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第四章 海信KFR-2601 GW/BP室外机电控系统 本章以海信KFR-2601 GW/BP室外机电控系统为基础，介绍变频空调器室外机电控系统单元电路，包括分析其工作原理、关键元器件、常见故障等相关知识。 二、电控系统方框图 表4-1所示为室外机主板、模块板插座及外围元器件明细，图4-5所示为室外机主板插座及外围元器件，图4-6所示为室外机模块板插座及主要电子元器件。   室外机主板有供电才能工作，为其供电有电源L输入、电源N输入、地线3个端子；外围负载有室外风机、四通阀线圈、模块、室外环温传感器、室外管温传感器、 压缩机排气温度传感器、压缩机顶盖开关等，相对应的有室外风机插座、四通阀线圈插座、6路信号插座、室外环温传感器插座、室外管温传感器插座、压缩机排气 温度传感器插座和压缩机顶盖温度开关插座；为了和室内机主板交换信息，设有通信线；同时还要输出交流电为硅桥供电，相应设有两个端子。由于主板还设有直流 300V指示灯，因此还设有直流300V的正极和负极输入端子。 模块板的主要端子有：和室外机主板连接的插座，直流300V电压输入（P和N）端子，压缩机引线（U、V、W）端子。 说明： ①插座引线的代号以“A”开头，外围元器件实物以“B”开头，主板和模块板上的电子元器件以“C”开头。 ②室外机主板设计的插座，由模块和主板功能的类型决定。如为直接驱动型的模块，室外机CPU与模块设计在同一块主板上，则不会再设计与模块连接的6路信号插座。也就是说，室外机主板的插座没有固定规律，插座的设计由机型决定。 四、单元电路中的主要电子元器件 室外机主板、模块板单元电路的作用如下所述，主要电子元器件明细见表4-2，实物如图4-7所示。   1．直流300V电压形成电路 将交流220V电压变为纯净的直流300V电压。由PTC电阻（C20）、主控继电器（C21）。硅桥（BON滤波电感（B7）、滤波电容（B8）、20A保险管（C19）等元器件组成。 2．交流220V输入电压电路 该电路的作用是过滤电网带来的干扰，以及在输入电压过高时保护后级电路。其由交流滤波电感（C22）、压敏电阻（C23）、3.15A保险管（C18）等元器件组成。 3．开关电源电路 将直流300V电压转换成直流15V、直流12V、直流5V电压，其中直流15V为模块内部控制电路供电，直流12V为继电器及反相驱动器供电，直流5V 为CPU等负载供电。开关电源电路设计在模块板上面，由启动电阻（C29）、开关变压器（C30）、开关管（C31）等组成；直流5V电压形成电路设计在 室外机主板，主要元器件为7805稳压块（C5）。 4. CPU及其三要素电路 CPU（C1）是室外机电控系统的控制中心，处理输入电路的信号，对负载进行控制；三要素电路是CPU正常工作的前提，由复位集成电路（C2）、晶振 （C3）等元器件组成。CPU控制电路为了简化电路板设计，使用了排阻（3个，代号为C12、C13、C14）及排容（C15） 5．存储器电路 该电路的作用是存储相关参数，供CPU运行时调取使用。其主要元器件为存储器（C4）。 6．传感器电路 该电路的作用是为CPU提供温度信号。环温传感器（BI）检测室外环境温度，管温传感器（B2）检测冷凝器温度，压缩机排气温度传感器（B3）检测压缩机 排气管温度，压缩机顶盖温度开关（B4）检测压缩机顶部温度是否过高。指示灯电路由发光二极管（C16）和三极管（C17）组成，如压缩机壳体温度过高则 发光指示。 7.瞬时停电检测电路 该电路的作用是向CPU提供输入市电电压是否接触不良的信号，主要元器件为检测光耦（C26）。 8．电压检测电路 该电路的作用是向CPU提供输入市电电压的参考信号，主要元器件为电压检测变压器（C7）。 9．电流检测电路 该电路的作用是提供室外机运行电流信号，主要元器件为电流检测变压器（C8）。 10．通信电路 该电路的作用是与室内机主板交换信息，主要元器件为发送光耦（C9）和接收光耦（C10）。 11．主控继电器电路 待滤波电容充电完成后主控继电器触点闭合，短路PTC电阻。驱动主控继电器线圈的元器件为2003反相驱动器（C6）。 12．室外风机电路 该电路的作用是控制室外风机运行，主要由风机电容（C11）、继电器（C24）和室外风机等元器件组成。 13．四通阀线圈电路 该电路的作用是控制四通阀线圈的供电与失电，主要由四通阀线圈（B5）和继电器（C25）等元器件组成。 14. 6路信号驱动电路 6路信号控制模块内部6个IGBT开关管的导通与截止，使模块产生频率与电压均可调 的模拟三相交流电，6路信号由室外机CPU输出。该电路主要由6路信号驱动光耦（C27）和模块（C32）等元器件组成。 