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第五章 海信KFR-26GW/11 BP电控系统 本章以海信KFR-26GW/11 BP为原型机，分5节来介绍目前变频空调器的单元电路工作原理、关键元器件、常见故障等相关知识，并对目前使用的单电源功率模块的引脚功能、内部结构和工作原理作简单介绍。 由于本机和海信KFR-2601 GW/BP单元电路有很多相似之处，本章重点介绍有差别的单元电路，对于相拟的单元电路只作简单说明，相关知识请查看第3章或第4章。 第一节基础知识 一、室内机电控系统组成 二、室内机主板插座及外围元器件 主板有供电才能工作，为主板供电有电源L端输入和电源N端输入两个端子；室内机主板外围的元器件有PG电机、步进电机、显示板组件和管温传感器，相对应的 在主板上有PG电机供电插座、步进电机插座、霍尔反馈插座、管温传感器插座；由于室内机主板还为室外机供电和与室外机交换信息，因此还设有室外机供电端子 和通信线。 表5-2为室内机主板主要电子元器件明细，图5-4所示为室内机主板主要电子元器件实物外观。   1．电源电路 电源电路的作用是向主板提供直流12V和5V电压，由保险管（C19）、压敏电阻（C20）、滤波电感（C26）、整流二极管（C21）、直流300V滤 波电容（C22）、开关振荡集成电路（C24、开关变压器（C23）、稳压光耦（C9）、11V稳压管（C10）、12V滤波电容（C11）、7805稳 压器（C4）等元器件组成。 交流滤波电路中使用扼流圈（C25），用来滤除电网中的杂波干扰。 2. CPU及其三要素电路 CPU（CI）是室外机电控系统的控制中心，处理输入部分电路的信号，对负载进行控制；CPU三要素电路是CPU正常工作的前提，由复位集成电路（C3）、晶振（C2）等元器件组成。 3．通信电路 通信电路的作用是和室外机CPU交换信息，主要元器件为接收光耦（C6）和发送光耦（C5）。 4．应急开关电路 应急开关电路的作用是在无遥控器时用其可以开启或关闭空调器，主要元器件为应急开关（C16）。 5．接收器电路 接收器电路的作用是接收遥控器发射的信号，主要元器件为接收器（C17）。 6．传感器电路 传感器电路的作用是向CPU提供温度信号。室内环温传感器（C15）提供房间温度信号，室内管温传感器提供蒸发器温度信号，5V供电电路中使用了电感。 7．过零检测电路 过零检测电路的作用是向CPU提供交流电源的零点信号，主要元器件为过零检测光耦（C8）。 8．霍尔反馈电路 霍尔反馈电路的作用是向CPU提供转速信号，PG电机输出的霍尔反馈信号直接送至CPU引脚。 9．指示灯电路 指示灯电路的作用是显示空调器的运行状态，主要元器件为3个发光二极管（C18），其中的2个为双色二极管。 10．蜂鸣器电路 蜂鸣器电路的作用是提示已接收到遥控信号，主要元器件为反相驱动器（C12）和蜂鸣器（ C14）。 11．步进电机电路 步进电机电路的作用是驱动步进电机运行，从而带动导风板上下旋转运行，主要元器件为反相驱动器和步进电机。 12．主控继电器电路 主控继电器电路的作用是向室外机提供电源，主要元器件为反相驱动器和主控继电器（C13）。 13. PG电机驱动电路 PG电机驱动电路的作用是驱动PG电机运行，主要元器件为光耦可控硅（C7）和PG电机。 四、室外机电控系统组成 图5-5（a）所示为室外机电控系统的电气接线图，图5-5（b）所示为实物及作用（不含端子排、电感线圈A、压缩机、室外风机、滤波器等体积较大的元器件）。  从图上可以看出，室外机电控系统由室外机主板（控制板）、功率模块板（模块板）、滤波器、整流硅桥、电感线圈A、电容、滤波电感（滤波电感B）、压缩机、 压缩机顶盖温度开关（压缩机热保护器）、风扇电机、四通阀线圈、室外环温传感器（外气）、室外管温传感器（盘管）、压缩机排气温度传感器（排气）和端子排 组成。 图5-6所示为室外机主板电路原理图，图5-7所示为模块板电路原理图。   五、室外机主板及模块板插座 1．室外机主板插座 六、室外机单元电路中的主要电子元器件 表5-4为室外机主板及模块板上主要电子元器件明细，图5-9所示为室外机主板主要电子元器件，图5-10所示为模块板主要电子元器件。 模块保护信号由模块输出，直接送至室外机CPU相关引脚。 15．指示灯电路 该电路的作用是指示室外机的工作状态，主要元器件为发光二极管（D8）。 第二节 室内机电源电路和CPU三要素电路 一、电源电路 图5-12（a）所示为开关电源电路原理图，图5-12（b）所示为实物图。  （1）交流滤波电路 电容C33为高频旁路电容，与滤波电感L6组成LC振荡电路，用以旁路电源引入的高频干扰信号；保险管F1、压敏电阻VA 1组成过压保护电路，输入电压正常时对电路没有影响，而当电压高于交流285V时，VA 1迅速击穿，将前端Fl保险管熔断，从而保护主板后级电路免受损坏。 交流220V电压经过滤波后，其中一路分支送至开关电源电路，经过由VA2、扼流圈L5、电容C38组成的LC振荡电路，使输入的交流220V电压更加纯净。 （2）整流滤波电路 二极管D1～D4组成桥式整流电路，将交流220V电压整流成为直流300V电压，电容C36滤除其中的交流成分，变为纯净的直流300V电压。 （3）开关振荡电路 本电路为反激式开关电源，特点是内置振荡器及场效应开关管，振荡开关频率固定，通过改变脉冲宽度来调整占空比。开关频率固定，因此设计电路相对简单，但是 受功率开关管最小导通时间限制，对输出电压不能做宽范围调节。由于采用反激式开关方式，电网的干扰就不能经开关变压器直接耦合至次级，具有较好的抗干扰能 力。 直流300V电压正极经开关变压器初级绕组接集成电路U6内部开关管的漏极D，负极接开关管源极S。高频开关变压器T1初级绕组与次级绕组极性相反，U6 内部开关管导通时初级存储能量，次级绕组因整流二极管D12承受反向电压而截止，次级相当于开路；U6内部开关管截止时，T1初级绕组极性变换，次级绕组 极性同样变换，D12正向偏置导通，初级绕组向次级绕组释放能量。 U6内部开关管交替导通与截止，开关变压器次级得到高频脉冲电压，经D12整流，电容C4、C30、C40及电感L3滤波，成为纯净的直流12V电压为主 板12V负载供电；其中一个支路送至U4（7805）的输入端，经内部电路稳压后在输出端输出稳定的直流5V电压，为主板5V负载供电。 R2、D5、R5、C34组成钳位保护电路，吸收开关管截止时加在漏极D上的尖峰电压，并将其降至一定的范围之内，防止过压损坏开关管。 C39为旁路电容，实现高频滤波及能量储存，在开关管截止时为U6提供工作电压，由于容量仅为0.1两，因此上电时启动迅速并使输出电压不会过高。 电阻R8为输入电压检测电阻，开关电源电路在输入电压高于100V时，集成电路U6才能工作。如果R8阻值发生变化，将导致U6欠压阂值发生变化，出现开关电源不能正常工作的故障。 （4）稳压电路 稳压电路采用脉宽调制方式，由电阻R23、11V稳压管D13、光耦PC4和 U6的④脚（EN/UV）组成。如因输入电压升高或负载发生变化引起直流12V电压升高，由于稳压管D13的作用，电阻R23两端电压升高，相当于光耦 PC4初级发光二极管两端电压上升，光耦次级光电三极管导通能力增强，U6的④脚电压下降，通过减少开关管的占空比，使开关管导通时间缩短而截止时间延 长，开关变压器储存的能量变少，输出电压也随之下降。如直流12V输出电压降低，光耦次级导通能力下降，U6的④脚电压上升，增加了开关管的占空比，开关 变压器储存能量增加，输出电压也随之升高。 （5）输出电压直流12V 输出电压直流12V的高低，由稳压管D13稳压值（11V）和光耦PC4初级发光二极管的压降（约1V）共同设定。正常工作时实测稳压管D13两端电压为10.5V，光耦PC4初级两端电压为1V，输出电压为直流11.5V。 3．电源电路负载 （1）直流12V 主要有5个支路：O5V电压产生电路7805稳压块的输入端；②2003反相驱动器；③蜂鸣器；④主控继电器；⑤步进电机。 （2）直流5V 主要有7个支路：①CPU;②复位电路；③霍尔反馈；④传感器电路；⑤显示板组件上指示灯和接收器；⑥光耦可控硅；⑦通信电路光耦及其他弱信号处理电路。 4．关键元器件 电路关键元器件为开关电源集成电路、开关变压器和稳压管，其在室内机主板的安装位置如图5-4所示。 （1）开关电源集成电路TNY266P ①简介 TNY266P共有8个引脚（其中⑥脚为空脚），额定功率10w，图5-13（a）所示为其实物外观，图5-13（b）所示为内部方框图。 内部电路集成耐压为700V的功率MOSFET开关管和控制电路，使用简单的开／关控制器来稳定输出电压。漏极D电压提供启动电压和工作能量，不用开关变 压器的偏置绕组及相关电路，而且控制电路中还结合了自动重启动、输入欠压检测和频率抖动功能。振荡器的频率固定为132kHz，允许使用低廉的EE 13或EF 12.6磁芯变压器，具有良好的效率。 振荡器中还增加了频率抖动电路，抖动量为士4kHz，该功能使EMI的均值和准峰值噪声均较低；在输出短路或控制环开路等故障时，全集成的自动重启动电路 将输出功率限制在安全范围内，既限制了短路输出电流也保护了负载，同时减少了元器件个数，降低了次级反馈电路的成本。 ②引脚功能 ⑤脚漏极D：外接直流300V电压正极连接到内部功率MOSFET开关管漏极引脚，提供启动和工作电流。 ②、③、⑦、⑧脚源极S：外接直流300V电压负极，4个引脚在内部是相通的，连接到内部MOSFET开关管的源极，为控制电路的公用点，其中②脚和③脚接控制电路的公共端，⑦脚和⑧脚接高压返回端。 ①脚BP：内部电路供电引脚，外接0.1μF的瓷片电容；并可控制功率MOSFET开关管的导通与截止（电流大于240μA时可使功率MOSFET开关管截止）；此引脚通过外接电阻与输入直流300V电压相连，可起到欠压保护功能，如不接电阻就没有欠压保护功能。 ④脚EN/UV：输出电压调整端，接稳压光耦次级。外接至直流300V电压的电阻（本机代号R8），作用是监测直流输入电压，当电压低于直流100V时， 内部欠压检测电路将①脚BP端电压从正常值的5.8V降至4.8V，强迫功率MOSFET开关管截止，起到保护作用。 ③引脚电压 使用万用表直流电压挡，黑表笔接直流300V电压地，红表笔接引脚，开关电源电路正常工作时实测结果见表5-5。 （2）开关变压器 ①外观及引脚说明 实物外观如图5-14所示。