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一、开关电源电路原理图 格力变频空调30148240主板开关电源电路芯片采用P1027P65(U121)，如下图所示。  上电后，AC220V经整流滤波后输出 310V直流电，通过开关变压器T121的①-②绕组加到U121的⑤脚，U121内部的振荡电路起振，内部的MOSFET管工作于开关状态，当MOSFET管导通时，T121的①-②绕组储能；当MOSFET管截止时，T121各绕组的感应电压极性反转，整流二极管D123~D125导通，,输出 5V、 12V、 15V电压。 二、电路维修要点 1、图中A、B、C、D点电压是判断电路是否正常的关键点： A点是电源芯片U121③脚的过欠压保护检测点，正常电压0V~4V，当此脚电压小于0V或大于4V时芯片保护； B点是直流母线电压检测点，正常值约为1.91V。当此点输出低电平时，会显示故障代码“PL”(直流母线电压过低保护)，若此点电压过高时，会显示故障代码“PH”(直流母线电压过高保护)； C点正常电压是7.9V~8.9V，该电压是芯片的供电端，U121有(1)脚外接二次供电回路，若二次供电回路中断，会造成①脚电压不够，指示灯闪烁，主板上的5V电压及CPU的 3.3V供电波动； D点电压稳定在2.5V左右。 2、若电阻R122、R127、R126阻值变小，会引起检测点电压升高；反之，会引起检测点电压降低；R123阻值变大，则电压升高；R123阻值变小，则电压降低。 3、C1214、D121及R141、R143~R145组成的尖峰电压吸收回路，主要是保护电源芯片的安全。若D121开路，易导致U121过压损坏。若发现U121炸裂，则需检查尖峰电压吸收电路。  三、常见故障维修实例 例1：一块30148240主板用检测仪测试，显示故障代码'PL”(直流母线电压过低保护)。 分析检修：根据故障代码分析，判断故障出在直流母线电压检测电路中。上电，测得CPU的29脚电压为0V，而正常值约为1.91V。检测电阻R201、R203，发现已开路，换新后故障排除。 例2：一块30148240型主板通电后主板上的三个指示灯不停地闪烁。 分析检修：根据现象分析，怀疑U121的二次供电回路不正常。该电源芯片二次供电回路由T121的③-④绕组、整流二极管D122，滤波电容C122、限流电阻R124等元件组成。正常时，U121的①脚电压约为8.5V。 开机，测量U121的①脚电压为0V，明显异常。测量C122两端电压仍为0V，判断D122开路或击穿，但实测D122正常。继续检查，发现T121的③-④绕组已开路。换新后故障排除。 例3：用检测仪模拟室内机并启动室外机主板，检测仪显示故障代码“E6”。 分析检修：检测仪显示故障代码“E6”，而“E6”的含义是表示通讯故障，显然故障出在室外机主板上。首先测量 310V电压正常，但开关电源输出的 5V、 12V、 15V均为0V，这说明开关电源未工作。测量U121的供电端及各检测端电压，发现U121的③脚电压为5.1V，已高于过压保护阈值。经查，电阻R123的阻值已由18kΩ增至50kΩ，更换R123后试机，故障排除。 直流变频空调器室外机电路(一） 本章以格力KFR-32GW/(32556)FNDe-3直流变频空调器室外机为基础，介绍室外机电控系统的组成和单元电路作用等。如本章中无特别注明，所有空调器型号均默认为格力KFR 32GW/ (32556) FNDe-3. 第一节基础知识 一、电控系统组成 图7-1为室外机电控系统电气接线图，图7-2为室外机电控系统实物外形和作用(不含压缩机、室外风机、端子排等)。 从图7-2可以看出，室外机电控系统由主板(AP1) 、滤波电感(L)、压缩机、压缩机顶盖温度开关( 压缩机过载)、室外风机(风机)、四通阀线圈(4YV) 、室外环温传感器(环境感温包)、室外管温传感器(管温感温包)压缩机排气传感器(排气感温包)、端子排(XT)组成。 二、主板插座和电子元器件 1.主板插座 表7-1为室外机主板插座明细，图7-3为室 外机主板插座实物图，插座引线的代号以英文字母表示。由于将室外机CPU和弱电信号电路及模块等所有电路均集成在1块主板，因此主板的插座较少。 室外机主板有供电才能工作，为其供电的有电源L端输入、电源N端输入、地线3个端子;为了和室内机主板通信，设有通信线;由于输入部分设有室外环温传感器、室外管温传感器、压缩机排气传感器、压缩机顶盖温度开关，因此设有室外环温-室外管温-压缩机排气传感器插座、压缩机顶盖温度开关插座;直流300V供电电路中设有外置滤波电感，外接有滤波电感的2个插头;输出负载有压缩机、室外风机、四通阀线圈，相对应设有压缩机对接插头、室外风机插座、四通阀线圈插座。 2.主板电子元器件 表7-2为室外机主板电子元器件明细，图7-4为室外机主板电子元器件实物图，电子元器件以阿拉伯数字表示。 3.单元电路作用 图7-5为室外机主板电路框图，由框图可知，主板主要由5部分电路组成，即电源电路、输入部分电路、输出部分电路、模块电路、通信电路。 (1)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内机进行通信，并对负载进行控制。 (2)存储器电路 该电路的作用是存储相关参数和数据，供CPU运行时调取使用。其主要元器件为存储器(22)。 (3)传感器电路 该电路的作用是为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，压缩机排气传感器检测压缩机排气管温度。 (4)压缩机顶盖温度开关电路 该电路的作用是检测压缩机顶部温度是否过高，主要由顶盖温度开关组成。 (5)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，主要元器件为电压取样电阻(28)。 (6相电流检测电路 该电路的作用是向CPU提供压缩机的运行电流和位置信号，主要元器件为模块电流取样电阻(27) 和相电流放大集成电路(23) 。 (7) PFC电路 该电路的作用是提高电源的功率因数以及直流300V电压数值，主要由PFC取样电阻(26)、PFC取样集成电路(24)、PFC集成电路(29) 、快恢复二极管(8)、IGBT开关管(9)、滤波电容(10) 等组成。 (8)通信电路 该电路的作用是与室内机主板交换信息，主要元器件为降压电阻(32) 、滤波电容(33) 、稳压二极管(34)、发送光耦合器(35) 和接收光耦合器(36)。 (9)指示灯电路 该电路的作用是指示室外机的状态，主要由发光二极管(31) 和晶体管组成。 (10)主控继电器电路 该电路的作用是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(30) 和主控继电器(6)。 (11)室外风机电路 该电路的作用是控制室外风机运行，主要由反相驱动器、室外风机电容(13)、室外风机继电器(12)和室外风机等元器件组成。 (12)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，主要由反相驱动器、四通阀线圈继电器(14) 、四通阀线圈等元器件组成。 (13) 6路信号电路 6路信号控制模块内部6个IGBT开关管的导通与截止，使模块输出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CPU和模块(11)等元器件组成。 (14)模块保护电路: 模块保护信号由模块输出，送至室外机CPU，该电路主要由模块和CPU组成。 (15)模块相电流保护电路 该电路的作用是在压缩机相电流过大时，控制模块停止工作，主要由模块保护集成电路(25)组成。 (16)模块温度反馈电路 该电路的作用是使CPU实时检测模块温度，信号由模块输出至CPU。 直流变频空调器室外机电路 （二） 第二节直流300V电路和开关电源电路 一、直流30oV电路 图7-6为直流30oV电压形成电路原理图，图7-7为主板的正面实物流程，图7-8为主板的反面实物流程。 1.交流输入电路 压敏电阻RV3为过电压保护元件，当输入的电网电压过高时被击穿，使前端15A熔丝管FU101熔断进行保护; RV2、TVS2组成防雷击保护电路，TVS2为放电管; C100、 L1交流滤波电感、C1o6、C107、C104、C103、C105组成交流滤波电路，具有双向作用，既能吸收电网中的谐波，防止对电控系统的干扰，又 能防止电控系统的谐波进入电网。 2.直流30oV电压形成电路 直流300V电压为开关电源电路和模块供电，而模块的输出电压为压缩机供电，因而直流30oV电压也间接为压缩机供电，所以直流30oV电压形成电路工作在大电流状态。主要元器件为硅桥和滤波电容，硅桥将交流220V电压整流后变为脉动直流30oV电压，而滤波电容将脉动直流300V电压经滤波后变为平滑的直流300V电压为模块供电。 交流输入22oV电压中棕线L相线经FU101熔丝管、交流滤波电感L1，由PTC电阻RT1和主控继电器K1触点组成防大电流充电电路，送至硅桥的交流输入端，蓝线N零线经滤波电感L1直接送至硅桥的另1个交流输入端，硅桥将交流220V整流成为脉动直流电，正极输出经外接的滤波电感、快恢复二极管D203送至滤波电容Co202和Co203正极，硅桥负极经电阻RS226连接电容负极，滤波电容形成直流300V电压，正极送至模块P端，负极经电阻RS302、RS303、 RS304送至模块的3个N端下桥(N∪、Nv、Nw)，为模块提供电源。 3.防大电流充电电路 由于为模块提供直流300V电压的滤波电容容量通常很大，如本机使用2个68oμF电容并联，总容量为1360μF，上电时如果 直接为其充电，初始充电电流会很大，容易造成空调器插头与插座间打火或者断路器跳闸，甚至引起整流硅桥或15A供电熔丝管损坏，因此变频空调器室外机电控系统设有延时防瞬间大电流充电电路，本机由PTC电阻RT1、主控继电器K1组成。 直流300V电压形成电路工作时分为2个步骤，第①步为初始充电，第②步为正常工作。 (1)初始充电 图7-9为初始充电时的工作流程。 室内机主板主控继电器触点闭合为室外机供电时，交流220V 电压N端直接送至硅桥交流输入端，L端经熔丝管FU101、交流滤波电感L1、延时防瞬间大电流充电电路后，送至硅桥的交流输入端。 此时主控继电器K1触点为断开状态，L端电压经PTC电阻RT1送至硅桥的交流输入端，PTC电阻为正温度系数的热敏电阻，阻值随温度上升而上升，刚上电时充电电流使PTC电阻温度迅速升高，阻值也随之增加，限制了滤波电容的充电电流，使其两端电压逐步上升至直流300V,防止了由于充电电流过大而损坏整流硅桥的故障。 (2)正常运行 图7-10为正常运行时的工作流程。 