深度解析：变频空调器核心电路结构与工作原理

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一、壁挂式变频空调电路分析1、变频空调总体框图分体壁挂式变频空调总体框图如图8-13所示。

2、室内机控制电路美的系列变频空调室内机控制系统采用高性能微处理器PD780021，实现室内温度、蒸发器温度、遥控信号的接收，室内机风扇电机、导风叶电机、蜂鸣器、蜂鸣器的控制显示面板以及与室外机的通信。 (1) 交、直流电源电路交、直流电源电路如图8-14 所示。 220V交流电压经熔断器FSl、压敏电阻ZNR1、滤波电容器C2、互感滤波器LF01和电容器C1滤除噪声和干扰后，分别向室内机风扇电机和整流稳压电路供电。 T1是降压变压器，将220V电压转变为低压。它输出两组约13V的交流低压，分别送至两个整流电路。 DBO1为桥式整流电路，其输出经C8、C35滤波后为通风电机供电。换气扇电机由微处理器的引脚2 控制。室内机风扇电机由微处理器的引脚1 控制。该引脚的输出信号通过Q4驱动晶闸管IC11中的发光二极管。晶闸管导通，220V交流电压通过IC11的7、8脚为风扇电机供电。微处理器通过控制晶闸管的导通角来控制风扇的转速。 +12V 和+15V 电源电路如图8-15 所示。来自变压器T1 次级的13V 交流电压添加至桥式整流器堆栈DB02。 DB02的输出电压经C9、C33滤波后加至三端稳压器IC4（7812）的1脚。稳定后连接到引脚3。输出+12V电压给继电器、电机等供电。12V输出电压经过5V三端稳压IC5（7805）处理后输出5V电压给微处理器供电，复位电路等部分。

11. 2) 主控微处理器电路主控微处理器电路如图8-16 所示。 780021是64脚大规模集成电路。 (3)温度检测电路室内温度和室内机蒸发器管路温度传感信号送至主控微处理器芯片的41、40脚，如图8-16所示。

(4) 遥控接收及显示电路遥控接收及显示电路如图8-17 所示。遥控器发射红外信号后，室内接收头接收遥控信息并发送给微处理器的55脚。微处理器确认接收到的信号正确后，输出脉冲信号，蜂鸣器鸣响一次。在打开遥控器的过程中，蜂鸣器会响两声作为响应音。图8-16所示电路中的B1为蜂鸣器，由驱动器IC5（2005）通过微处理器的60脚反向驱动后工作。该系列空调器的状态显示电路由5个LED组成。这5 个LED（见图8-17）由微处理器的引脚9、10、11、14 和15 直接驱动。

(5)室内电机控制电路：室内电机控制电路由调压控制电路、同步信号检测电路、速度反馈检测电路组成。 调压控制电路：如图8-14所示，调压控制电路通过调节室内电机的输入电压来调节室内电机的转速。 IC11中的双向晶闸管完成室内电机输入电压的调节。微处理器的1脚发出脉冲信号，经反相器Q4反相后驱动IC11中的发光二极管。 同步信号检测电路：采用晶闸管调压时必须解决同步触发问题，因此必须获取同步信号。图8-14中，同步信号采集电路由R43、R45、Q3、R7和C36组成。其工作原理是：经电阻R43、R45分压的正弦交流信号经晶体管Q3检测后，在Q3的集电极上得到一个周期为1Oms的脉冲，然后送至微处理器的51脚作为同步信号。 速度反馈检测电路：室内电机霍尔传感器输出的脉冲信号送至微处理器的53脚进行计数，得到电机速度信号。微处理器根据设定速度和反馈速度之间的差异来调节晶闸管。触发导通角。 (6) 复位电路图8-16中微处理器780021的44脚为复位信号输入端。正常工作时该引脚为高电平。当微处理器的工作电压低于4V时，IC101的引脚1输出低电平，使微处理器强制复位。 (7)步进电机继电器驱动控制电路微处理器的6164脚为控制导风叶片步进电机的外部端口。微处理器芯片输出的脉冲信号经IC5反相放大后驱动步进电机。如图8-16所示。 (8)通风电机电路为了保持室内空气新鲜，防止空调病，空调器设计有通风功能，与室外进行空气交换。来自微处理器2脚的信号经晶体管Q1反相放大，驱动通风电机工作（见图8-14）。 (9) 晶振电路微处理器的48、49脚和晶振XT1产生4.19MHz的主频信号，如图8-16所示。用示波器测量48脚，可以看到4.19MHz的正弦波形。 (10)通讯电路室内机和室外机各有一个微处理器控制板。为了使整个系统协调运行，室内机和室外机必须交换信息。该功能由通信电路完成。从图8-18可以看出，微处理器的29脚为通信电路的接收端，30脚为通信电路的发送端。电路上的光电耦合器IC1、IC2起隔离作用。为了简化电路，将给室外机供电的中性线用作通讯线。与室外机连接的另一条通讯线通过CN7 连接。因此，连接室外机电源线时，相线和中性线一定不能接反。否则会通讯失败。