开关电源集成电路TNY266P不需要使用辅助绕组，开关变压器初级只有一组供电绕组（共有两个引脚）；室内机主板使用一路直流12V电压，也就是说次级只有一组输出绕组就可以了（实际使用两个引脚，中间引脚为空脚）。 说明：5V产生电路7805的输入端电压取自直流12V，相当于12V电压的一个负载。 ②测量引脚阻值 使用万用表电阻挡，测量初级供电绕组阻值为2.2Ω，次级输出绕组阻值为0.1Ω。 （3）稳压管 实物外观及测量结果如图5-15所示，带有圆圈标记的引脚为负极。 稳压管的特性为反向击穿时电流可以在很大范围内变化，但两端电压变化很小，将电路中电压的变化情况，通过串接电阻两端的电压表现出来，在电路中起稳压作用或作为电压基准器件使用。 稳压管的主要参数为稳压值，即正常工作时两端应保持稳定的电压值。本机稳压电路中的稳压管使用型号为1N4741A，稳压值为11V。 测量时使用万用表二极管挡，黑表笔接负极，红表笔接正极，为正向测量，显示值为正向导通电压值；黑表笔接正极，红表笔接负极，为反向测量，显示值应为无穷大。 （4） TOP系列开关电源集成电路 ①基础知识 TOP系列开关电源在空调器开关电源电路中也普遍使用，作用和TNY系列、VIPer系列的开关电源集成电路相同，是开关电源电路的核心元器件。其内部集 成了高压MOSFET开关管、振荡器、脉宽调制（（PWM）控制器、负载短路故障自动保护、输入电压过低或过高自动保护等电路，振荡器工作频率有 132kHz和66kHz两种。 TOP系列开关电源常见有两种外观，如图5-16所示。TOP233Y的额定功率为20W，采用TO-220-7封装，共有7个引脚（其中②脚和⑥脚为空 脚），使用时需要散热片；TOP232P的额定功率为9W，采用DIP-8封装，共有8个引脚（其中⑥脚为空脚）。 ②引脚功能 5．电路检修技巧 6．常见故障 二、CPU及其三要素电路 2. CPU三要素电路工作原理 CPU37脚是电源供电引脚，电压由7805的③脚输出端直接供给。 CPU46脚为接地引脚，和7805的②脚相连。 （2）复位电路 复位电路使内部程序处于初始状态。CPU的44脚为复位引脚，外围元器件IC 1（HT7044A）R26、C35、C201、D8组成低电平复位电路。开机瞬间，直流5V电压在滤波电容的作用下逐渐升高，当电压低于4.6V 时，IC1的①脚为低电平，加至44脚，使CPU内部电路清零复位；当电压高于4.6V时，IC 1的①脚变为高电平，加至CPU44脚，使其内部电路复位结束，开始工作。电容C35用来调整复位时间。 （3）时钟振荡电路 时钟振荡电路提供时钟频率。CPU47、48为时钟引脚，内部振荡器电路与外接的晶振CR1组成时钟振荡电路，提供稳定的8MHz时钟信号，使CPU能够连续执行指令。 第三节 室内机单元电路 一、室内机单元电路方框图 二、输入部分电路 该电路的作用是无遥控器可以开启和关闭空调器。CPU11脚为应急开关信号输入引脚，正常即应急开关未按下时为高电平直流5V；在无遥控器需要开启或关闭空调器时，按下应急开关的按键，11脚为低电平0V、CPU根据低电平时间长短进入各种控制程序。 （2）早期和目前的接收器在出厂时的不同之处 4．过零检测电路 图5-28（a）所示为海信KFR 26GW/11BP过零检测电路原理图，图5-28（b）所示为实物图。 从电路原理图可以看出，本机过零检测电路与海信KFR-2601 GWBP室外机瞬时停电检测电路基本相同（第4章第3节的第四部分内容），工作原理也基本相同，只是所起的作用不同。 电路主要由电阻R4、光耦PC3等主要元器件组成。交流电源处于正半周即L正、N负时，光耦PC3初级得到供电，内部发光二极管发光，使得次级光电三极管 导通，5V电压经PO次级、电阻R30为CPU⑩脚供电，为高电平5V；交流电源为负半周即L负、N正时，光耦PC3初级无供电，内部发光二极管无电流通 过不能发光，使得次级光电三极管截止，CPU⑩脚经电阻R30、R3接地，引脚电压为低电平0V。 交流电源正半周和负半周极性交替变换，·光耦反复导通、截止，在CPU⑩脚形成100Hz脉冲波形，CPU内部电路通过处理，检测电源电压的零点及供电是否存在瞬时断电。 交流电源频率为每秒50Hz，每1Hz为一周期，一周期由正半周和负半周组成，也就是说CPU⑩脚电压每秒变化100次，速度变化极快，万用表显示值不为跳变电压而是稳定的直流电压，实测⑩脚电压为2.2V，光耦PC3初级为0.2V。 （3）常见故障 CPU⑩脚正常时为跳变电压，常见故障为电阻R4开路、光耦PC3初级发光二极管开路或内部光源传送不正常，次级一直处于截止状态，使CPU⑩脚恒为低电平0V，开机后室内风机不能运行，整机也不工作，并报“瞬时停电” 或“无过零信号”的故障代码。 5．霍尔反馈电路 图5-29（a）所示为海信KFR 26GW/11BP霍尔反馈电路原理图，图5-29（b）所示为实物图。 PG电机旋转一圈，内部霍尔元件会输出一个脉冲信号或几个脉冲信号（厂家不同，脉冲数量不同），CPU根据脉冲信号数量计算出实际转速。 该电路的作用是向CPU提供代表PG电机实际转速的霍尔信号，由PG电机内部霍尔反馈元件、电阻R7/R17、电容C12和CPU的⑨脚组成。 