15．模块保护信号电路 模块保护信号由模块输出，送至室外机CPU，该电路主要由光耦（C28）组成。 第二节 室外机电源电路和CPU三要素电路 本节介绍室外机电控系统的交流输入电路、直流300V电压形成电路、CPU三要素电路的工作原理，并详细介绍电源电路的工作原理、作用、检修方法和常见故障等基础知识。 一、交流输入电路 二、直流300V电压形成电路 1．初始充电 1．作用 室外机的电源电路基本上全部使用开关电源电路，只有早期的极少数机型使用变压器降．压电路，本机即采用开关电源电路。开关电源电路实际上也是一个电压转换 电路，将直流300V电压转换为直流15V、直流12V和直流5V为室外机主板和模块供电。图4-11所示为开关电源电路简图与作用说明。  2．工作原理 开关电源电路原理图如图4-4所示，实物图如图4-12所示。 由于开关管工作在“开”和“关”两种状态，因此而得名为开关电源。本机电路主要由开关管DQ 1、开关变压器BTl组成并联型开关电源电路，设计在模块板组件上面，工作时为自激振荡状态，开关管在电路中起着开关及振荡的双重作用，在导通期间开关变 压器存储能量，在截止期间开关变压器输送能量，从而起到电压转换的作用；由于负载位于开关变压器的次级且工作在反激状态，因此开关电源还具有输入和输出相 互隔离的特点。 直流300V电压一路通过开关变压器BT1的初级供电绕组（5-7绕组）为开关管DQ 1的集电极供电；一路经启动电阻R2、R1送至DQ 1的基极，为其提供启动电流。DQ 1集电极电流Ic在5-7绕组上线性增长，在10-11绕组中感应出使DQ1基极为正、发射极为负的正反馈电压，使DQ1很快饱和，开关变压器开始存储能 量。与此同时，正反馈电压给E1充电，随着E1充电电压的增高，DQ1基极电压逐渐变低，致使其退出饱和区，Ic开始减小，在10-11绕组中感应出使 DQ 1基极为负、发射极为正的负反馈电压，使DQ 1迅速截止，BT1通过次级绕组开始输出能量。在DQ 1截止时，10-11绕组中没有感应电压，直流300V电压又经R2、Z1给E1反向充电，逐渐提高DQ 1基极电压，使其重新导通，再次翻转达到饱和导通状态，形成自激振荡。 由于开关变压器BT1为感性元件，在开关管DQ1截止瞬间，BT1的5-7绕组会在开关管集电极上产生较高的脉冲电压，其尖峰值较大，容易导致开关管过压 损坏，因此电容C1.二极管D1、电阻R3组成浪涌电压吸收电路，并联在BTl的5-7绕组，可将开关管截止瞬间产生的尖峰脉冲有效吸收，避免开关管过压 损坏。 开关电源工作后，开关变压器次级绕组输出的电压经整流、滤波形成多种直流电压，14-15绕组的电压经D6整流、E4滤波形成直流15V电压，17-16 绕组的电压经D5整流、E5滤波形成直流15V电压，19-18绕组的电压经D4整流、E6滤波形成直流15V电压，12-13绕组的电压经D7整流、 E3滤波形成直流15V电压，这4路直流15V电压为模块内部控制电路提供电源。 1-2绕组的电压经D3整流、E2滤波形成直流12V电压，由模块和室外机主板连接线中的2号和4号线输送至室外机主板，为继电器和反相驱动器供电，其中的一个支路为7805稳压块的输入端供电，其输出端输出稳定的5V电压，为CPU及弱信号处理电路供电。 3．开关电源负载 （1）直流15V 模块内部控制电路的工作电压为直流15V，开关电源输出的直流15V电压主要供给模块。模块15V供电分为两种类型：早期的模块通常需要4路直流15V电压，如图4-13（a）所示；目前的模块通常为1路（也就是单电源直流15V）。 （2）直流12V 主要供给室外机主板上的继电器、反相驱动器等器件，5V电压产生电路7805稳压块的输入端电压也取自直流12V，如图4-13（b）中白色虚线箭头所示。 （3）直流5V 主要供给CPU、复位电路、存储器电路、传感器电路、通信电路、电压检测电路、电流检测电路等弱电信号处理电路，如图4-13（b）中白色实线箭头所示。 4．关键元器件 本机开关电源电路为分离元器件的形式，以开关管为自激振荡电路的核心，开关变压器为储存能量元件。 目前空调器的开关电源电路则为集成电路形式，以集成电路为自激振荡电路的核心，在以后的章节会介绍其工作原理。 （1）开关管 本电路使用的开关管型号为2SC3150，图4-14所示为其实物外观，2SC3150属中功率NPN型三极管，主要参数如下：最高工作电压906V，最大电流3A，最高工作频率15MHz，最大功率40W。 由于开关管为NPN型的三极管，因此在测量时使用万用表二极管挡，实测方法及测量结果如图4-15所示。 