滤波电容两端的直流30oV电压一路送到模块的P、N端子，另一路送到开关电源电路，开关电源电路开始工作，输出支路中的其中一路输出直流5V电压，经3.3V稳压集成电路后变为稳定的直流3.3V，为室外机CPU供电，CPU开始工作，其(37)脚输出高电平3.3V电压，经反相驱动器放大后驱动主控继电器K1线圈，线圈得电使得触点闭合，L端相线电压经触点直接送至硅桥的交流输入端，PTC电阻退出充电电路，空调器开始正常工作。 二、开关电源电路 1.作用 本机使用集成电路型式的开关电源电路，其也可称为电压转换电路，就是将输入的直流30oV电压转换为直流12V、5V、3.3V为 主板CPU等负载供电，以及转换为直流15V电压为模块内部控制电路供电。图7-11为室外机开关电源电路框图。 2.工作原理 图7-12为开关电源电路原理图。 (1)直流3ooV供电 交流滤波电感、PTC电阻、主控继电器、硅桥、滤波电感和滤波电容组成直流300V电压形成电路，输出的直流300V电压主要为模块P、N端子供电，同时为开关电源电路提供电压。 模块输出供电，使压缩机工作，处于低频运行时模块P、N端电压约直流300V;压缩机如升频运行，P、N端子电压会逐步下降，但同时本机PFC电路开始工作，提高直流300V电压数值至约为330V，因此室外机开关电源电路供电为直流300V左右。 (2) P1027P65引 脚功能 开关电源电路以P1027P65开关振荡集成电路( 主板代号U121)为核心，双列8个引脚设计，引脚功能见表7-3，其内置振荡电路和场效应开关管，振荡开关频率固定，通过改变脉冲宽度来调整占空比。其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二次绕组，具有较好的抗干扰能力。 表7-3 P1027P65引脚功能 U121的③脚为电压检测引脚，见图7-13右图， 当引脚电压高于4V时或等于oV时，均会控制开关电源电路停止工作。 电压检测电路的原理是对直流3ooV进行分压，上分压电阻是R122、R127、R126，下分压电阻是R123，R123两端即为U121的③脚电压，U121根据③脚电压判断直流3ooV电压是否过高或过低，从而对开关电源电路进行控制。 图7-13 300V供电-电源和电压检测电路 (6)输出负载 U121内部开关管交替导通与截止，开关变压器二次绕组得到高频脉冲电压，在6-8、5-8、 7-8端输出，其中⑧脚为公共端地，实物图见图7-14左图。 6-8绕组经D124整流、C125 和C1217滤波，成为纯净的直流15V电压，为模块的内部控制电路和驱动电路供电。 5-8绕组经D125整流、C1211和C102滤波，成为纯净的直流12V电压，为反相驱动器和继电器线圈等电路供电。 7-8绕组经D123整流、C1210、C1220、 Co1、Co204滤波，成为纯净的直流5V电压，为指示灯等弱电电路和3.3V稳压集成电路供电。 (7)稳压控制 稳压电路采用脉宽调制方式，由分压电阻、三端误差放大器U125 (TL431)、光耦合器U126和U121的④脚组成。取样点为直流5V和直流15V电压，R146为下分压电阻，5V电压的上分压电阻为R149和R121，15V的上分压电阻为R148和R147，2路取样原理相同，以5V电压为例说明，实物见图7-14右图。 如因输入电压升高或负载发生变化引起直流5V电压升高，上分 压电阻( R149和R121)与下分压电阻(R146) 的分压点电压升高，U126 (TL431) 的①脚参考极(R)电压也相应升高，内部晶体管导通能力加强，TL431的③脚阴极(K)电压降低，光耦合器U126初级两端电压上升，使得次级光敏晶体管导通能力加强，U121的④脚电压上升，U121内部电路通过减少开关管的占空比，开关管导通时间缩短而截止时间延长，开关变压器存储的能量变小，输出电压也随之下降。 如直流5V输出电压降低，TL431的①脚参考极电压降低，内部晶体管导通能力变弱，TL431的③脚阴极电压升高，光耦合器U126初级发光二极管两端电压降低，次级光敏晶体管导通能力下降，U121的④脚电压下降，U121通过增加开关管的占空比，开关变压器存储能量增加，输出电压也随之升高。 3.3.3V电压产生电路 本机室外机CPU使用3.3V供电，而不是常见的5V供电，因此需要将5V电压转换为3.3V，才能为CPU供电，实际电路使用76633芯片来转换，其共用8个引脚，其中①、②、③、④相通接公共端GND地，⑤、⑥相通为输入端，接5V电压，⑦、⑧相通为输出端，输出3.3V电压。 电路原理图见图7-15左图，实物图见图7-15右图，主板上的代号U4为76633电压转换集成电路。开关变压器T121二次输出7-8绕组经D123整流、C1210滤波， 产生直流5V电压，经Co1和C6再次滤波，送至U4的输入端⑤、⑥脚，76633内 部电路稳压后，在⑦、⑧脚输出稳定的3.3V电压，为CPU和弱电电路供电。 直流变频空调器室外机电路 （三） 第三节输入部分电路 一、存储器电路 1.作用 存储器电路的作用是向CPU提供工作时所需要的参数和数据。存储器内部存储有压缩机U/f值、电流保护值和电压保护值等数据，CPU工作时调取存储器的数据对室外机电路进行控制。 2.工作原理 图7-16为存储器电路原理图，图7-17为其实物图，表7-4为存 储器电路关键点电压。 主板代号U5为存储器，使用的型号为24Co8。通信过程采用I2C总线方式，即IC与IC之间的双向传输总线，存储器有2条线:⑥脚为串行时钟线(SCL)，⑤脚为串行数据线(SDA)。 时钟线传递的时钟信号由CPU输出，存储器只能接收;数据线传送的数据是双向的，CPU可以向存储器发送信号，存储器也可以向CPU发送信号。 