PG电机内部设有霍尔元件，旋转时输出端输出霍尔信号，通过CN2插座、电阻R17提供给CPU⑨脚，CPU内部电路计算出实际转速，与目标转速相比较，如有误差通过改变光耦可控硅导通角，从而改变PG电机工作电压，使实际转速与目标转速相同。 PG电机停止运行时，根据内部霍尔元件位置不同，霍尔反馈插座的信号引针电压即CPU⑨脚电压为5V或0V; PG电机运行时，不论高速还是低速，电压恒为2.5V，即供电电压5V的一半。 该电路的常见故障及霍尔元件检查方法等相关知识参见第3章第5节第五部分的内容。 三、输出部分电路 （2）双色指示灯 4.主控继电器电路 第四节 室外机电源电路和CPU三要素电路 一、电源电路 6．常见故障 二、CPU及其三要素电路 1. CPU简介 CPU是主板上体积最大、引脚最多、功能最强大的集成电路，也是整个电控系统的控制中心，内部写入了运行程序（或工作时调取存储器中的程序）。 室外机CPU工作时与室内机CPU交换信息，并结合温度、电压、电流等输入部分的信号，处理后输出6路信号驱动模块控制压缩机运行，输出电压驱动继电器对室外风机和四通阀线圈进行控制，并控制指示灯显示室外机的运行状态。 海信KFR-26GW/11BP室外机CPU型号为88CH47FG，主板代号IC7，共有44个引脚在四面引出，采用贴片封装。图5-49所示为88CH47FG的实物外观，表5-12为其主要引脚功能。 本机CPU安装在模块板上面，相应的弱信号处理电路也设计在模块板上面，主要原因是模块内部的驱动电路改用专用芯片，无需绝缘光耦，可直接接收CPU输出的控制信号。 说明：早期模块如三菱PM20CTMO60，使用在海信KFR-2601 GWBP等机型中，内部的驱动电路不能直接接收CPU输出的控制信号，信号传递需要使用光耦，因此CPU和模块设计在两块电路板上面，CPU安装在室外机主板，模块和光耦整合为模块板。 2. CPU三要素电路工作原理 图5-50（a）所示为CPU三要素电路原理图，图5-50（b）所示为实物图。 电源、复位、时钟振荡电路称为三要素电路，是CPU正常工作的前提，缺一不可，否则会死机，引起空调器上电后室外机主板无反应的故障。 （1）电源电路 开关电源电路设计在室外机主板，直流5V及15V电压由三芯连接线通过CN4插座为模块板供电。CN4的1针接红线（为5V）、2针接黑线（为地），3针接白线（为15V） 。 CPU39脚是电源供电引脚，供电由CN4的1针直接提供。 CPU16脚为接地引脚，和CN4的2针相连。 （2）复位电路 、复位电路使内部程序处于初始状态。本机未使用复位集成电路，而使用简单的RC元件组成复位电路。CPU13脚为复位引脚，电阻R8及电容E6组成低电平复位电路。 室外机上电，开关电源电路开始工作，直流5V电压经电阻R8为E6充电，开始时CPU 13脚电压较低，使CPU内部电路清零复位；随着充电的进行，E6电压逐渐上升，当CPU13脚电压上升至供电电压5V时，CPU内部电路复位结束开始工 作。改变电容E6的容量可调整复位时间。 （3）时钟振荡电路 时钟振荡电路提供时钟频率。CPU14、15为时钟引脚，内部振荡器电路与外接的晶振CR11组成时钟振荡电路，提供稳定的 16MHz时钟信号，使CPU能够连续执行指令。 第五节 室外机单元电路 一、室外机单元电路方框图 1．存储器电路 图5-52（a）所示为存储器电路原理图，图5-52（b）所示为实物图。 该电路的作用是向CPU提供工作时所需要的数据。存储器内部存储室外机运行程序、压缩机哪，值、电流及电压保护值等数据，CPU工作时调取存储器的数据对室外机电路进行控制。 CPU需要读写存储器的数据时，④脚变为高电平5V，片选存储器IC6的①脚，24脚向IC6的②脚发送时钟信号，26脚将需要查询数据的指令输入到IC6的③脚，25脚读取IC6④脚反馈的数据。 电路相关知识参见第4章第3节的第一部分内容。 2．传感器电路 图5-53（a）所示为传感器电路原理图，图5-53（b）所示为实物图。 该电路的作用是向室外机CPU提供温度信号，室外环温传感器检测室外环境温度，室外管温传感器检测冷凝器温度，压缩机排气温度传感器检测排气管温度。 CPU的30脚检测室外环温传感器温度，31脚检测室外管温传感器温度，32脚检测压缩机排气传感器温度。 传感器为负温度系数（NTC）的热敏电阻，室外机3路传感器工作原理相同，均为传感器与偏置电阻组成分压电路。以压缩机排气温度传感器电路为例，如压缩机 排气管由于某种原因温度升高，压缩机扫汽温度传感器温度也相应升高，其阻值变小，根据分压电路原理，分压电阻R29分得的电压也相应升高，输送到 CPU32脚的电压升高，CPU根据电压值计算出压缩机抖汽管实际温度升高，与内置的程序相比较，对室外机电路进行控制，假如计算得出的温度大于 100℃，则控制压缩机降频，如大于115℃则控制压缩机停机，并将故障代码通过通信电路传送到室内机主板CPU。 传感器安装位置及所起的作用、温度与电压对应关系、常见故障等相关知识参见第4章。第3节的第二部分内容。 3．压缩机顶盖温度开关电路 图5-54（a）所示为压缩机顶盖温度开关电路原理图，图5-54（b）所示为实物图。 该电路的作用是检测压缩机顶盖温度开关状态。温度开关安装在压缩机顶部接线端子附近，用于检测顶部温度，作为压缩机的第二道保护。 