红表笔接基极、黑表笔接集电极和发射极时为正向测量，如果测量结果接近为0mv或为无穷大，则说明开关管短路或开路损坏；调换表笔后测量结果应均为无穷大，如果仍有阻值或接近0mv，则说明开关管有漏电阻值或短路损坏。 （2）开关变压器 开关变压器实际上也是变压器，将多个线圈不同的绕组按规律绕制在一个磁芯上面，并用环氧树脂或其他形式封装（以防漏磁影响电路工作），便构成了开关变压器，绕组的引脚在下方引出。 早期的空调器开关变压器的体积较大，而目前的空调器开关变压器的体积则相对较小，其实物外观如图4-16所示。 开关电源输出电压的支路不同，开关变压器绕组的引脚也不同。如本机开关变压器次级有5路电压输出，绕组5路x2有10个引脚，加上初级的反馈绕组和开关管 集电极供电绕组的4个引脚，共有14个引脚；目前的空调器（如海信KFR-26GW/11BP）室外机模块供电通常为单路直流15V，开关变压器次级共有 2路电压输出，绕组有4个引脚，加上初级的反馈绕组和供电绕组的4个引脚，共有8个引脚；也就是说，开关变压器的引脚由电路设计决定，不同型号的开关变压 器外观和引脚也不相同。 开关变压器的绕组由线圈绕制而成，因此使用万用表电阻挡测量绕组的两个引脚。由于绕组的作用不同，绕圈的匝数和线径也不相同，所以测量得出的阻值也不相同，阻值通常在1～10Ω。 实测本机开关变压器数据如下：开关管集电极供电绕组5-7为4.1Ω，如图4-17所示；初级反馈绕组为0.352，次级12V供电绕组1-2为0.5Ω，次级4路15V供电绕组14-15、17-16、19-18、12-13阻值相等（均为0.8Ω）。 由于开关变压器很少出现故障，即使线圈发生短路故障，单纯根据测量的阻值结果，也不能确定其是否损坏，因此在实际测量时只要在路测量绕组的引脚相通就可以了，不用将开关变压器拆下测量，也不必死记阻值测量结果。 （3）整流二极管 开关电源工作频率约在20kHz，因此开关变压器次级整流二极管反向恢复时间要快，本机使用型号为FR107，其反向恢复时间为500ns（纳秒）；而普 通交流变压器（工作频率为50Hz）的次级整流二极管通常使用I N4007，反向恢复时间为30μs（微秒）。这两种型号的整流二极管反向峰值电压均为1 000v、正向电流均为1A，但损坏后1N4007不能代换FR 107，而FR 107可以代换1N4007，最主要的原因就是反向恢复时间不同。FR107又称为快恢复整流二极管。注：1μs（微秒）=1 000ns（纳秒）。 如果使用1N4007代换FR107，不仅会降低开关电源的效率，还会因1N4007反向恢复时间太长而严重发热导致损坏，增加开关电源出现故障的概率。 FR107的外观和1N4007相同，如图4-18所示，带有白色圆圈标记的一端为负极。测量时使用万用表二极管挡，红表笔接正极、黑表接负极时为正向测 量，有导通数值；调换表笔测量引脚为反向测量，结果应为无穷大。如正反向测量结果均接近0mv或为无穷大，则说明二极管出现短路或开路故障。 5．常见故障检修开关电源电路时，在输入侧直流300V电压正常的前提下，如输出侧的支路电压均为0v，为开关电源没有工作，检查初级振荡电路；如输出侧的支路电压一部分正常，一部分为0v或低于正常值较多，为相应支路出现故障，检查相应支路的次级整流电路。 开关电源在实际维修中出现故障的概率较高，以本节的分离元器件型开关电源为例，常见故障如下（故障元器件的安装位置如图4-12所示）。 （1）启动电阻开路 启动电阻在本机电路原理图上代号为R2，规格为200kΩ/1 W，发生开路的故障率较高，导致开关电源不能起振工作，次级输出电压为0V，因而室外机CPU不能工作，室内机主板CPU因检测不到室外机CPU反馈的通 信信号，报出“通信故障”的故障代码。如将其改为两个100kΩ/1 W的电阻串联，则会降低故障发生的概率。 （2）开关管短路 在本机电路原理图上代号为DQ 1，型号为25C3150，出现的故障通常为集电极与发射极短路，由于和模块P、N端子并联，其短路后相当于模块P、N端短路，在室外机上电为滤波电容充 电时，PTC电阻温度迅速升高，阻值变为无穷大，室外机同样没有电源，因而室内机主板CPU报出“通信故障”的故障代码。 （3）整流二极管短路 在本机电路原理图上代号为D3、D4、D5、D6、D7，型号为FR 107。假如D3正负极短路，开关变压器1-2绕组也处于短路状态，开关管负载变大，表面温度迅速增高，容易导致过热损坏，同时其他支路的输出电压也降低 一半，室外机主板没有工作电源，室内机主板CPU同样报出“通信故障”的故障代码。 6．开关电源故障简单检修方法 如果对开关电源电路的工作原理不是很熟悉，可以将其看作是一个“模块”。检修时只要输入侧的直流300V电压正常，而输出侧的直流电压为0V或低于正常 值，便可以判断开关电源电路出现故障，直接更换相应的电路板即可。