CN110212487A - 一种过压保护电路、方法以及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种过压保护电路、方法以及空调器,过压保护电路包括:可控开关器件,负载电路可通过所述可控开关器件连接电源;控制电路,连接所述可控开关器件,并可连接至所述电源;所述控制电路用于对所述电源的电压进行采样,当所述电源的电压值未超过所述负载电路的工作电压时,控制所述可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体而言,涉及一种过压保护电路、方法以及空调器。
背景技术
用电设备都有额定的工作电压,用电设备接入与其工作电压相匹配的电源才能正常工作,如果接入与其工作电压不匹配的电源,会导致用电设备无法正常工作,甚至会损坏其内部器件。例如,对于适用单相电源的空调器,如果将其接入三相电源,由于三相电源的电压380V远大于单相电源的电压220V,空调器的压缩机驱动电路将出现电解电容鼓包失效等器件损坏情况,导致机组无法正常运行。
发明内容
本发明解决的问题是如何避免因电源过压而损坏电路器件,导致设备无法正常运行。
为解决上述问题,本发明提供一种过压保护电路,包括:
可控开关器件,负载电路可通过所述可控开关器件连接电源;
控制电路,连接所述可控开关器件,并可连接至所述电源;
所述控制电路用于对所述电源的电压进行采样,当所述电源的电压值未超过所述负载电路的工作电压时,控制所述可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
通过上述结构,控制电路可对电源电压值进行检测并与负载电路的工作电压进行比较,只有电源电压值未超过负载电路的工作电压时,才通过控制可控开关器件,使电源向负载电路供电,可有效避免因电源电压值多大而影响负载电路工作,防止负载电路的器件过压损坏,提高负载电路的安全性。
在本发明的一些实施例中,所述控制电路包括:
采样电路,可连接所述电源,并对所述电源的电压进行采样,得到电压采样值;
比较电路,连接所述采样电路,根据所述电压采样值判断所述电源的电压值是否超过所述负载电路的工作电压,如果是,输出使能信号;
驱动电路,连接所述比较电路以及所述可控开关器件,响应于所述使能信号而使所述可控开关器件导通。
在本发明的一些实施例中,所述电源为交流电源,所述采样电路包括:
变压器,用于将所述电源的电压转换为次级电压;
整流器,连接所述变压器,将所述次级电压转换为直流电;
分压器,连接所述整流器,对所述直流电进行分压,将所述直流电的分压值作为所述电压采样值;
所述比较电路连接所述分压器,根据所述变压器的匝数比、所述整流器的整流系数、所述分压器的分压比,将所述电压采样值换算为所述电源的电压值。
在本发明的一些实施例中,所述整流器的输出端并联稳压电容。
通过上述结构,是利用稳压电容的充放电特性,稳定整流器的输出电压,使脉冲直流电压变为相对比较稳定的直流电压,以避免脉动直流对后续器件带来不良影响。
在本发明的一些实施例中,所述分压器的输出端和所述比较电路的输入端之间连接低通滤波器。
通过上述结构,利用低通滤波器可将直流电中的交流成分滤除,只保留直流分量,提高直流电的质量,以使比较电路可以正常工作。
在本发明的一些实施例中,所述比较电路的输入端连接显示器件,当所述电压采样值大于所述输入端的极限值时,所述显示器件的状态发生变化。
通过上述结构,可以对超过比较电路输入端电压极限值的情况,及时起到提醒作用。在本发明的一些实施例中,所述驱动电路包括:三极管和直流电源;
所述三极管的基极连接所述比较电路的输出端,发射极接地,集电极和所述直流电源连接所述可控开关器件;
当所述三极管的基极接收到所述使能信号时,所述三极管导通,使所述可控开关器件导通。
本发明还提供了一种过压保护方法,包括:
对电源的电压进行采样,得到电压采样值;
根据所述电压采样值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压,如果否,控制可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