温度开关插座设计在室外机主板上，CPU安装在模块板上，温度开关通过连接线的1号线连接至CPU的⑤脚，CPU根据引脚电压为高电平或低电平，检测温度开关的状态。 制冷系统工作正常时温度开关为闭合状态，CPU⑤脚接地，为低电平0V，对电路没有影响；如果运行时压缩机排气温度传感器失去作用或其他原因，使得压缩机 顶部温度大于115℃，温度开关断开，5V经R11为CPU⑤脚供电，电压由0V变为高电平5V9 CPU检测后立即控制压缩机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 温度开关安装位置、检测方法、常见故障等相关知识参见第4章第3节的第三部分内容。 4．测试端子 （1）测试功能 模块板上的CN6为测试端子插座，作用是在无室内机电控系统时，可以单独检测室外机电控系统运行是否正常。方法是在室外机接线端子处断开室内机的连接线， 使用连接线（或使用螺丝刀头等金属物）短路插座的两个端子，然后再通上电源，室外机电控系统不再检测通信信号，压缩机定频运行，室外风机运行，四通阀线圈 上电，空调器工作在制热模式；如果断开CN6插座的短接线，四通阀线圈断电，压缩机延时50s后运行，室外风机不间断运行，空调器改为制冷模式；断开电 源，空调器停止运行。 （2）工作原理 图5-55（a）所示为测试端子电路原理图，图5-55（b）所示为实物图。 CPU37脚为测试引脚，正常时由5V电压经电阻R26供电，为高电平5V；如果使用测试功能短路CN6两个引针时，引脚接地，为低电平0V。 室外机上电，CPU上电复位结束开始工作，首先检测37脚电压，如果为高电平5V，则控制处于待机状态，根据通信信号接收引脚的信息，按室内机CPU输出的命令对室外机进行控制；如果为低电平0V，则不再检测通信信号，按测试功能控制室外机。 （3）使用技巧 ①、如果使用室内机输出的电源供电，在室外机接线端子处只断开通信线，短路CN6插座引针，遥控开机，室内机输出交流电源，室外机同样按测试功能工作，只不过由于室内机CPU接收不到室外机CPU反馈的通信信号，约2min后即断开室外机的供电。 ②如故障表现为开机后室外机不运行，在确认室内机正常的前提下，使用测试功能可以大致判断室外机通信电路是否正常。如果使用测试功能室外机能够按程序工 作，则说明室外机通信电路出现故障；如果使用测试功能室外机仍不工作，则说明室外机电控系统出现故障，应检查直流5V电压，根据结果判断故障部位。 ③本机室外机强电电源（直流300V）“地”和弱电信号（直流5V）“地”相通，CN6插座引针“地”为弱电信号地，但同样有电击的危险，使用螺丝刀头短路CN6插座引针时，手应握住塑料柄，上电后严禁触摸金属部分，防止电击伤人的意外情况出现。 5．电压检测电路 （1）作用 该电路的作用是检测输入的交流电源电压，当电压高于交流260V或低于160V时停机，以保护压缩机和模块等部件。 （2）工作原理 图5-56（a）所示为电压检测电路原理图，图5-56（b）所示为实物图，表5-13为交流输入电压与CPU引脚电压对应关系。 本机电路未使用电压检测变压器等元器件检测输入的交流电压，而是通过电阻检测直流300V母线电压，通过软件计算出实际的交流电压值，参照的原理是交流电 压经整流及滤波后，乘以固定的比例（近似1.36）即为输出直流电压，即交流电压乘以1.36等于直流电压数值。CPU的33脚为电压检测引脚，根据引脚 电压值计算出输入的交流电压值。 电压检测电路由电阻R19～R22、R12、R14及电容C4、C18组成，从图5-56可以看出，基本工作原理就是分压电路，取样点就是P接线端子上的 直流300V母线电压，R19～R21、R12为上偏置电阻，R14为下偏置电阻，R14的阻值在分压电路所占的比例为1/109[R14 /（R19＋R20＋R21＋R12＋R14），即5.1/（182＋182＋182＋5.1 ＋5.1） ]，R14两端电压经电阻R22送至CPU33脚，也就是说，CPU33脚电压值乘以109等于直流电压值，再除以1.36就是输入的交流电压值。比如 CPU33脚当前电压值为2.75V，则当前直流电压值为299V（2.75V×109），当前输入的交流电压值为220V（299V/1.36） 。 压缩机高频运行时，即使输入电压为标准的交流220V，直流300V电压也会下降至直流240V左右；为防止误判，室外机CPU内部数据设有修正程序。 说明：室外机电控系统使用热地设计，直流300V“地”和直流5V“地”直接相连。 （3）常见故障 电阻R19～R21受直流300V电压冲击，且由于贴片元件功率较小，阻值容易变大或开路，室外机CPU检测后判断为“输入电源过压或欠压”，控制室外机停止运行进行保护，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 6．电流检测电路 （1）作用 该电路的作用是检测压缩机运行电流，当CPU检测值高于设定值（制冷10A、制热11A）时停机，以保护压缩机和模块等部件。 （2）工作原理 图5-57（a）所示为电流检测电路原理图，图5-57（b）所示为实物图，表5-14为压缩机运行电流与CPU引脚电压对应关系。 