如果已经检查出开关电源的故障元器件，但购买不到型号相同的配件或替代配件，也只能更换 相应的电路板。 开关电源电路通常设计在室外机主板上，因此需要更换室外机主板；早期一部分机型设计在模块板（如本节所示机型）上，损坏后则需要更换模块板。 例如海信变频空调器，工作原理及元器件型号相同的开关电源电路，假设开关管2SC3150损坏，因无配件需要更换电路板时，KFR-2601 GWBP更换的是模块板，KFR-4001 GWBP更换的是室外机主板，如图4-19所示。 7．使用电源模块维修开关电源 当开关电源电路损坏后，如果检查不出故障元器件或查出故障元器件但购买不到相同型号及替代的配件，或由于机型太老等原因导致没有相同型号的电路板更换时，可以使用修复彩色电视机开关电源电路常用的电源模块，具体内容参见本书第6章第1节内容。 8．停止供电后开关电源工作时间 室外机外壳上的电气原理图中通常会提示：停止供电后室外机内仍有高压，需要间隔2min后才能检修。这里所说的高压就是指滤波电容存储的直流300V电压，间隔2min指开关电源电路为其提供放电回路，将直流300V电压下降到安全电压范围以内所需要的时间。 实践测试说明，早期的分离元器件型开关电源电路（以海信KFR-2601 GWBP为例）和目前的集成电路型开关电源电路（以海信KFR-26GW/ 11 BP为例），在电路正常工作的前提下，两者泄放电压所需要的时间不同，如图4-20所示。 分离元器件型开关电源电路，滤波电容容量为2 500μF，从直流300V下降到直流70V左右（此时开关电源不再工作）需要25s，下降到直流20V需要35s，下降到5V需要95s;集成电路型开 关电源电路，滤波电容容量为1 500μF，从直流300V下降到直流57V左右（此时开关电源不再工作）需要45s，下降到20V需要60s 。 从以上数据可以看出，使用分离元器件型开关电源电路的空调器在室外机停止供电35s后就可以开始检修，而使用集成电路型开关电源电路的空调器则需要等待 60s左右。当然，在实际检修中，滤波电容的电压是否降到安全范围以内，最好以万用表测量为准，以防电击伤人的事故发生。 上述的测试也从侧面说明，分离元器件型开关电源消耗功率大，而集成电路型开关电源消耗功率小。 9.滤波电容人为放电方法 关断室外机的交流供电以后，滤波电容的直流300V电压，在开关电源电路正常工作时，只需60s左右就基本上释放完毕。但如果启动电阻开路、开关省基极与 发射极（或集电极）开路、开关电源3.15A供电保险管开路等原因致使开关电源不工作，引起直流300V电压无放电回路时，滤波电容上的电压能保持很长时 间而不下降。在此种情况下，检修室外机电控系统前，需要将直流300V电压人为释放。 选用容量为2 500μF的滤波电容，以常用的3种方法试验放电时间，如图4-21所示，结果如下。 （1） PTC电阻 在PTC电阻两端焊上引线，并联在滤波电容两端以释放电压。PTC电阻静态阻值约50Ω， 3s左右即可将直流300V电压下降至0V以下，但在并联时会出现打火的现象。 （2）变压器初级绕组将变压器初级绕组的引线并联在滤波电容两端以释放电压。阻值约3 00Ω的初级绕组，2s即可将直流300V电压降至20V以下，5s可降至0V以下。 （3）电烙铁 将电烙铁插头直接并联在滤波电容两端以释放电压。功率30W的电烙铁线圈阻值约1.6kΩ，10s可将直流300V电压下降至20V以下，25s可降至0V以下。 说明：在实际操作时，如果滤波电容焊在室外机主板上面，可以将引线或插头并联在模块P、N端子，也相当于并联在滤波电容两端。 四、CPU及其三要素电路 输入部分电路的作用是向CPU提供数据、温度、电压和电流等信号，是CPU控制输出部分电路的依据。 一、存储器电路 1．工作原理 2．电路相关知识 二、传感器电路 传感器电路向室外机CPU提供室外环境温度、室外冷凝器温度和压缩机排气管温度3种温度信号。 1．组成与作用 （1）室外环温传感器电路 图4-26所示为室外环温传感器安装位置及实物外观。 ①该电路的作用是检测室外环境温度，由室外环温传感器（25℃/5kΩ）和分压电阻R213（4.7kΩ精密电阻、1％误差）等元器件组成。 ②在制冷和制热模式，决定室外风机转速。 ③在制热模式，与室外管温传感器温度组成进入除霜的条件。 （2）室外管温传感器电路 图4-27所示为室外管温传感器安装位置及实物外观。 ①该电路的作用是检测室外冷凝器温度，由室外管温传感器（25℃ /5kΩ）和分压电阻R211（4.7kΩ精密电阻、1％误差）等元器件组成。 ②在制冷模式，判定冷凝器过载。室外管温≥70 ℃，压缩机停机；当室外管温≤50℃时，3min后自动开机。 ③在制热模式，与室外环温传感器温度组成进入除霜的条件。