc2、tvs管，所述第二控制电路ic3输出端分别与所述第二pptc自恢复保险丝pptc2一端、所述tvs管一端相连，所述第二pptc自恢复保险丝pptc2另一端与所述tvs管另一端相连。
14.本实用新型公开了一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路，主要完成对大颗粒冰块和冰砖的粉碎、变为细颗粒的冰粒粉末或小颗粒冰粒的功能。这种功能是设备的使用功能。本实用新型的核心要素是电路系统的保护功能。所说保护功能主要通过第一pptc自恢复保险丝pptc1、第二pptc自恢复保险丝pptc2、tvs管完成：
①
对整流桥ic1的短路保护功能；
②
对碎冰电机3m的短路保护；
③
对碎冰电机3被卡后的堵转保护功能；
④
对碎冰电机3m线圈匝间短路的过载保护功能；
⑤
对第一控制电路ic2的内部功率 mos击穿短路的保护功能；
⑥
对生产作业中产生锡尖与拖锡短路的电源和电网的保护功能；
⑦
碎冰电机3正反转过程中所产生高反峰压的吸收与抑制功能。由下图一可见，该抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路是一种交直流两用的单元电路或模块，当是直流输入时整流桥ic1起到防反接作用，利用整流桥ic1的固定输出极性预来防用户接反直流电源时对本单元电路没有任何伤害，即预防电源线反接后的保护作用，在用户没有仪器、无法判断出电源的极性时，用户不需要特意判断正接或是负极，正反接线，电路都能正常工作。所说的整流桥ic1是一种交流转换为直流的器件，整流桥 ic1的输入端可以是交流、也可以是直流，而且不分正负极性，即正极线和反接线都不妨碍其输出端的输出极性，因整流桥ic1的输出端极性是固定不变的，这就是实现防反接的作用。上述pptcpptc自恢复保险丝完成的功能，是完成过流、短路、碎冰电机3堵转后的保护功能，其整流桥ic1、第一控制电路ic2和电机线圈都有短路的情况出现。这时第一pptc自恢复保险丝pptc1可以及时对其所在电路完成限流保护。使整个设备系统电路得到有效的、及时的保护。对于直流电源的输入是不需要分正负极性而直接接入的，如果没有整流桥ic1的转换，则不能确保第一控制电路ic2得电的极性，则第一控制电路ic2可能烧毁，同时碎冰电机3的正反转会产生紊乱，同时整流桥ic1也是一个易损元件，一旦其后级电路有短路，会导致大电流的产生，可能出现烧毁整流桥ic1及电线。严重情况可能引发火灾，同理，第一控制电路ic2内部短路和电机线圈短路也是常见的故障。当有短路发生时也会出现烧毁电线会引起火灾的情况，但有pptcpptc自恢复保险丝的及时限流控制，就可以避免上述损失或火灾的出现；碎冰电机3本身的堵转故障也是常见的，如遇冰块硬度大、体积大或多冰块共同作用而卡住碎冰电机3，使碎冰电机3正反向都不能转动而使碎冰电机3堵转，碎冰电机3堵转后会产生4-8倍于工作电流的大电流，这时此大电流反应到pptc，因pptc能达到及时或提前限流保护目的，可免于整流桥ic1、第一控制电路ic2或碎冰电机3的烧毁，以避免引发同样的灾难性后果，而在正反转的转换过程中是自动切换的，没有停电时间，这会
产生反向高压尖峰脉冲电压，这个电压是工作电压的数倍，如果不加控制，则会反回第一控制电路ic2而使其mos管击穿短路，现在设计tvs管能达到吸收和抑制这个尖峰电压的目的。所以当使用本实用新型的抑峰防堵pptc自恢复保险丝(包括单元电路或模块)后，无论是偶然因素、必然因素、或无意的人为因素等，pptc自恢复保险丝pptc提前予以及限流时控制和tvs管的尖峰吸收作用。让系统电路得到及时保护。因采用的保护器件少、紧奏型设计，不仅使用的元器件数量少、而且能让相关产品的安全性和可靠性大大提高、成本大大降低、占用的pcb面积和空间大大缩小。还更有利于工程师的设计，而且可采用自动化、规模化生产。
15.本实用新型的抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路其整体电路，架构简单，其电源输入可以是220v交流、也可以是220v直流，并且直流也部分正反接，通过整流桥后都是固定的正负极性输出，后级电路的电源极性得以确保其正确性。电路中的碎冰机电机都是直流电机，碎冰电机3在工作中需要正转和反转，而且正转和反转间没有停顿时间，当正向转动被卡住后第二控制电路ic3(mcu)自动发出换向信号，使碎冰电机3反向转动，而且反向是快速切换，没有停顿时间，当碎冰电机3反向转动也被卡住后，第二控制电路ic3(mcu)会发出正向转动信号，此时正反向转动可能都将被卡住、堵转了，在这种状态下，碎冰电机3在正反向间不停的切换电源的供电极性，使碎冰电机3会产生较高的反峰压(反电动势)和较大的堵转电流而反馈到第一控制电路ic2，将损坏其内部的mos管，必须要对其消弱和吸收、保护，而设计应用高能的tvs管，达到快速吸收尖峰电压的目的，能有效抑制反峰压，就能使第一控制电路ic2得到有效保护不会因反峰压而击穿mos管。