本机电路未使用电流检测变压器或电流互感器检测交流供电引线的电流，而是模块内部取样电阻输出的电压，将电流信号转化为电压信号并放大，供CPU检测。 电流检测电路由模块20脚、IC3（LM358）、滤波电容E7等为主要元器件组成，CPU的34脚检测电流信号。 模块内部设有取样电阻（阻值小于1Ω），将模块工作电流（可以理解为压缩机运行电流）转化为电压信号由20脚输出，由于电压值较低，没有直接送至CPU处 理，而是送至运算放大器IC3的③脚同相输入端进行放大，IC3将电压放大10倍（放大倍数由电阻R16/R17阻值决定），由①脚输出至CPU的34 脚，CPU内部软件根据电压值计算出对应的压缩机运行电流，对室外机进行控制。假如CPU根据电压值计算出当前压缩机运行电流在制冷模式下大于10A，判 断为“过流”，控制室外机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 本机模块由日本三洋公司生产，型号为STK621-031，内部20脚集成取样电阻，一将模块运行的电流信号转化为电压信号，万用表电阻挡实测20脚与N接线端子的阻值小于1Ω（近似0Ω）。 （3）关键元器件LM358 LM358共有8个引脚，分两侧设计，有直插式或贴片式两种封装形式，本机使用贴片式，图5-58（a）所示为实物外观，图5-58（b）所示为引脚及内部电路。 LM358内部设有两个独立的运算放大器，采用差分输入方式，具有直流电压放大倍数大（约100倍）、频带宽（约1 MHz）及电源电压范围宽（3～30V）等特点；在变频空调器的室外机电控系统中，LM358所起的作用通常是放大代表模块电流的微弱电压，只使用内部的 一块运算放大器，另外一块不用，相对应的引脚为空脚，例如本机IC3的⑤～⑦脚为空脚。 由于LM358为集成电路，使用万用表电阻挡不容易确定是否损坏或正常，通常使用代换法试机。 （4）模块电流取样电阻 图5-59（a）所示为外置模块电流取样电阻的电流检测电路原理图，图5-59（b）所示为实物图。 目前变频空调器常用的还有日本三菱公司或美国飞兆（或译作仙童）公司的模块，内部没有集成电流取样电阻，改在外部设计，使用5W无感电阻，阻值20mΩ（即0.02Ω）左右，实物如图5-59（b）所示，串接在直流300V电压负极N接线端子和模块N引脚之间。 该电阻的作用有两个：一是作为模块电流的取样电阻，将电流转化为电压信号由LM358放大后，输送至CPU作为检测压缩机运行电流的参考信号；二是作为模 块短路的过流检测电阻，将电流经RC阻容元件送至模块的CSC引脚，当压缩机运行电流过大或模块内部IGBT开关管短路时，取样电阻两端电压超过CSC引 脚的闭值电压，内部SC（过流）保护电路控制驱动电路不再处理6路信号，由模块的FO端子输出保护信号至室外机CPU引脚，室外机CPU检测后停机进行保 护，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 说明：电路原理图和实物选用海信KFR-26GW/11 BP后期模块板。早期的模块板模块选用三洋STK621-031，由于2008年左右不再生产，替代的模块板模块改为飞兆FSBB 15CH60 9电路只改动模块的相关部分和元器件编号。 （5）常见故障 该电路的常见故障为开机后室外机运行，但一段时间后室外机停机，报“无负载”或“运行电流过高”的故障代码。常见故障见表5-15。 7．模块保护电路 （1）作用 当模块内部控制电路检测到直流15V电压过低、温度过高、运行电流过大或内部IGBT短路引起电流过大故障时，均会关断IGBT，停止处理6路信号，同时 FO引脚变为低电平，室外机CPU检测后判断为“模块故障”，停止输出6路信号，控制室外机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 （2）工作原理 图5-60（a）所示为模块保护电路原理图，图5-60（b）所示为实物图。 本机模块19脚为FO保护信号输出引脚，CPU的②脚为模块保护信号检测引脚。模块保护输出引脚为集电极开路型设计，正常情况下此脚与外围电路不相 连，CPU②脚及模块19脚通过排阻R1（4.7kΩ）连接至5V，因此模块正常工作即没有输出保护信号时，CPU②脚和模块19脚的电压均为5V。 如果模块内部电路检测到上述4种故障，停止处理6路信号，同时19脚接地，CPU②脚经电阻R1、模块19脚与地相连，电压由高电平5V变为低电平0.1 V，CPU内部电路检测后停止输出6路信号，停机进行保护，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。 （3）电路说明 三洋STK621-031模块内部保护电路工作原理和三菱PM20CTM60模块基本相同，只不过本机模块内部接口电路使用专用芯片，可以直接连接CPU 引脚，中间不需要光耦；而三菱PM20CTM60属于第二代模块，引脚不能和 CPU相连，中间需要光耦传递信号。模块内部保护简图及常见故障等相关知识参见第4章第3节的第七部分内容。 三菱第三代及后续系列模块内部接口电路也使用专用芯片，同样可以直接连接CPU引脚，和本机模块相同。 三、输出部分电路 1．