空调器运行一段时间（约40min），室外环温≥3℃时，室外管温延-3℃，且持续5min；或室外环温＜3℃时，室外环温室外管温≥7℃，且持续5min。 ④在制热模式，判断退出除霜的条件。当室外管温>12℃时或压缩机运行超过8min。 （3）压缩机排气温度传感器电路 图4-28所示为压缩机排气温度传感器安装位置及实物外观。 ①该电路的作用是检测压缩机排气管温度，由压缩机排气温度传感器（25℃ /65kΩ）和分压电阻R208 <> ②在制冷及制热模式，压缩机排气温度≤93℃，压缩机正常运行；93℃＜压缩机排气温度＜115℃，压缩机运行频率被强制设定在规定的范围内或者降频运行；压缩机排气温度＞115℃，压缩机停机；只有当压缩机排气温度下降到≤90℃时，才能再次开机运行。 2．工作原理 图4-29所示为室外机传感器电路原理图，图4-30所示为室外管温传感器信号流程。 CPU的14脚检测室外环温传感器温度、15脚检测室外管温传感器温度、16脚检测压缩机排气温度传感器温度。 室外机3路传感器的工作原理相同，与室内机传感器电路工作原理也相同，均为传感器与偏置电阻组成分压电路，传感器为负温度系数（NTC）的热敏电阻。以室 外管温传感器电路为例，如冷凝器温度由于某种原因升高，室外管温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R211分得的电压也相应 升高，输送到CPU15脚的电压升高，CPU根据电压值计算得出冷凝器温度升高，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 70℃，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。 3．传感器温度与电压对应关系 ①海信空调器室外环温传感器与室外管温传感器的型号通常为25℃/5kΩ，分压电阻阻值为4.7kΩ或5.1kΩ，制冷和制热模式常见温度与电压的对应关系见表4-5。 室外环温传感器测量温度范围，制冷模式在20～40℃之间，制热模式在－10～10℃之间。 三、压缩机顶盖温度开关电路 压缩机运行时壳体温度如果过高，内部机械部件会加剧磨损，压缩机线圈绝缘层容易因过热击穿发生短路故障。室外机CPU检测压缩机排气温度传感器温度，如果高于90℃则会控制压缩机降频运行，使温度降到正常范围以内。 当因某种原因引起制冷系统运行不正常、压缩机壳体温度升高并超过115℃时，温度开关断开，此时电阻R230、发光二极管LED201、电阻R214组成 分压电路，R230和LED201为上偏置电路，R214为下偏置电路，R214的阻值（4.7kΩ）比R230的阻值（1kΩ）大很多，分得的电压大于 0.7V， R214与三极管N201的发射结并联，N201因发射结电压大于0.7V处于饱和导通状态，其发射极、集电极间此时相当于短路，CPU24脚接地，引脚 电压由5V转变为0V，发光二极管也得电发光，提示维修人员注意温度开关已断开，压缩机壳体温度己经很高。 从上述原理可以看出，CPU根据24脚电压即能判断温度开关的状态。电压为5V时判断温度开关闭合，对控制电路没有影响；电压为0V时判断温度开关断开， 压缩机壳体温度过高，控制压缩机立即停止运行，并通过通信电路将信息传送至室内机主板CPU，显示“压缩机过热”的故障代码，供维修人员查看。 说明：目前空调器室外机主板检测温度开关的电路不再使用三极管等元器件，由温度开关的插座直接连接CPU引脚。 3．常见故障 电路的常见故障是温度开关在静态（即压缩机未启动）时为断开状态，引起室外机不能运行的故障。检测时使用万用表电阻挡测量引线插头，正常阻值为0Ω；如果 测量结果为无穷大，则为温度开关损坏，应急时可将引线剥开，直接短路使用，等有配件时再更换。具体测量方法如图4-33所示。 4．应用举例 海信KFR-28GW/39MBP交流变频空调器开机后室内机向室外机供电，但室外机不运行， 查看故障代码为“压缩机过热”，在室外机测量压缩机顶盖温度开关阻值为无穷大，说明处于断开状态，手摸压缩机对应的室外机外壳温度己经很高，说明压缩机温 度确实已经很高。为判断故障原因，应首先为压缩机降温使其运行，有两种方法：第一种是使用凉水为压缩机壳体降温；第二种是将温度开关引线短接，使CPU判 断为压缩体壳体温度不高。维修时使用第二种方法，短接温度开关引线，再次上电开机，室外压缩机与室外风机运行，测量系统运行压力只有0.1 MPa，系统缺氟，补加R22使压力上升至0.45MPa时制冷恢复正常，停机使系统压力上升，使用肥皂泡沫检查，为室外机粗管螺母未拧紧导致微漏，拧紧 粗管螺母后将温度开关引线断开，告诉用户等一段时间再开机，压缩机壳体温度下降后室外机才能运行制冷。 