3.电路相关知识 ①存储器在主板上的英文符号为“IC或U”(代表为集成电路)，常用的型号有93C46和24Cxx系列( 24Co1、24Co2、 24Co4、 24Co8等) ;其外观为黑色，位于CPU附近，通常为8个引脚双列设置。 ②存储器硬件一般不会损坏，常见故障为内部数据失效或CPU无法读取数据，出现如能开机但不制冷、风机转速不能调节等故障，CPU会报出“存储器损坏'的故障代码。在实际检修中，单独使用万用表检修存储器电路比较困难，一般使用代换法。 二、传感器电路 1.室外环温传感器 图7-18为室外环温传感器的安装位置。 ①室外环温传感器的支架固定在冷凝器的进风面，作用是检测室外环境温度。 ②在制冷和制热模式，决定室外风机转速。 ③在制热模式，与室外管温传感器检测到的温度组成进入除霜的条件。 2.室外管温传感器 图7-19为室外管温传感器的安装位置。 ①室外管温传感器检测孔焊在冷凝器管壁，作用是检测室外机冷凝器温度。 ②在制冷模式，判定冷凝器过载。当室外管温≥70°C时，压缩机停机;当室外管温≤5o°C时，3min后 自动开机。 ③在制热模式，与室外环温传感器检测到的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°C时，室外管温≤-3°C，且持续5min;或室外环温<3°C时，室外环温-室外管温≥7°C，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°C时或压缩机运行时间超过8min。 图7-19室外管温传感器的安装位置 3.压缩机排气传感器 图7-20为压缩机排气传感器的安装位置。 ①压缩机排气传感器检测孔固定在排气管上面，作用是检测压缩机排气管温度。 ②在制冷和制热模式，压缩机排气管温度≤93°C，压缩机正常运行; 93°C<压缩机排气管温度<115°C，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°C，压缩机停机;只有当压缩机排气管温度下降到≤9o°C时，才能再次开机运行。 4.实物外形 3个传感器实物外形见图7-21。 室外环温传感器使用塑封探头，型号为25°C/15kΩ，安装在冷凝器的进风面，为防止冷凝器温度干扰，设在固定支架，并且传感器穿有塑料护套。 室外管温传感器使用铜头探头，型号为259C/2o kΩ ，其引线最长，安装在冷凝器的管壁上面。 压缩机排气传感器使用铜头探头，型号为25°C/5o kΩ ，由于检测孔固定在压缩机排气管上面，因此使用耐高温的引线。 5.工作原理 图7-22为室外机传感器电路原理图，图7-23为压缩机排气传感器信号流程。 CPU16脚检测室外环温传感器温度、18脚检测室外管温传感器温度、15脚检测压缩机排气传感器温度。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)热敏电阻。 以压缩机排气传感器电路为例，如压缩机排气管温度由于某种原因升高，压缩机排气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R801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压缩机排气管温度升高，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≥98°C，则控制压缩机的频率禁止上升，≥103°C时对压缩机降频运行， ≥ 110°C时 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。 说明:室外温度约25°C时，CPU的室外环温和室外管温引脚电压约为1.65V,压缩机排气引脚电压约o.76V，当拔下传感器插头时CPU引脚电压为oV。 6.传感器分压点电压 (1)室外环温传感器 格力空调器室外环温传感器型号通常为25°C/15kΩ，分压电阻阻值为15k Ω ,本机传感器电路供电电压为3.3V，而不是常见的直流5V，制冷和制热模式常见温度与电压的对应关系见表7-5。 室外环温传感器测量温度范围，制冷模式在20~40°C之间，制热模式在-10~10°C之间。 表7-5室外环温传感器温度与电压对应关系 (2)室外管温传感器 格力空调器室外管温传感器型通常为25°C/2o kΩ ，分压电阻阻值为2o kΩ ,制冷和制热模式常见温度与电压的对应关系见表7-6。 室外管温传感器测量温度范围，制冷模式在20~70°C之间(包括未开机时)，制热模式在-15~10°C之间(包括未开机时)。 (3)压缩机排气传感器 格力空调器压缩机排气传感器型号通常为25°C/5okΩ ，分压电阻阻值为15kΩ ，制冷和制热模式常见温度与电压的对应关系见表7-7。 压缩机排气传感器测量温度范围，制冷模式未开机时在20~40°C之间，制热模式未开机时在-10~ 10°C之间，正常运行时在8o~ 90°C之间，制冷系统出现故障时有可能在9o~110°C之间。 三、温度开关电路 1.安装位置和作用 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检测压缩机排气传感器温度，如果高于103°C则会控制压缩机降频运行，使温度降到正常范围以内。 为防止压缩机过热，室外机电控系统还设有压缩机顶盖温度开关作为第二道保护，安装位置见图7-24，作用是即使压缩机排气传感器损坏，压缩机运行时如果温度过高，室外机CPU也能通过顶盖温度开关检测。 