指示灯电路 （1）作用 该电路的作用是显示室外机电控系统的工作状态，本机设计一个指示灯，只能以闪烁的次数表示相关内容。室外机指示灯控制程序：待机状态下以指示灯闪烁的次数 表示故障内容，如闪烁1次为室外环温传感器故障，闪烁5次为通信故障；运行时以闪烁的次数表示压缩机限频因素，如闪烁1次表示正常运行（无限频因素），闪 烁2次表示电源电压限制，闪烁5次表示压缩机排气温度限制。 说明：一个指示灯显示故障代码时，上一个显示周期和下一个显示周期中间有较长时间的间隔，而闪烁时的间隔时间则比较短，可以看出指示灯闪烁的次数；如果室外机主板设有两个或两个以上指示灯，则以亮、灭、闪的组合显示故障代码。 （2）工作原理 图5-61（a）所示为指示灯电路原理图，图5-61（b）所示为实物图。 CPU的12脚驱动指示灯点亮或熄灭，引脚为高电平4.5V时，指示灯熄灭；引脚为低电平0.1V，指示灯LED 1两端电压1.7V，为点亮状态；CPU12脚电压为0.1 V～4.5V～0.1 V～4.5V交替变化时，指示灯表现为闪烁显示，闪烁的次数由CPU决定。 （3）常见故障 指示灯为发光二极管，使用万用表二极管挡测量时应符合正向导通、反向截止的特性。本电路在实际维修中很少出现故障。 2．主控继电器电路 （1）作用 主控继电器为室外机供电，并与PTC电阻组成延时防瞬间大电流充电电路，对直流300V滤波电容充电。上电初期，交流电源经PTC电阻、硅桥为滤波电容充 电，两端的直流300V电压为开关电源供电，开关电源工作后输出电压，其中的一路直流5V为室外机CPU供电，CPU工作后控制主控继电器导通，由主控继 电器触点为室外机供电。 （2）工作原理 图5-62（a）所示为主控继电器电路原理图，图5-62（b）所示为实物图。 电路由CPU⑨脚、限流电阻R14、反相驱动器IC03的⑤和12脚以及主控继电器RY01组成。 CPU需要控制RY01触点闭合时，⑨脚输出高电平5V电压，经电阻R14限流后电压为直流2.5V，送到IC03的⑤脚，使反相驱动器内部电路翻 转，12脚电压变为低电平（约0.8V），主控继电器RYO 1线圈两端电压为直流11.2V，产生电磁吸力，使触点3-4闭合。 CPU需要控制RY01触点断开时，⑨脚为低电平0V，IC03的⑤脚电压也为0V，内部电路不能翻转，12脚为高电平12V，RY01线圈两端电压为直流0V，由于不能产生电磁吸力，触点3-4断开。 直流300V电压形成电路工作原理参见第4章第2节的第二部分内容，主控继电器电路常见故障等相关知识参见第4章第4节的第一部分内容。 3．室外风机电路 （1）作用 该电路的作用是驱动室外风机运行，为冷凝器散热。 （2）工作原理 图5-63（a）所示为室外风机电路原理图，图5-63（b）所示为实物图。 室外机CPU的⑥脚为室外风机高风控制引脚，⑦脚为低风控制引脚，由于本机室外风机只有一个转速，实际电路只使用CPU⑥脚，⑦脚空闲。电路由限流电阻R12、反相驱动器IC03的③和14脚、继电器RY03组成。 该电路的工作原理和主控继电器驱动电路基本相同，需要控制室外风机运行时，CPU的⑥脚输出高电平5V电压，经电阻R12限流后为直流2.5V，送至 IC03的③脚，反相驱动器内部电路翻转，14脚电压变为低电平（约0.8V），继电器RY03线圈两端电压为直流11.2V左右，产生电磁吸力使触点 3-4闭合，室外风机线圈得到供电，在启动电容的作用下旋转运行，为冷凝器散热。 室外机CPU需要控制室外风机停止运行时，⑥脚变为低电平0V，IC03的③脚也为低电平0v，内部电路不能翻转，14脚为高电平12V、RY03线圈两端电压为直流0V，由于不能产生电磁吸力，触点3-4断开，室外风机因失去供电而停止运行。 （3）室外风机主要参数 室外风机主要参数见表5-16。室外风机只有一个转速，共有3根引线，分别是白色线（公共端C）、棕色线（运行绕组R）、橙色线（启动绕组S），电机绕组阻值测量方法及引线辨认方法和室内机的PG电机相同，参见第5章第3节的第三部分中的“PG电机电路”内容。 4．四通阀线圈电路 图5-65（a）所示为6路信号电路原理图，图5-65（b）所示为实物图。 室外机CPU输出有规律的控制信号，直接送至模块内部电路，驱动内部6个IGBT开关管有规律的导通与截止，将直流300V电压转换为频率与电压均可调的三相模拟交流电压，驱动压缩机高频或低频的任意转速运行。 由于室外机CPU输出6路信号控制模块内部IGBT开关管的导通与截止，因此压缩机转速由室外机CPU决定，模块只起一个放大信号时转换电压的作用。 室外机CPU的①、44、43、42、41、40 6个引脚输出6路信号，直接送至IC8模块（三洋STK621-031）的6路信号输入引脚，经内部控制电路处理后，驱动6个IGBT开关管有规律的导通 与截止，将P、N端子的直流300V电压转换为频率可调的交流电压由U、V、W 3个端子输出，驱动压缩机运行。 6路信号工作流程、限频因素总结等相关知识参见第4章第4节的第四部分内容。 第六节 单电源模块 一、单电源模块基础知识 2．特点 1．方框图 上述型号的单电源模块内部电路方框图基本相同，本节以飞兆FSBB 15CH60模块的应用原理图为例说明，如图5-66所示。其内部由3个HVIC. 1个LVIC. 6个IGBT开关管、6个续流二极管等主要元器件组成。