通过上述方法,可对电源电压值进行检测并与负载电路的工作电压进行比较,只有电源电压值未超过负载电路的工作电压时,才使电源向负载电路供电,可有效避免因电源电压值多大而影响负载电路工作,防止负载电路的器件过压损坏,提高负载电路的安全性。
在本发明的一些实施例中,所述对电源的电压进行采样,得到电压采样值的方法包括:
变压器将所述电源的电压转换为次级电压;
整流器将所述次级电压转换为直流电;
分压器对所述直流电进行分压,将所述直流电的分压值作为所述电压采样值。
在本发明的一些实施例中,所述根据所述电压采样值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压的方法包括:
比较电路根据所述变压器的匝数比、所述整流器的整流系数和所述分压器的分压比,将所述电压采样值换算为所述电源的电压值,并判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
在本发明的一些实施例中,所述对电源的电压进行采样,得到电压采样值的方法包括:
对电源的电压进行多次采样,得到多个所述电压采样值;
所述根据所述电压采样值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压包括:
所述根据多个所述电压采样值的平均值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
通过上述方法,通过多次采样求平均的方式,可以提高电压采样值的准确性,得到的电源电压值更为准确和可靠。
本发明还提供了一种空调器,包括:负载电路、以及过压保护电路,所述负载电路通过所述过压保护电路连接电源。
在本发明的一些实施例中,所述负载电路为压缩机驱动电路。
附图说明
图1为本发明实施例的过压保护电路的结构示意图。
图2为本发明实施例的控制电路的结构示意图。
图3为本发明实施例的采用电路的电路图。
图4为本发明实施例的比较电路的电路图。
图5为本发明实施例的驱动电路的电路图。
图6为本发明实施例的空调器的部分电路图。
图7为本发明实施例的过压保护方法的流程图。
附图标记说明:
T1-变压器;BG1、BG2-整流器;E1、E6-电解电容;E5-稳压电容;R95、R96-分压电阻;R97-滤波电阻;C55-滤波电容;D31、D-1-发光二极管;in-输入端;Out-输出端;RY6-继电器;VCC-直流电源;Q4-三极管;R22-电阻;L1-电感;Vad-电压采样值;COM-使能信号;P3、P4-端点;FILTER-低通滤波器;1-分压器;2-显示器件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明一实施例提供了一种过压保护电路,如图1所示,该过压保护电路包括:可控开关器件和控制电路。
可控开关器件,负载电路可通过所述可控开关器件连接电源。
控制电路,连接所述可控开关器件,并可连接至所述电源。
所述控制电路用于对所述电源的电压进行采样,当所述电源的电压值未超过所述负载电路的工作电压时,控制所述可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
本实施例的过压保护电路用于为负载电路提供过压保护,具体来说,其根据电源的电压情况,确定是否将负载电路与电源接通。负载电路不是直接接通电源,而是通过可控开关器件连接电源。负载电路是否与电源接通由可控开关器件的通断状态决定。即,当可控开关器件导通时,负载电路才与电源接通,负载电路上电工作;当可控开启器件断开时,负载电路与电源也是断开的,负载电路不通电。
在本实施例中,控制电路包括:采样电路、比较电路和驱动电路。
采样电路,可连接至电源,并对电源的电压进行采样,得到电压采样值。
比较电路,连接采样电路,根据电压采样值判断电源的电压值是否超过负载电路的工作电压,如果比较电路判断电源的电压值未超过负载电路的工作电压,则输出一使能信号;如果比较电路判断电源的电压值超过负载电路的工作电压,则不输出使能信号。