从实例可以看出，系统缺氟，压缩机回气管因无过冷制冷剂散热，导致壳体温度上升，温度开关断开，室外机CPU检测后停机进行保护。维修时短接温度开关引线可以缩短维修时间（使用凉水为压缩机降温的方法还要拆卸和安装室外机外壳）。 四、瞬时停电检测电路 五、电压检测电路 3．关键元器件 六、电流检测电路 3．关键元器件 1．作用 模块内部使用智能电路，不仅处理室外机CPU输出的6路信号，而且设有保护电路，当直流15V欠压、表面过热、电流过大或短路时，如图4-39所示，均会 输出保护信号到室外机CPU，室外机CPU接收后停止输出6路信号，并停机进行保护，通过通信电路在室内机显示“模块保护”的故障代码。 2．保护内容 ①控制电源欠压保护：模块内部控制电路使用外接的直流15V电压供电，当电压低于直流12.5V时，模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。 ②过热保护：模块内部设有温度传感器，如果检测基板温度超过设定值（110℃），模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。 ③过流保护：工作时如内部电路检测IGBT开关管电流过大，模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。 ④短路保护：如负载发生短路、室外机CPU出现故障、模块被击穿时，IGBT开关管的上、下臂同时导通，模块检测后控制驱动电路停止工作，不再处理6路输入信号，同时输出保护信号至室外机CPU。 3．工作原理 图4-40（a）所示为模块保护电路原理图，图4-40（b）所示为实物图，表4-13为模块FO引脚（15脚）与CPU引脚（22脚）电压对应关系。 室外机电控系统上电后，如模块的直流15V供电电压、负载及内部没有短路故障，将处于正常的待机状态，模块15脚输出高电平（为直流14.9V），光耦 G1初级发光二极管两端电压只有0.1V，因此不能发光，使得次级光电三极管处于截止状态，5V电压经模块板上电阻R13、室外机主板上电阻R234送至 室外机CPU22脚，为高电平5V，室外机CPU检测后判断模块正常，处于待机状态。 如果运行或待机时模块内部电路检测到上述的4种保护（过流、短路、过热、欠压保护），此处以控制电源欠压保护为例（即输入的直流15V电压降低至直流 12V），模块不再处理输入的6路信号，同时其15脚输出低电平（约5.8V），输入的直流12V电压经电阻R6限流，到光耦G1初级发光二极管正极的电 压约6.9V，此时G1初级发光二极管两端电压为直流1.1V，初级发光二极管发光，使得次极光电三极管导通，室外机CPU22脚通过电阻R234、G1 次级接地，电压为低电平0V，室外机CPU判断模块保护，不再输出6路信号，控制室外机停机，并将信号通过通信电路送至室内机CPU，显示“模块保护”的 故障代码。 说明：由于模块检测的4种保护使用同一个输出端子，因此室外机CPU检测后只能判断“模块保护”，而具体是哪一种保护则判断不出来。 4．测量4种保护注意事项 测量时使用万用表直流电压挡，直流15V电压和直流5V电压的“地”不相通，因此黑表笔应连接各自的“地线”，否则测量得出的电压为错误值。 ①设制电源直流15V如果一直处于欠压保护，则模块15脚一直为低电平，光耦G1初级电压一直为1.1V，室外机CPU22脚为低电平0V。 ②过热保护中，模块基板的温度高于保护值110℃时，模块15脚为低电平，模块不再处理6路信号（室外机CPU检测后也不再输出6路信号），模块温度会逐渐下降，低于约100℃时，15脚恢复为高电平。 ④ 流保护中，模块内部电路检测到电流过大，15脚输出低电平后，室外机CPU控制立即停机，因此15脚的低电平电压一般测量不出来。 ④短路保护中，如果上、下桥臂的IGBT开关管直接导通，相当于直流300V电压短路，室外机上电时PTC电阻因电流过大处于开路状态，室外机电控系统无供电；即使是单个桥臂击穿，直流300V电压也会降低，因此不需要测量15脚的低电平电压。 5.“模块保护”故障代码检修方法 开机后室外机停机，室内机报“模块保护”的故障代码时，可按以下步骤检查。 ①断电后拔下模块P、N、U、V、W 5个端子的引线，使用万用表二极管挡，测量电压是否为正常值（测量方法参见第1章第6节内容），如击穿则更换模块。 ②上电后使用万用表直流电压挡，测量直流15V电压，如低于正常值或高于正常值应检查开关电源电路。 ③如开机时压缩机启动后室外机立即停机，室内机报故障代码，应拔下压缩机引线，再次上电开机，检查故障代码内容，仍报“模块保护”的故障代码，为模块故障；如改报“无负载”的故障代码，为压缩机卡缸或线圈短路损坏，可更换压缩机试机。 