3、室外机控制电路美的变频空调室外机控制电路主要包括交流电源滤波器及保护电路、驱动板保护及控制电路、复位电路、晶振电路、E2PROM及运行参数控制电路、微处理器引脚功能控制电路、通信电路、驱动电路等。 (1)交流电源滤波和保护电路交流电源滤波和保护电路如图8-20所示。 T1、C1、C5、C2组成的220V交流电压交流滤波电路抑制共模噪声以减少变频电路对电网的干扰，同时也对电网电压进行滤波。压敏电阻ZNR1和ZNR2实现电网电压的过压保护。 AS1为耐压3600V放电管，可有效保护雷击感应电压。 PTC1电阻和继电器RL3组成放电回路，防止室外机开机后直流回路中电解电容充电电流过大而损坏整流模块。从图8-20可以看出，整流模块DB1将220V电压转换为脉动直流电压，电解电容对脉动直流电流进行滤波。滤波电感T2用于提高滤波效果，减小动态电流突变时直流电源的波动。微处理器的14脚作为电压检测端，18脚作为电流检测端。

12、（2）驱动板保护及控制电路：采用变频模块驱动压缩机运转。接收室外主控板的指令信号，自带过热保护、过流保护、欠压保护功能。一旦6路PWM控制信号出现欠压、过流或高温等故障，其控制接口将输出低电平，微处理器可立即封锁PWM控制信号。 (3)复位电路：微处理器MB89865的27脚为复位信号输入端。当电源电压超过4V时，复位电路输出复位信号，正常工作时为高电压。复位电路设计用于主芯片的上电复位（复位是指初始化微处理器内部程序并重新开始执行）和监控电源。其主要功能有：一是上电延时复位，防止电源波动导致微处理器频繁复位，具体延时时间由电容C25决定：二是监测工作电压（+5V） ）在其工作过程中实时微处理器。一旦工作电压低于4.6V，复位电路端子（引脚1）输出低电平，使微处理器停止工作，再次上电时将被复位。复位电路的工作原理是：通过IC2MC34064的引脚将电源电压Vcc与复位电路内部的电平值进行比较。当电源电压低于4.6V时，脚电压被强制拉低，芯片无法复位。当电源电压大于4.6V时，电源对电容C25充电，使引脚电压逐渐上升，并在芯片相应引脚上产生上升沿信号，触发芯片复位并复位。工作。维护时一般不易检测到复位电路的延时信号。上电后可以用万用表检查各引脚是否达到规定的电压要求。正常情况下，上电后、、脚电压分别为5V。5v 和0v。如果复位电路损坏，压缩机启动后立即复位，压缩机不启动，或室外机不工作。 (4)晶振电路：晶振电路用于为系统提供参考时钟序列，保障系统正常、准确工作。晶振XTALI的、引脚连接MB89865的31、30引脚，XTALI的引脚接地。这样可以提供10MHz的时钟频率，否则整个空调将无法正常工作或出现紊乱。判断晶振的好坏，可以用示波器测量，也可以用万用表检测其电压。正常情况下，晶振三个引脚的电压分别为2V、0V、2V。当晶振损坏时，故障现象是接通电源后室外控制板不工作，系统无法启动和正常工作。 (5)驱动电路压缩机驱动电路。该电路是从MB89865的~引脚引出至IPM模块的控制电路。其主要功能是通过MB89865向IPM模块发送控制命令，利用脉宽调制（PWM）来改变每个控制脉冲的占空比。这使得压缩机能够实现变频控制。 四通阀启闭控制电路。若室内机发出制热指令，室外机微处理器50脚输出高电平，逆变驱动器14脚输出低电平给继电器，四通换向阀关闭，制冷剂改变流动方向，蒸发器与冷凝器交换作用，使空调制热。 室外机风扇电机驱动电路。室外机微处理器52脚输出控制信号经逆变器反相后驱动继电器控制风机的开闭。 6）电压检测电路在空调的设计中，为了保护空调不因外部电压的变化而影响其使用甚至烧毁，在空调的控制基板上设计了一个检测电路，用于检测空调是否正常工作。电源电压异常。如果出现过压或欠压，空调会自动显示故障代码并进行保护。