同时其堵转后的大电流经过第二pptc自恢复保险丝 pptc2，使第二pptc自恢复保险丝pptc2的电阻值突变升高而起到限流作用。巧妙利用tvs管和第二pptc自恢复保险丝pptc2配合的设计组合，并不影响碎冰电机3m的直流供电和正常工作；利用mos管构建的h桥的第一控制电路ic2，其在完成正负极性转换过程中，无触点的通断的模式使系统电路的工作寿命大大延长。而整个控制与供电、保护电路是通过这种巧妙而紧奏的设计组合成单元电路，也可以做成模块型灌封器件。因模块本身使用元器件少、完成的功能多、电路简洁、控制准确、安全性高、可靠性高、可有效延长产品的使用寿命、生产与维护成本低、因pptc1和pptc2、以及tvs器件的应用，使其占用的pcb面积和空间大大缩小、利用这种特殊组合、完成交直流通用、防反接。可采用自动化、规模化生产、同比提高工程师的设计与生产效率。
16.本实用新型的抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路的工作原理如图1所示：
17.输入电源压经第一pptc自恢复保险丝pptc1、桥式整流ic1、第一控制电路ic2、第二控制电路ic3以及第二pptc自恢复保险丝pptc2后输出，给碎冰机电机提供电源，其所有元件全部安装在一个pcb板上，使碎冰电机3正常工作。碎冰电机3正常工作的状态，初始状态是正方向转动，碎冰完成才会关电。但工作中遇到被冰砖或较大冰块卡住后，第二控制电路 ic3的mcu检测到堵转大电流会送出反转控制信号，然后碎冰电机3进行反向转动，如果反转也被卡住转不动时，第二控制电路ic3会再次发送正传信号，使碎冰电机3正传。这个正反向转动是反复、高效、连续进行下去的，这是设备工作的特点和要求。此时正反向转动都被卡住、堵转了，这时碎冰电机3在正反向间不停的切换电源的供电极性，使碎冰电机3会产生较高的反峰压(反电动势，可达工作电压的10倍尖峰电压)和较大的堵转电流(此电流可达到正常工作电流的6-8倍。)而反馈到第一控制电路ic2，将损坏其内部的mos管，而设计应用高能的tvs管，能达到快速吸收尖峰电压的目的，能有效抑制反峰压，就能使第一控制电
路ic2得到有效保护不会因反峰压而击穿mos管。同时其堵转后的大电流经过第二pptc自恢复保险丝pptc2，使第二pptc自恢复保险丝pptc2的电阻值突变升高而起到限流作用。巧妙利用tvs管和第二pptc自恢复保险丝 pptc2配合的设计，并不影响碎冰电机3(m)的直流供电；利用mos 管构建的h桥的第一控制电路ic2，其在完成正负极性转换过程中，无触点的通断的模式使系统电路的工作寿命大大延长。而整个控制与供电、保护电路是通过这种巧妙而紧奏的设计组合成单元电路，也可以做成模块型器件。模块本身使用元器件少、完成的功能多、电路简洁、控制准确、安全性高、可靠性高、可有效延长产品的使用寿命、生产与维护成本低、因 pptc和tvs管的应用使其占用的pcb面积和空间大大缩小、利用这种特殊组合、完成交直流通用、防反接。其电源输入可以是交流vac也可以是直流vdc，当交流输入时整流桥ic1起到交流变为直流额电流转换作用。将交流变为直流电；当电源输入是直流电时，则整流桥ic1起到防反接作用，无论用户是正向接线或是反向接线，其整流桥ic1的输出端极性都是固定的，即整流桥ic1的输出为第一控制电路ic2提供固定极性的电源供第一控制电路ic2工作。即无论输入电流是交流电还是直流电、无论输入端电源线是正接或反接，该第一控制电路ic2都能获得固定极性的电源输入，也就是说不仅具有应用交流供电、还可以是直流供电、并不怕用户接错线(所说的防反接或防呆技术)；所述电路的pptc1和pptc2，是pptc 自恢复保险丝，起到过流、过载、短路、电机堵转后的保护作用，当有异常大电流通过pptc1和pptc2时，其电阻值会由低电阻突变为高电阻，而达到限流作用，一旦pptc1或pptc2pptc自恢复保险丝处于保护状态，则是对整个系统电路、设备的保护；上述整流桥ic1如出现内部短路也会因 pptc1的存在而达到保护，没有pptc1的保护时，整流桥ic1可能会有炸裂、起火、烧电线或起明火等情况或隐患；上述碎冰机电机如出现线圈短路、持续过载大电流、被卡堵转等状况后，会出现特大电流，不仅电机发热烧坏，还可能烧毁第一控制电路ic2、同时大电流反馈到前端而烧坏第一控制电路ic1，这时会因pptc2的限流保护作用而变的安全，如果没有 