3个HVIC驱动3个上桥（即P侧）IGBT开关管，LVIC驱动3个下桥（即N侧）IGBT开关 管。 2. HVIC功能及作用 模块内部的3个HVIC结构完全相同，用来驱动3个上桥IGBT。以U相为例进行说明，图5-67所示为HVIC方框图，共有6个引脚，其中OUT引脚在模块内部处理，不与模块外围元器件连接。 （1）引脚功能 IN为信号输入引脚，连接CPU的上桥输出信号引脚；OUT为信号输出引脚，连接3个IGBT的基极。 VCC为15V供电引脚，连接直流15V电压正极；COM为接地引脚，3个HVIC的COM引脚连在一起，并与LVIC的GND引脚一起连接直流15V电压负极。两个引脚的直流15V电压为控制电路电源，向输入电路、电平转换电路和驱动电源欠压锁定电路供电。 VB为自举升压电路正极，连接升压电容正极；VS为负极，连接上桥与下桥IGBT的中点，即U、V、W输出端。两个引脚的直流15V电压为驱动电路电源，向驱动电路供电。 （2）单元电路作用 CPU输出的上桥（Up、Vp、wp）驱动信号直接送至HVIC的输入引脚IN，转换电平后输出至驱动电路，驱动电路放大信号，输出引脚OUT分别驱动3个上桥IGBT的导通与截止。 驱动电源欠压锁定电路检测自举升压电路产生的直流15V电压，正常时对电路没有影响，当电压低于一定值后使输入电路闭锁，不再处理CPU输出的信号，上桥的3个IGBT保持关断状态，只有电压上升至正常值后才会解除保护。 说明：驱动电源的直流15V电压过低时只会停止处理CPU输出的上桥信号，不会向CPU输出故障保护信号。 3. LVIC功能及作用 模块内部只有一个LVIC，驱动3个下桥IGBT，同时处理欠压保护、过载保护、温度保护。图5-68所示为LVIC内部方框图，其共有11个引脚，其中3个OUT引脚在模块内部处理，不与模块外围元器件连接。 （1）引脚功能 VCC为15V供电引脚，连接直流15V电压正极；GND为接地引脚，连接直流15V电压负极。两个引脚的直流15V电压为控制电路电源，向内部电路供电。说明：LVIC供电只有1路控制电路电源，没有驱动电路电源。 UN、VN、WN为信号输入引脚，连接CPU的下桥信号输出引脚；UOUT、VOUT、WOUT为信号输出引脚，分别连接3个下桥IGBT的基极。 FO为模块葆护信号输出引脚，连接CPU的模块保护检测引脚；CFO为模块保护输出的脉宽设定引脚，由外接电容的容量决定。 CSC为过载保护输入引脚（包括过流及短路），外部连接模块电流的取样电阻，内部连接SC（过载）电路。 （2）单元电路作用 CPU输出的3路下桥（UN、VN、WN）驱动信号直接送至LVIC的输入引脚IN，转换电平后输出至驱动电路，驱动电路放大信号，输出引脚UOUT、VOUT、WOUT驱动3个下桥IGBT的导通与截止。 控制电源检测电路检测直流 15V电压，．当低于13V时，输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱动信号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。 温度检测电路的温度传感器检测模块基板表面温度，当温度高于100℃时，输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱动信 号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。 CSC引脚的SC电路检测模块电流取样电阻的电压；室外机运行电流正常时，CSC引脚电压低于SC电路的阂值，对电路没有影响；当整机运行电流过大或模块 内部IGBT短路引起电流过大时，CSC引脚电压高于SC电路阂值，SC电路输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱 动信号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。 三、FSBB15CH60、PS21867模块引脚功能及区别 2．实物外观 1．引脚功能 STK621-031是最早应用在变频空调器中的单电源模块，引脚较少且在一侧排列，由于早期技术的限制，体积相对较大，目前己停产。表5-19所示为STK621-031模块的引脚功能，图5-71所示为其实物外观。 2，引脚对比说明 三洋STK621-031模块实际只有18个引脚，飞兆FSBB 15CH60模块共有27个引脚，相比而言少了9个引脚，但所起的作用基本相同，两个模块如果配上各自的外围元器件可以使用在同一块模块板上面。比如海信 KFR-26GW/ 11 BP早期模块板使用STK621-031模块，后期模块板使用FSBB 15CH60模块，而控制电路板使用相同型号的CPU，单元电路也基本相同。 STK621-031之所以以较少的引脚起到与FSBB 15CH60相同的作用，原因就是部分引线集成在模块内部，并没有使用引脚。表5-20所示为FSBB 15CH60和STK621-031引脚数量及功能对比。 五、自举升压电路 3．工作原理 |
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