驱动电路,连接比较电路以及可控开关器件,响应于使能信号而使可控开关器件导通。即当比较电路输出使能信号时,驱动电路接收该使能信号,并使可控开关器件导通,负载电路与电源接通,负载电路上电工作;即当比较电路未输出使能信号时,驱动电路未接收到该使能信号,则可控开关器件保持断开状态,负载电路不与电源接通,负载电路不通电。
本实施例的过压保护电路可以应用于任何类型的电气设备,例如但不限于空调器、冰箱、洗衣机、电视机等各种家电设备。负载电路可以是这些家电设备中的任何类型的负载电路。一般来说,负载电路具体形式与电气设备的类型相关。对于空调器、冰箱等设备,压缩机驱动电路是其主要的负载电路;对于洗衣机等设备,电机驱动电路是其主要的负载电路;对于电视机,显示面板驱动电路是其主要的负载电路。为负载电路供电的电源可以是任何类型的电源,例如交流、直流等。电源的电压可以是任何水平的电压。当电源为交流电时,其电压可以为220V和380V。
以下以负载电路为空调器的压缩机驱动电路为例,电源为220V的交流电为例,对本实施例进行说明。本领域技术人员应当知道,下述描述仅是示例性的,并不构成对本发明的限制。
本实施例的过压保护电路,其采样电路如图3所示,包括:变压器T1、整流器BG2、稳压电容E5、分压器1、低通滤波器FILTER。
变压器T1连接电源,将电源的电压作为初级电压,将电源的电压转换为次级电压。所述次级电压的电压值取决于所述变压器T1的匝数比。在一个示例中,如图3所示,当电源电压Vac为220V时,变压器T1将220V的电源电压转为14.5V的交流电。
整流器BG2,连接变压器T1的输出端,将次级电压转换为直流电,将直流电的电压值作为电压采样值Vad。如图3所示,在一个示例中,所述整流器BG2为桥式整流器。桥式整流器由四个二极管组成,其输入端连接变压器T1的次级端,接收变压器T1的次级电压,其输出端可输出直流电。
当然上述只是示例性说明,整流器BG2可以采用除桥式整流器之外的任何类型的整流器。
整流器BG2的输出端并联所述稳压电容E5。在图3中,所述稳压电容E5为电解电容。整流器BG2输出的直流电为脉动直流电,本实施例设置稳压电容E5,是利用稳压电容E5的充放电特性,稳定整流器BG2的输出电压,使脉冲直流电压变为相对比较稳定的直流电压,以避免脉动直流对后续器件带来不良影响。
分压器1连接整流器BG2的输出端,对直流电进行分压,将直流电的分压值作为电压采样值Vad。如图3所示,分压器1采用电阻分压电路,电阻分压电路包括串联的两个分压电阻R95、R96。通过选择分压电阻R95、R96的电阻值,即可得到合适的分压值,使分压值适于输入给比较电路,使电压采样值Vad小于比较电路输入端in的极限值,避免直流电的电压与比较电路不匹配的情况出现。
当然上述只是示例性说明,分压器1可以采用除电阻分压器之外的任何类型的分压器。
低通滤波器FILTER连接分压器1的输出端,即连接至两个分压电阻R95、R96之间。如图3所示,低通滤波器FILTER为RC滤波器,包括:串联的滤波电容C55与滤波电阻R97。滤波电阻R97一端连接分压器1的输出端,另一端连接滤波电容C55的一端,滤波电容C55的另一端接地。所述RC滤波器的作用是对分压器1输出的直流电进行低通滤波。虽然整流器BG2已经将交流电转换为直流电,但整流器BG2整流后得到的直流电仍会有交流成分。利用低通滤波器FILTER可将直流电中的交流成分滤除,只保留直流分量,提高直流电的质量,以使比较电路可以正常工作。
当然上述只是示例性说明,低通滤波器FILTER可以采用除RC滤波器之外的任何类型的低通滤波器。
分压器1的输出端经低通滤波器FILTER后作为采样电路的输出端,如图3所示,采样电路的输出端从RC滤波器的滤波电阻R97与滤波电容C55之间引出,连接比较电路的输入端in,其输出电压采样值Vad给比较电路。
在本实施例中,在采样电路的输出端、也就是比较电路的输入端in,还设有指示电路。当所述采样电路输出的电压采样值Vad超过比较电路输入端in的极限值时,所述指示电路可发出指示信号。指示电路采用显示器件2,如图3所示,指示电路包括:发光二极管D31以及一3.3V的电源。
发光二极管D31的正极连接采样电路的输出端,也就是比较电路的输入端in,发光二极管D31的负极连接该3.3V的电源。3.3V即比较电路输入端in的极限值。