顶盖温度开关实物外形见图7-25，作用是检测压缩机顶部(顶盖)温度，正常情况温度开关触点闭合，对室外机运行没有影响;当压缩机顶部温度超过115°C时，温度开关触点断开，室外机CPU检测后控制压缩机停止运行，并通过通信电路将信息传送至室内机主板CPU,报出“压缩机过载保护或压缩机过热'的故障代码。 压缩机停机后，顶部温度逐渐下降，当下降到95°C时，温度开关触点恢复闭合。 2.工作原理 图7-26为压缩机顶盖温度开关电路原理图，图7-27为实物图，表7-8为温度开关状态与CPU引脚电压的对应关系，该电路的作用是检测压缩机顶盖温度开关状态。 电路在两种情况下运行，即温度开关为闭合状态或断开状态，插座设计在室外机主板上，CPU根据引脚电压为高电平或低电平，检测温度开关的状态。 制冷系统正常运行时压缩机顶部温度约为85°C，温度开关触点为闭合状态，CPU⑥脚为高电平3.3V，对电路没有影响。 如果运行时压缩机排气传感器失去作用或其他原因，使得压缩机顶部温度大于115°C，温度开关触点断开，CPU⑥脚经电阻R81O、R815接地，电压由3.3V高电平变为o.6V的低电平，CPU检测到后立即控制压缩机停机。 从上述原理可以看出，CPU根据⑥脚电压即能判断温度开关的状态。电压为高电平3.3V时判断温度开关触点闭合，对控制电路没有影响;电压为低电平o.6V时判断温度开关触点断开，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“压缩机过载保护或压缩机过热”的故障代码，供维修人员查看。 3.常见故障 电路的常见故障是温度开关在静态(即压缩机未起动、顶盖温度为常温或温度较低)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档测量引线插头，见图7-28， 正常阻值为oΩ;如果测量结果为无穷大，则为温度开关损坏，应急维修时可将引线剥开，直接短路使用，等有配件时再更换。 四、电压检测电路 1.作用 空调器在运行过程中，如输入电压过高，相应直流30oV电压也会升高，容易引起模块和室外机主板过热、过电流或过电压损坏;如输入电压过低，制冷量下降达不到设计的要求，并且容易损坏电控系统和压缩机。因此室外机主板设置电压检测电路，CPU检测输入的交流电源电压，在过高(超过交流26oV)或过低(低于交流16oV)时停机进行保护。 目前的电控系统中通常使用通过电阻检测直流300V母线电压，室外机CPU通过软件计算得出输入的交流电压。 说明:早期的电控系统通常使用电压检测变压器来检测输入的交流220V电压。 2.工作原理 图7-29为电压检测电路原理图，图7-30为其实物图，表7-9为CPU引脚电压与交流输入电压对应关系。该电路的作用是计算输入的交流电源电压，当电压高于交流26oV或低于16oV时停机，以保护压缩机和模块等部件。 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30oV母线电压，再经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和滤波后，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即等于直流电压数值。CPU的29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R201、R203和电容C203、C202组成，从图7-29可以看出，基本工作原理就是分压电路，取样点为直流30oV母线电压正极，R201 (82okΩ)为上偏置电阻，R203 (5.1kΩ )为下偏置电阻，R203的阻值在分压电路所占的比例约为1/162[R2o3/ (R2o1 R2o3) ，即5.1/ (820 5.1) ], R203两端电压送至CPU29脚，相当于CPU2g脚电压值乘以162等于直流电压值，再除以136就是输入的交流电压值。 比如CPU29脚当前电压值为1.85V，则当前直流电压值为300V (1.85Vx162)，当前输入的交流电压值为220V (30oV/1.36) 。 五、位置检测和相电流检测电路 1.作用 该电路的作用是实时检测压缩机转子的位置，同时作为压缩机的相电流电路，输送至室外机CPU和模块的电流保护引脚。 CPU在驱动模块控制压缩机时，需要实时检测转子位置以便更好地控制，本机压缩机电机使用永磁同步电机(PMSM)，或称为正弦波永磁同步电机，具有线圈绕组利用效率高、控制精度高等优点，同时使用无位置传感器算法来检测转子位置。检测原理是通过串联在三相下桥IGBT发射极的取样电阻，取样电阻将电流的变化转化为电压的变化，经放大后输送至CPU，由CPU通过计算和处理，计算出压缩机转子的位置。 2.OPA4374引脚功能 模块三相下桥的IGBT经无感电阻连接至滤波电容负极，在压缩机运行时，三相IGBT有电流通过，电阻两端产生压降，经运行放大器U6o1放大后分为2路，1路送到CPU，由CPU经过运算和处理，分析出压缩机转子位置和三相的相电流;另1路将3路相电流汇总后，送至模块电流保护引脚，以防止压缩机相电流过大时损坏模块或压缩机。 模块U相下桥IGBT (Nu或Q4)发射极经RS302、V相下桥IGBT (Ny或Q5)发射极经RS303、W相下桥IGBT (Nw或Q6)发射极经RS304，均连接至滤波电容负极，RS302、RS303、RS304均为0.0152无感电阻，作为相电流检测电路的取样电阻。 