pptc2的限流保护，还可能出现烧坏电线或引发起火情况；上述电路的ic2 为电机工作提供正向转动或反向转动的工作电流，第一控制电路ic2的内部电路是大功率mos管组成的h桥，通过两个对角桥背的轮流导通和截止，来完成电源极性的无触点转换的，因其无触点，当设计使用正确时其寿命是无限长的，需要说明外界因素导致的损伤、烧坏则另当别论；在这种设计中应用tvs管对反峰压吸收抑制的效果最好，使电机电源极性的切换没有顾虑，生产效率大大提高；上述的碎冰电机3，在工作中有轴承被卡、因灰尘、杂质、氧化、生锈而卡住产生过载、或直接堵转的情况，无论出现哪种情况都会使电流成数倍增加，时间长了后会使碎冰电机3的温度大幅升高，或烧毁电机、同时大电流或前馈而烧坏第一控制电路ic2、整流桥ic1等，有前面的pptc2的保护作用而使碎冰电机3得到有效的保护；还有：这种紧奏型设计的pcb在生产、加工中难免有局部电路锡尖桥接短路情况(普通pcba加工中也会有类似现象)，会产生电源的短路，只有到加电检测工序时才会被发现，在没有pptc1和pptc2pptc自恢复保险丝参与保护时，电路系统就会直接烧坏整流桥ic1、第一控制电路ic2，时间稍长就会烧坏电路板的铜箔，而且上述损坏都是通过电源回路的，损坏也是不可逆、或不可修复的，在有pptc1和pptc2参与时，会及时因短路产生的大电流使pptc1和pptc2电阻值突变而限流，以达到制程中的限流保护作用；通过上面的分析与论述，不难发现上述发挥作用的核心是pptc1和 pptc2以及tvs等元件。再说其中的pptc1和pptc2，是非线性热敏电阻，又叫pptc自恢复保险丝，在电路回路中能起到过流、过温、短路
后的限流保护作用，pptc1和pptc2产生作用的本质是：当大电流通过pptc1和 pptc2后，pptc1和pptc2内部发热(q＝i2
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rt)温度升高，在设定温度范围内，其电阻值会在一个很小范围内变化，当pptc1和pptc2因内发热、外温度叠加后，pptc1和pptc2产生热膨胀，使pptc1和pptc2内部的大部分导电链路断开，电阻值突然变大而达到限流作用，而在断开电源后pptc1 和pptc2的温度降低，pptc1和pptc2产生遇冷收缩，导电链路重新接通恢复到初始状态。所以pptc1和pptc2又叫做pptc自恢复保险丝。由上述可见：有pptc1和pptc2的限流保护作用，使其能完成对ic1整流桥的短路保护、ic2那边短路的保护、以及电机堵转的保护作用，还能对生产制程中人为、非人为的短路保护。使电路系统有短路出现后不会因短路、元器件损坏而烧坏电路、更不会产生烧坏电线或严重火灾的情况。
18.本实用新型的一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路器件选择：
19.1.pptc1和pptc2pptc自恢复保险丝：特制贴片型非线性热敏电阻或紧贴与pcb板安装的插件pptc1和pptc2热敏电阻：电阻值选择在正常工作时微发热状态即可，不同功率电机电路以实测为主。
20.2.整流桥ic1：选择贴片型，电流大于碎冰机电机电路工作电流5倍左右即可。
21.3.tvs管选择270v、5ka的高能产品。
22.本实用新型还公开了一种碎冰机，包括本实用新型所述的抑峰防堵 pptc自恢复保险丝电路、碎冰电机3，所述抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路输出端与所述碎冰电机3相连。
23.所述抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路的所述第二pptc自恢复保险丝 pptc2、所述tvs管分别与所述碎冰电机3相连。
24.本实用新型的有益效果：本实用新型的一种抑峰防堵pptc自恢复保险丝电路不仅解决了元器件损坏、短路的限流保护，还能对碎冰机电机电路系统完成人为、非人为的短路保护，以避免因短路烧坏电路、产生严重火灾的情况，同时也解决了相关设备生产厂家及工程师设计工作中的难题，并且使用元器件最少，占用的空间小、成本低、可靠性高、使产品更安全、不会改变相关设备的整体外观、使得相关设备具有真正的安全保障、直接提升了生产厂家的市场竞争优势。
25.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。