说明：室外机CPU只有一个检测压缩机壳体温度的引脚，压缩机卡缸或线圈短路，室外机CPU不能直接判断，只能依靠模块间隔判断。如果压缩机卡缸或线圈短 路损坏，启动时则会引起模块电流过大，其15脚FO输出低电平，室外机CPU判断为“模块保护”，因此检修“模块保护”故障时，应检查压缩机是否损坏。 第四节 室外机输出部分电路 3．常见故障 二、室外风机电路 （2）测量绕组阻值 4．常见故障 三、四通阀线圈电路 电路由CPU55脚、限流电阻R308、反相驱动器（IC401）的④和13脚、继电器RL504组成。 四、6路信号输出电路 三菱PM20CTMO60引脚功能见表4-21，实物图如图4-49所示，共有20个引脚，弱电一侧有15个引脚，强电一侧有5个引脚。 弱电侧有6个引脚为6路信号输入，8个引脚为供电（（4路15V供电），1个引脚为保护信号输出；强电侧有2个引脚为直流300V输入，3个引脚为U、V、W电压输出。 4．工作原理 图4-50（a）所示为U相上桥IGBT驱动电路原理图，图4-50（b）所示为实物图，表4-22为CPU输出6路信号与模块输入引脚对应关系。 室外机CPU输出有规律的6路控制信号，经光耦送至模块内部电路，驱动内部6个IGBT开关管有规律的导通与截止，将直流．300V电压转换为频率可变的 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④～⑨脚输出6路信号，经连接引线送至模块板上6个光耦初级的负极，光耦次级连接模块的6个信号输入端。 6路信号传送过程的工作原理相同，以U+（U相上桥驱动）信号为例说明。室外机CPU⑨脚输出的驱动信号经电阻R207后，再经室外机主板与模块板连接线 中的6号引线送到模块板上光耦G7初级的负极，次级的发射极连接模块的②脚。如果室外机CPU输出信号为高电平，G7初级无电压使得次级截止，模块②脚无 驱动电压输入（为低电平），相应的U相上桥IGBT开关管截止；如室外机CPU输出信号为低电平，G7初级发光二极管得电发光，使得次级光电三极管导通， 直流15V电压经次级至模块的②脚（为高电平），相应的U相上桥IGBT开关管导通。由此可以看出，室外机CPU输出的6路信号经光耦隔离、模块内部放大 后控制6个IGBT开关管按顺序导通与截止，使得直流300V电压转换为频率可调的三相模拟交流电压。 室外机CPU输出的6路信号频率变化非常快，万用表直流电压挡根本测量不出为高电平或低电平，只能判断室外机CPU是否输出信号。实测室外机主板与模块板的引线电压，6路信号相同，待机时为直流5V，压缩机运行（无论高频或低频）时为直流4.5V. 5．室外机主板和模块板的连接线 此连接线共有10根，引脚功能与作用见表4-23。 连接线中有6根为6路信号线，信号由室外机主板输出；1根为地线，由模块板与室外机主板共用；1根为直流5v线，电压由室外机主板输出；1根为直流12V线，电压由模块板输出；1根为模块保护信号线，信号由模块板输出。 早期变频空调器室外机的电控系统中，即使模块型号相同（三菱PM20CTMO60或PM30CTM060），开关电源电路设计位置也不同，连接线数量也一样不相同，如图4-51所示。 本机开关电源电路设计在模块板上，与室外机主板只有一束10根的连接线。海信KFR-4001 GWBP开关电源电路设计在室外机主板上，有两束连接线：一束为信号连接线，有9根引线，作用与本机相同，只是少了1根直流12V电压的引线；另一束为电 源连接线，有8根引线，即4路直流15V电压线，电压由室外机主板输出。 说明：目前模块的输入引脚与室外机CPU可以直接连接，不再使用光耦传送信号，并且室外机CPU与模块设计在一块电路板上，因此不再有6路信号的连接线。 6．关键元器件和常见故障 本电路的关键元器件是模块，常见故障及测量方法详见第1章第6节内容。 7．限频因素总结 压缩机运行时可以工作在高频或低频状态，由室外机CPU输出的6路信号决定。压缩机工作在高频状态时可实现快速制冷；工作在低频状态时只能维持房间温度，此时制冷效果会明显下降。 室外机CPU由于某种原因控制压缩机低频运行（限制压缩机运行频率，即限频），则表现为制冷效果差的故障，现象为系统运行压力高于正常值0.45MPa，运行电流约为额定值的一半。 限频因素总结如下。此处需要说明的是，在维修制冷或制热效果差故障时，需要了解的压缩机限频保护原因，出现相应故障时排除即可，并不需要死记各种数据，因为不同厂家或同一厂家不同系列的电控系统，软件和硬件设计也不相同。 （1）遥控器设定温度与房间温度之差限制 遥控器设定温度与房间温度之差限制如图4-52所示。 ①设置目的：节能省电，变频空调器必备的控制程序。 ②控制内容：温差大，压缩机高频；温差小，压缩机低频；制冷时房间温度低于设定温度，或制热时房间温度高于设定温度，压缩机停机。 （2）遥控器并用节电功能限制 遥控器并用节电功能限制如图4-53所示。 ①设置目的：用电高峰时能与其他电器共同使用。 ②控制内容：开启此功能后，限制压缩机运行频率，使之不能工作在高频状态，控制压缩机电流约为正常值的一半，从而降低空调器消耗功率。 （3）室内风机转速限制 室内风机转速限制如图4-54所示。 ①设置目的：制冷时室内风机为低风而压缩机高频运行，蒸发器表面温度不能及时散出，使得回气管温度变低，容易使压缩机液击损坏，或者运行时蒸发器出现流水声；制热时蒸发器温度太高，容易使压缩机过载损坏。 ②控制内容：室内机CPU根据室内风机转速，确定是否对压缩机进行限频，如果风速为高风或中风，压缩机按当前频率运行；当室内风机为低风时，室外机CPU控制压缩机降频至一定频率运行，只有风速转换到高风或中风时才能解除限制。 （4）电源电压限制 电源电压限制如图4-55所示。 ①设置目的：电源电压过高或过低都会增加模块和室外机主板损坏的概率，而过低制冷量也达不到要求。 ②停机保护条件：检测电源电压低于交流160V或高于交流260V时，室外机CPU控制压缩机停机，并在室内机显示故障代码。 ③电源电压过低限频：当室外机CPU检测到电源电压低于交流185V时，控制压缩机降频或禁升频；当电压上升至交流185V以上时，解除压缩机限频。限频时室内风机和压缩机、室外风机均在运行。 （5）总电流限制 总电流限制如图4-56所示。 ①设置目的：防止压缩机过载损坏。 ②停机保护条件：检测电流大于或等于制冷10A、制热11A，且维持10s，进入过流保护状态，室外机CPU控制压缩机停机，并在室内机显示故障代码。 ③过流限频条件：检测电流大于或等于制冷8.5A、制热10A时，进入过流限频条件，压缩机以1 Hz/s的速度降频或维持当前运行频率，此时室风内机、室外风机和压缩机运行。只有检测电流小于制冷5.5A、制热7A时，才解除过流限频，压缩机开始正常运行。 （6）冷凝器温度限制 冷凝器温度限制如图4-57所示。 ①设置目的：防止压缩机过载损坏。 ②停机保护条件；室外机CPU检测室外管温超过70℃，控制压缩机停机，并在室内机显示故障代码；只有室外管温下降到50℃以下，并且停机时间超过3min时，才能再次控制压缩机运行。 ③冷凝器温度过高限频：室外管温高于55℃，控制压缩机降频运行或维持当前频率运行；只有室外管温低于50℃，才能解除冷凝器温度限制。 （7）压缩机排气温度限制 压缩机排气温度限制如图4-58所示。 ①设置目的：防止压缩机过热损坏。 ②停机保护条件：压缩机排气温度大于等于115℃，并且维持20s，进入压缩机排气温度停机保护状态，压缩机停机，室内机显示故障代码；当压缩机排气温度降到90℃以下，且停机时间超过3min，压缩机才能再次运行。 ③压缩机排气降频保护：压缩机排气温度大于等于100℃时，进入压缩机排气温度降频保护状态，CPU按照表4-24所示温度，控制不同的速率降频；排气温度降到小于100℃时，解除降频保护。 ④压缩机禁升频保护：压缩机排气降频保护时排气温度降到小于100℃，或正常运行时排气温度达到96℃，以上任何一个条件都可进入排气禁升频保护状态，压缩机维持当前频率，根据情况可降但不能升；只有排气温度降到90℃以下，才能解除压缩机禁升频保护。 （8）制冷蒸发器防冻结限制 制冷蒸发器防冻结限制如图4-59所示。 ①设置目的：制冷时防止压缩机液击损坏。 ②防冻结停机：室内管温小于－1℃且维持10s，压缩机和室外风机停机，但室内风机正常运行，并在室内机显示故障代码；只有当室内管温大于等于10℃，且压缩机停机已满3min时，压缩机和室外风机才能恢复运行，并且压缩机频率不受限制。 ③防冻结降频保护：室内管温小于3℃时，进入防冻结降频保护状态，压缩机按3Hz/10s的速率降频，室内外风机正常运行。 ④防冻结禁升频保护：防冻结降频保护时室内管温上升到6℃，或正常运行过程中室内管温等于7℃，以上两点任意一点满足都会进入防冻结禁升频保护状态，压缩机维持当前频率，根据情况可降但是不能升；当室内管温上升到大于9℃时，解除禁升频保护。 （9）制热蒸发器防过载限制 制热蒸发器防过载限制如图4-60所示。 ①设置目的：制热时防止压缩机过载损坏。 ②制热开机，室内管温小于48℃时，频率不受约束。 ③制热防过载停机保护：室内管温大于78℃，控制压缩机停机保护，并在室内机显示故障代码。 ④制热防过载降频：室内管温大于63℃时，压缩机降频；当室内管温下降到小于等于58℃时，解除降频保护。 相关文章
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