虽然通过整流器BG2、分压器1的作用,可以将电源的电压转换为合适电压值给比较电路,但是由于电源电压的不稳定,仍存在这种可能:即电源的电压经过整流器BG2和分压器1后,得到的电压值仍大于比较电路输入端in的极限值。通常情况,发光二极管D31的正极的电压小于负极的电压,发光二极管D31不亮。当采用电路输出的电压值、即比较电路的输入电压大于比较电路输入端in的极限值时,此时发光二极管D31正极的电压大于比较电路输入端in的极限值,发光二极管D31负极的电压等于比较电路输入端in的极限值,发光二极管D31导通发光,说明出现了异常情况,能够对异常情况及时起到提醒作用。
当然上述只是示例性说明,指示电路可以采用除发光二极管D31之外的任何类型的指示电路。
本实施例的过压保护电路,其比较电路如图4所示,比较电路采用控制器芯片。控制器芯片的输入端连接采样电路的输出端,控制器芯片的输出端连接驱动电路。
本实施例中,控制器芯片接收采样电路发送的电压采样值Vad,并根据所述变压器T1的匝数比和所述分压器1的分压比,将电压采样值Vad换算为电源的电压值。
重新回到图3,本实施例的过压保护电路的采样过程为:变压器T1将电源电压变为次级电压,整流器BG2将次级电压转换为直流电压,直流电压经分压器1后的分压值作为电压采样值Vad。
因此,为了判断电压电源是否超过负载电路的工作电压,必须先要得到电源电压值。控制器芯片接收到采样电路发送的电压采样值Vad后,根据上述采样过程,由电压采样值Vad即可反推出电源电压值。
本实施例中,变压器T1的匝数比为k,整流器BG2的整流系数为r,分压器1的分压比为d,则电源电压值与电压采样值Vad的关系如下式所示:
其中,Vac为电源电压值,Vad为电压采用值。
由式(1)可以得到,电源电压值为:
对于图3所示的桥式整流器BG2,其整流***为对于电阻分压电路,其分组电路的电阻值使电压采样值Vad不超过比较电路输入端in的极限值即可。
本实施例的控制器芯片接收采样电路发送的电压采样值Vad,根据公式(2),即可将电压采样值Vad换算为电源电压值。
得到电源电压值后,控制器芯片比较电源电压值与负载电路的工作电压。本实施例中,负载电路的工作电压为220V。控制器芯片将电源电压值与220V进行比较。如果电源电压值没有超过220V,说明负载电路接入了220V的电源,可以正常工作,则输出一使能信号COM;如果电源电压值超过了220V,例如电源电压值达到了380V,则说明将负载电路错接了三相电源,在三相电源下负载电路不能正常工作,则不输出使能信号COM。
本实施例中,采样电路可多次对电源的电压进行采样,得到多个电压采样值Vad。控制器芯片对多个电压采样值Vad求平均,将多个电源采样值的平均值代入公式(2)换算出电源电压值。通过多次采样求平均的方式,可以提高电压采样值的准确性,得到的电源电压值更为准确和可靠。采样周期一般可设置为2s~30s。
以上以控制器芯片为例对比较电路进行了说明,控制器芯片的类型不作限定,例如可以是单片机、ASIC、CPLD、DSP、FPGA等芯片。比较电路还可以采用任何具有输入、计算和输出功能的电路,例如,分立元件组成的电路。
本实施例的过压保护电路,可控开关器件采用继电器RY6。驱动电路连接继电器RY6的线圈,继电器RY6的两个端点P3、P4分别连接负载电路和电源。驱动电路接收到比较电路发送的使能信号COM后,使继电器RY6的线圈通电,继电器RY6的两个端点P3、P4闭合,使负载电路与电源接通。
如图5所示,负载电路通过电源线连接电源,继电器RY6连接在电源线上,该电源线可以是火线或零线,继电器RY6的两个触点分别连接电源和负载电路,继电器RY6处于断开状态。
驱动电路包括:三极管Q4、直流电源VCC、发光二极管D-1和电阻R22。
三极管Q4的基极通过电阻R22连接比较电路的输出端Out,其发射极接地,其集电极连接继电器RY6线圈的一端,直流电源VCC连接继电器RY6线圈的另一端。发光二极管D-1并联在直流电源VCC和三极管Q4的集电极之间。所述电阻R22的电阻值为100Ω~10KΩ。