U6o1 (OPA4374) 为4通道运算放大器，其中放大器4 ( (12) 脚、(13)脚、(14脚) )放大U相电流、放大器1 (①脚、②脚、③脚)放大V相电流、放大器2 (⑤脚、⑥脚、⑦脚)放大W相电流。 三相相电流放大电路原理相同，以V相电流为例。由于电阻RS303阻值过小，当有电流通过时经U6o1放大后，电压依旧很低，CPU不容易判断，因此使用U601的放大器3 (⑧脚、⑨脚、脚)提供基准电压。3.3V电压经R601 ( 1okΩ)、R602 (10kΩ ) 进行分压，脚同相输入端电压约为1.6V，放大器3进行1: 1放大，在⑧脚输出1.64V电压，经R61o送至③脚同相输入端(o.3V)作为基准电压。 RS303获得的取样电压经R6o6送至U6o1同相输入③脚，和基准电压相叠加，U6o1放大器1将RS3o3的V相取样电流和基准电压放大约5.54倍，在U6o1的①脚输出，分为2路，1路经R619送至CPU (14)脚，供CPU检测V相电流，并依据(12)脚U相电流、(13) 脚W相电流综合分析，得出压缩机转子位置;另1路经D6o3送至模块电流检测保护电路(同时还有U相电流经D601、W相电流经D6o2)，当U相或V相或W相任意一相电流过大时，模块保护电路动作，室外机停止运行。 放大倍数计算方法: (R613 R6o5) ÷R6o5= (10 2.2) ÷ 2.2≈5.55。 直流变频空调器室外机电路 （四） 第四节输出部分电路 一、指示灯电路 1.作用 该电路的作用是显示室外机的运行状态、故障代码显示、压缩机限频因素，以及显示通信电路的工作状况。见图7-34左图， 设有3个指示灯，D1红灯、D2绿灯、D3黄灯，3个指示灯在显示时不是以亮、灭、闪的组合显示室外机状态，而是相对独立，互不干扰，在查看时需要注意。 D2绿灯为通信状态指示灯，通信电路正常工作时其持续闪烁，熄灭时则表明通信电路出现故障。 D1红灯和D3黄灯则是以闪烁的次数表示当前的故障或状态。D1红灯最多闪烁8次，可指示8个含义，例如闪烁7次时为压缩机排气传感器故障; D3黄灯最多闪烁16次，可指示16个含义，例如闪烁g次时为功率模块保护。 在室外机运行时通常为3个指示灯均在闪烁，但含义不同。D2绿灯闪烁表示通信电路正常，D1红灯闪烁8次含义为达到开机温度，D3 黄灯闪烁1次表示CPU已输出信号驱动压缩机运行。 2.工作原理 图7-33为指示灯电路原理图，图7-34右 图为其实物图，表7-12 为CPU引脚电压与指示灯状态的对应关系。3路指示灯工作原理相同，以D3黄灯为例说明。 当CPU需要控制D3点亮时，其56脚输出约3.3V的高电平电压，经R18限流后，送至Q3基极，电压约为o.7V, Q3集电极和发射极导通，5V电压正极经R20、D3、Q3集电极和发射极到地形成回路，发光二极管D3两端电压约为1.9V而点 亮。 当CPU需要控制D3熄灭时，其(56)脚输出oV的低电平电压，Q3基极电压为oV，集电极和发射极截止，D3两端电压为oV而熄灭。 如果CPU持续地输出高电平(3.3V) -低电平(OV) -高电平-低电平，则指示灯显示为闪烁状态，CPU可根据当前的状态，在1个循环周期内控制指示灯点亮的次数，从而显示相对应的故障代码或运行状态。 二、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电压其中1路为开关电源电路供电，开关电源电路工作后输出电压，其中的1路直流5V经集成电路转换为3.3V电压为室外机CPU供电，CPU工作后控制主控继电器触点闭合，由主控继电器触点为室外机供电。 2.工作原理 图7-35为主控继电器电路原理图，图7-36为其 实物图，表7-13 为CPU引脚电压与室外机状态的对应关系。 CPU需要控制K1触点闭合时，(37) 脚输出高电平3.3V电压，送到反相驱动器U102的⑤脚，内部电路翻转，对应输出端(12) 脚电压变为低电平(约o.8V)，主控继电器K1线圈两端电压为直流11.2V，产生电磁力，使触点3-4闭合。 CPU需要控制K1触点断开时，(37) 脚为低电平oV, U102的⑤脚电压也为oV，内部电路不能翻转，(12) 脚为高电平12V，K1线圈两端电压为直流oV,由于不能产生电磁力，触点3-4断开。 三、室外风机电路 1.作用 室外机CPU根据室外环温传感器和室外管温传感器的温度信号，处理后控制室外风机运行，为冷凝器散热。 2.工作原理 图7-37为室外风机电路原理图，图7-38为其实物图，表7-14为CPU引脚电压与室外风机状态的对应关系。 该电路的工作原理和主控继电器电路基本相同，需要控制室外风机运行时，CPU(41)脚输出高电平3.3V电压，送至反相驱动器U102的③脚，内部电路翻转，对应输出端(14)脚电压变为低电平约o.8V，继电器K2线圈两端电压为直流11.2V，产生电磁力使触点3-4闭合，室外风机线圈得到供电，在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，41脚变为低电平oV，U102的③脚也为低电平oV，内部电路不能翻转，(14) 脚为高电平12V，K2线圈两端电压为直流oV，由于不能产生电磁力，触点3-4断开，室外风机因失去供电而停止运行。 图7-38室外风机电路实物图 四、四通阀线圈电路 1.作用 该电路的作用是控制四通阀线圈的供电和断电，从而控制空调器工作在制冷 或制热模式。 2.