当驱动电路没有接收到使能信号COM时,三极管Q4的基极为低电平,三极管Q4关断,三极管Q4的发射极和集电极不导通,继电器RY6的线圈不通电,继电器RY6的两个端点P3、P4断开,负载电路不与电源接通,负载电路不通电。当驱动电路接收到使能信号COM时,三极管Q4的基极为高电平,三极管Q4导通,直流电源VCC在继电器RY6线圈中产生电流,继电器RY6的线圈通电,继电器RY6的两个端点P3、P4闭合,负载电路与电源接通,负载电路上电工作。
由此可见,本实施例的过压保护电路,控制电路可对电源电压值进行检测并与负载电路的工作电压进行比较,只有电源电压值未超过负载电路的工作电压时,才通过控制可控开关器件,使电源向负载电路供电,可有效避免因电源电压值多大而影响负载电路工作,防止负载电路的器件过压损坏,提高负载电路的安全性。
以上只是示例性说明,本实施例的过压保护电路,在保证正常工作的情况下,部分器件可以省略。例如,稳压电容E5、低通滤波电路、指示电路等。
本发明另一实施例提供了一种过压保护方法,该过压保护方法采用上述实施例的过压保护电路对负载电路提供过压保护。如图7所示,该过压保护方法包括:
步骤S701:对电源的电压进行采样,得到所述电压采样值Vad。
步骤S702:根据所述电压采样值Vad,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压,如果否,控制可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
在步骤S701中,变压器T1将所述电源的电压转换为次级电压;整流器BG2将所述次级电压转换为直流电;分压器1对所述直流电进行分压,将所述直流电的分压值作为所述电压采样值Vad。
在步骤S702中,比较电路根据所述变压器T1的匝数比和所述分压器1的分压比,将所述电压采样值Vad换算为所述电源的电压值,并判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
由此可见,本实施例的过压保护方法,对电源电压值进行检测并与负载电路的工作电压进行比较,只有电源电压值未超过负载电路的工作电压时,才使电源与负载电路接通,电源向负载电路供电,可有效避免因电源电压值多大而影响负载电路工作,防止负载电路的器件过压损坏,提高负载电路的安全性。
在本实施例中,步骤S701可对电源的电压进行多次采样,得到多个所述电压采样值Vad;步骤S702对多个电压采样值Vad求均值,根据多个电压采样值Vad的平均值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
通过多次采样求平均的方式,可以提高电压采样值的准确性,得到的电源电压值更为准确和可靠。对电源电压进行多次采样的采样周期一般可设置为2s~30s,例如5s。
本实施例的过压保护方法,在步骤S701之前还包括:过压保护电路上电后,控制电路首先输出复位。对于采用控制器芯片的过压保护电路,即控制器芯片输出复位。这样可以防止负载电路有较大的电压波动,提高电压采样值的准确性。
本发明另一实施例提供了一种空调器,空调器包括:压缩机、压缩机驱动电路、以及过压保护电路。所述过压保护电路采用上述实施例所述的过压保护电路。
如图6所示,压缩机驱动电路用于驱动压缩机工作,其通过继电器RY1连接220V交流电源。压缩机驱动电路包括整流器BG1、电感L1、以及电解电容E1、E6等。本实施例中,控制电路可对交流电源进行检测并与压缩机驱动电路的工作电压进行比较,只有电源电压值未超过负载电路的工作电压时,继电器RY6闭合,电源向压缩机驱动电路供电。当电源电压值超过负载电路的工作电压时,例如错接380V的三相电源时,继电器RY6断开,压缩机驱动电路不会与电源接通。可有效避免因电源电压值多大而影响负载电路工作,防止压缩机驱动该电路的器件(例如电解电容)过压损坏,提高压缩机驱动电路的安全性。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (13)
1.一种过压保护电路,其特征在于,包括:
可控开关器件,负载电路可通过所述可控开关器件连接电源;
控制电路,连接所述可控开关器件,并可连接至所述电源;