工作原理 图7-39为四通阀线圈电路原理图，图7-40为其实物图，表7-15为CPU和U102 引脚电压与四通阀线圈状态的对应关系。 室内机CPU对遥控器输入信号或应急开关模式下的室内环温传感器温度处理后，空调器需要工作在制热模式时，将控制信息通过通信电路传送至室外机CPU，其(33)脚输出高电平3.3V电压，送至反相驱动器U1o2的⑦脚，内部电路翻转，对应输出端⑩脚电压变为低电平(约o.8V)，继电器K4线圈两端电压为直流11.2V，产生电磁力使触点3-4闭合，四通阀线圈得到交流220V电源，吸引四通阀内部磁铁移动，在压力的作用下转换制冷剂流动的方向，使空调器工作在制热模式。 当空调器需要工作在制冷模式时，室外机CPU33脚为低电平oV, U102的⑦脚电压也为oV，内部电路不能翻转，⑩脚为高电平12V，K4线圈两端电压为直流oV，由于不能产生电磁力，触点3-4断开，四通阀线圈两端电压为交流oV，对制冷系统中制冷剂流动方向的改变不起作用，空调器工作在制冷模式。 五、PFC电路 1.作用 变频空调器中，由模块内部6个IGBT开关管组成的驱动电路，输出频率和电压均可调的模拟三相电驱动压缩机运行。由于IGBT开关管处于高速频繁开和关的状态，使得电路中的电流相对于电压的相位发生畸变，造成电路中的谐波电流成分变大，功率因数降低，PFC电路的作用就是降低谐波成分，使电路的谐波指标满足国家CCC认证要求。 工作时PFC控制电路检测电压的零点和电流的大小，然后通过系列运算，对畸变严重零点附近的电流波形进行补偿，使电流的波形尽量跟上电压的波形，达到消除谐波的目的。 2.S4427引脚功能 主板代号U205使用的型号为S4427，是IR公司生产的双通道驱动器、用于驱动MOS管或IGBT开关管的专用集成电路，引脚功能见表7-16，其为双列8个引脚，⑥脚为直流15V供电，③脚接地，本机使用时2路驱动器并联。  3.工作原理 图7-41为PFC电路原理图，图7-42为其实物图。 变频空调器通常使用升压型式的PFC电路，不仅能提高功率因数，还可以提升直流300V电压数值，使压缩机在高频运行时滤波电容两端的电压不会下降很多甚至上升。PFC升压电路主要由滤波电感、IGBT开关管Z1、升压二极管(快恢复二极管) D203、滤波电容等组成。 CPU64脚输出IGBT驱动信号，同时送至U205的②脚和④脚输入端，经U205放大信号后，在⑤脚和⑦脚输出，驱动IGBT开关管Z1的导通和截止。 当IGBT开关管Z1导通时，滤波电感存储能量，在Z1截止时，滤波电感产生左负右正的电压，经D203为C0202和Co203充电。当压缩机高频运行时，消耗功率比较大，CPU控制Z1导通时间长、截止时间短，使滤波电感存储能量增加，和硅桥整流的电压相叠加，从而提高滤波电容输出的直流3ooV电压送至模块P-N端子。 直流变频空调器室外机电路（五） 第五节输出部分电路 一、6路信号电路 本机使用国际整流器公司(IR) 生产的模块(IPM)，型号为IRAM136-1061A2，单列封装，输出功率为0.25~ o.75kW，电流为10~ 12A，电压为85 ~253V。 模块内置有用于驱动IGBT开关管的高速驱动集成电路并且兼容3.3V，集成自举升压二极管，减少了主板外围元器件;内置高精度的温度传感器并反馈至室外机CPU，使CPU可以实时监控模块温度，同时具有短路、过电流等多种保护电路。 1.引脚功能 图7-43为IRAM136-1061A2实物外形，模块标称为29个引脚，其中③、④、⑦、⑧、(11)、(12)、(14)、(15) 脚为空脚，实际共有21个引脚，引脚功能见表7-17。 图7-44为模块内部结构，主要由驱动电路、6个IGBT开关管、6个与IGBT并联的续流二极管等组成，IGBT开关管代号为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。 (1)直流300V供电(4个引脚) IGBT开关管Q1、Q2、Q3的集电极连在一起接(13)脚(V 或P)，外接直流30oV电压正极，因此Q1、Q2、Q3称为上桥IGBT。 Q4发射极接(17) 脚(VRU或NU)、Q5发射极接19脚(VRV或NV)、Q6发射极接21脚(VRW或NW)，这3个引脚通过电阻接直流30oV电压负极，因此Q4、Q5、Q6称为下桥IGBT。 (2)三相输出(3个引脚和3个自举升压电路引脚) .上桥Q1的发射极和下桥Q4的集电极相通，即上桥和下桥IGBT的中点，接⑩脚(U或VS1)，外接压缩机U相线圈，⑨脚为U相自举升压电路。 同理，Q2和Q5中点接⑥脚(V或VS2)，⑤脚为V相自举升压电路; Q3和Q6中点接②脚(W或VS3)，①脚为W相自举升压电路。 其中⑥脚U、⑥脚V、②脚W共3个引脚为输出，接压缩机线圈，驱动压缩机运行。 (3) 15V供电(2个引脚) 模块内部设有高速驱动电路，其有供电模块才能工作，供电电压为直流15V,(28)脚VCC为15V供电正极，(29) 脚VSS为公共端接地。 (4) 6路信号(6个引脚) (20)脚(HIN1或U )驱动Q1，(24) 脚(LIN1或U-)驱动Q4，(22)脚(HIN2或V )驱动Q2，(25) 脚(LIN2或V-) 驱动Q5，(23) 脚(HIN3或W )驱动Q3，(26) 脚(LIN3或W-)驱动Q6。 (5)故障保护和反馈(3个引脚) 16脚为电流保护输入(ITRIP) ，由相电流电路输出至模块; 18脚为故障输出(FLT/EN或FO)，由模块输出至CPU; 27脚为温度反馈(VTH)，由模块输出至CPU。 图7-44模块内部电路原理简图 2.驱动流程 图7-45为模块应用电路原理图，图7-46为6路信号驱动压缩机流程实物图。驱动流程如下:①-室外机CPU输出6路信号-→②-模块放大 → ③-压缩机运行。 3.工作原理 图7-47为6路信号电路原理图，图7-48左 图为6路信号电路实物图，图7-48右图为U 驱动流程。 室外机CPU接收室内机主板的信息，并根据当前室外机的电压等数据，需要控制压缩机运行时，其输出有规律的6路信号，直接送至模块内部电路，驱动内部6个IGBT开关管有规律地导通与截止，将直流300V电转换为频率和电压均可调的 三相电，输出至压缩机线圈，控制压缩机以低频或高频任意转速运行。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(69) 、(68) 、(67) 、(66) 、(63) 、(62) 脚共6个引脚输出6路信号，经电阻R15、R13、R16、R12、R14、R11 (3302)送至模块的(20)脚(U 、驱动Q1)、(24) 脚(U-、 驱动Q4)、(22)脚(V 、驱动Q2)、25脚(V-、 驱动Q5)、(23) 脚(W 、驱动Q3)、(26) 脚(W-、驱动Q6)，驱动IGBT开关管有规律地导通和截止，从而控制压缩机的运行速度。 二、温度反馈电路 1.作用 该电路的作用是向室外机CPU反馈模块(IPM)的实际温度，使CPU综合其他的数据对压缩机进行更好的控制。 2.工作原理 图7-49为模块温度反馈电路原理图，图7-50为实物图。 模块内置高精度的温度传感器，实时检测表面模块温度，其中1个引脚接(29)脚公共端地(在电路中作为下偏置电阻)，1个引脚由(27) 脚(VTH)引出，经R625送至室外机CPU的(17)脚，CPU根据电压计算出模块的实际温度，作为输入部分电路的信号，综合其他数据信号，以便对模块、压缩机、室外风机进行更好的控制。 模块内置的传感器为负温度系数热敏电阻，温度较低时阻值较大，(27) 脚的电压较高(接近3.1V) ;当模块温度上升，其阻值下降，27脚的电压也逐渐下降(2.7V) 。 三、模块保护电路 1.作用 模块保护电路原理简图和保护内容见第五章第三节第七部分内容。 2.工作原理 图7-51为模块(IPM)保护电路原理图，图7-52为其实物图，表7-18为模块保护引脚和CPU引脚电压的对应关系。 本机模块(18)脚为FO模块保护输出，CPU的75脚为模块保护检测引脚。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，CPU (75)脚和模块(18)脚通过电阻R1 (2.4k2) 连接至电源3.3V,因此模块正常工作即没有输出保护信号时，CPU (75)脚和模块(18)脚的电压均约为3.2V。 如果模块内部电路检测到15V电压低、温度过高、电流过大、短路共4种故障时，停止处理6路信号，同时内部晶体管导通，(18) 脚和(29)脚相连接地，CPU75脚也与地相连，电压由高电平3.2V变为低电平约o.01V，CPU内部电路检测后停止输出6路信号，停机进行保护，并将代码(模块故障)通过通信电路传送至室内机CPU，室内机CPU分析后显示H5的代码。 说明:由于模块检测的4种保护使用同1个输出端子，因此室外机CPU检测后只能判断为“模块保护”，而具体是哪一种保护则判断不出来。 四、模块过电流保护电路 1.作用 该电路的作用是检测压缩机U、V、W三相的相电流，当相电流过大时输出保护电压至模块，模块停止处理6路信号，并输出保护信号至室外机CPU，使压缩机停止工作，以保护模块和压缩机。 2.10393引脚功能 主板代号U206使用型号为10393的集成电路，其引脚功能见表7-19，其为双列8个引脚，⑧脚为5V供电，④脚接地。 10393内含2路相同的电压比较器，本机实际只使用1路(比较器2)，即⑤、⑥、⑦脚，比较器1空闲(其中①和②为空脚、③脚和④脚相连接地)。 3.工作原理 图7-53为模块过电流保护电路原理图，图7-54为其实物图，表7-20为 相电流和室外机状态的对应关系。 U206(10393)的⑥脚为比较器2的反相输入，由R628(5.1kΩ)和R626 (2.2kQ) 分压，⑥脚电压为1.5V，作为基准电压。 当压缩机正常运行时，相电流放大电路U6o1输出的U相电流(INu)、V相电流(INv)、W相电流(INw) 均正常，经D601、D602、 D603、R621输送 至U206的⑤脚电压低于1.5V，比较器2不动作，其⑦脚输出低电平oV，模块16脚电压也为低电平，模块判断压缩机相电流正常，保护电路不动作，压缩机继续运行，室外机运行正常。 当压缩机、模块、相电流电路等有故障，引起U相电流(INu) 、V相电流(INwv)、W相电流(INw) 中任意一相电压增加，加至U206的⑤脚 电压超过1.5V时，比较器2动作，其⑦脚输出高电平5V电压，至模块(16)脚同样为5V电压，模块内部电路检测后判断压缩机相电流过大，内部保护电路迅速动作，不再处理6路信号，IGBT开关管停止工作，压缩机也停止运行，同时模块(18)脚输出约0.01V低电平电压，送至CPU的(75) 脚，CPU检测后判断模块出现故障，立即停止输出6路信号，并将“模块保护”的代码通过通信电路传送至室内机CPU，室内机CPU分析后显示H5的代码。 |
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