所述控制电路用于对所述电源的电压进行采样,当所述电源的电压值未超过所述负载电路的工作电压时,控制所述可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
2.如权利要求1所述的过压保护电路,其特征在于,所述控制电路包括:
采样电路,可连接所述电源,并对所述电源的电压进行采样,得到电压采样值(Vad);
比较电路,连接所述采样电路,根据所述电压采样值(Vad)判断所述电源的电压值是否超过所述负载电路的工作电压,如果是,输出使能信号(COM);
驱动电路,连接所述比较电路以及所述可控开关器件,响应于所述使能信号(COM)而使所述可控开关器件导通。
3.如权利要求2所述的过压保护电路,其特征在于,所述电源为交流电源,所述采样电路包括:
变压器(T1),用于将所述电源的电压转换为次级电压;
整流器(BG2),连接所述变压器(T1),将所述次级电压转换为直流电;
分压器(1),连接所述整流器(BG2),对所述直流电进行分压,将所述直流电的分压值作为所述电压采样值(Vad);
所述比较电路连接所述分压器(1),根据所述变压器(T1)的匝数比、所述整流器(BG2)的整流系数、所述分压器(1)的分压比,将所述电压采样值(Vad)换算为所述电源的电压值。
4.如权利要求3所述的过压保护电路,其特征在于,所述整流器(BG2)的输出端并联稳压电容(E5)。
5.如权利要求3所述的过压保护电路,其特征在于,所述分压器(1)的输出端和所述比较电路的输入端(in)之间连接低通滤波器(FILTER)。
6.如权利要求3所述的过压保护电路,其特征在于,所述比较电路的输入端(in)连接显示器件(2),当所述电压采样值(Vad)大于所述输入端(in)的极限值时,所述显示器件(2)的状态发生变化。
7.如权利要求2所述的过压保护电路,其特征在于,所述驱动电路包括:三极管(Q4)和直流电源(VCC);
所述三极管(Q4)的基极连接所述比较电路的输出端(Out),发射极接地,集电极和所述直流电源连接所述可控开关器件;
当所述三极管(Q4)的基极接收到所述使能信号(COM)时,所述三极管(COM)导通,使所述可控开关器件导通。
8.一种过压保护方法,其特征在于,包括:
对电源的电压进行采样,得到电压采样值(Vac);
根据所述电压采样值(Vac),判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压,如果否,控制可控开关器件导通,使所述负载电路与所述电源接通。
9.如权利要求8所述的过压保护方法,其特征在于,所述对电源的电压进行采样,得到电压采样值(Vac)的方法包括:
变压器(T1)将所述电源的电压转换为次级电压;
整流器(BG2)将所述次级电压转换为直流电;
分压器(1)对所述直流电进行分压,将所述直流电的分压值作为所述电压采样值(Vac)。
10.如权利要求9所述的过压保护方法,其特征在于,所述根据所述电压采样值(Vac),判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压的方法包括:
比较电路根据所述变压器(T1)的匝数比、所述整流器(BG2)的整流系数和所述分压器(1)的分压比,将所述电压采样值(Vac)换算为所述电源的电压值,并判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
11.如权利要求8所述的过压保护方法,其特征在于,所述对电源的电压进行采样,得到电压采样值(Vac)的方法包括:
对电源的电压进行多次采样,得到多个所述电压采样值(Vac);
所述根据所述电压采样值(Vac),判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压包括:
所述根据多个所述电压采样值(Vac)的平均值,判断所述电源的电压值是否超过负载电路的工作电压。
12.一种空调器,其特征在于,包括:负载电路、以及权利要求1至7任一项所述的过压保护电路,所述负载电路通过所述过压保护电路连接电源。
13.如权利要求12所述的空调器,其特征在于,所述负载电路为压缩机驱动电路。
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