通过变压器输入220V交流电压，变压器输出交流低电压。经过D4半波整流和R23、C24滤波后，由微处理器检测。当电压高于260V或低于160V时，空调会发出报警。 (7) 电流检测电路电流检测电路用于检测压缩机电源电流。电流过大时，可能会损坏压缩机，甚至烧毁电机线圈。使用电流检测电路检测电源电流。如果发现电源电流异常，空调会自动显示故障代码并进行保护。当继电器闭合时，电流互感器L2感应出电流信号，经D2整流、R10、R11分压、C13滤波后输入MB89865的18脚。二极管D1充当钳位二极管，将直流电压钳位在5V。由于电流检测电路对于保护空调很重要，因此熟悉这方面的电路对于维修非常有用。如果电流检测电路出现故障，电路可能会因突然的大电流而损坏。这时，可以用万用表的欧姆挡检测电流互感器的初级，看是否开路。如果初级开路，则电流互感器损坏，应更换。如果初级正常，可用万用表欧姆挡检测电流互感器次级线圈。一般情况下，次级线圈的电阻为560。如果测量的电阻值太大或太小，都可能导致空调的电流检测值异常。 (8)温度传感器电路温度传感器电路是空调器控制电路的输入电路部分。室外温度传感器用于检测室外环境温度、系统盘管温度、压缩机排气温度。通过感测不同的传感器，将不同点的温度转换成电信号并传递给微处理器进行处理。经微处理器处理后，输出相应的控制信号至执行电路，调节空调器的运行。温度传感器电路在空调控制中非常重要。如果传感器本身或相关电阻出现异常，可能会导致空调温度检测不准确，导致空调的开关机时间和各种保护出现一定的误差。这时可以用万用表测量分压电阻和传感器的阻值。如果电阻值不在正常范围内，应立即更换。 (9) 微处理器主要引脚功能微处理器MB89865(见图8-19)的主要引脚功能介绍如下。引脚49：可输出6路三相PWM控制信号，通过CZ3连接至IPM模块。 1113脚：分别通过lk电阻连接发光二极管，可用于5v电源指示、IPM模块故障显示和化霜工作状态显示。引脚14：输入交流电压显示信号。根据电网电压的波动，调整PWM信号的脉宽，保证压缩机按正常的V/F曲线运行，满足电压与频率的协调控制。 1517脚：分别为压缩机温度、线圈温度、环境温度检测端子。检测到的温度信号传输至室内机，由室内机协调处理，实现系统的模糊控制。同时室外机微处理器根据压缩机温度信号实现压缩机的保护运行，根据环境温度和盘管温度信号实现除霜功能和室外机风速的变化。 18脚：电流检测端，保证在规定的最大电流值以下正常工作。当超过限定值时，自动降低频率，以降低工作电流；当超过限制值的1.2倍时，微处理器必须阻塞PWM脉冲并发送停机信号。引脚27：连接上电复位电路。 IC2（34064）是看门狗集成电路，监视5v控制电压。当电压低于4.6V时，主芯片复位。引脚30和31：连接外部10MHz晶振电路，为微处理器提供时钟参考信号。

50、52、54、56脚：接功放驱动芯片IC3（2003），驱动室外机风扇电机和四通阀。引脚1和63：分别用作串行通信发送器和接收器。通信电路如图8-21所示。

2、柜式变频空调电路分析海尔柜式KFR-50LW/BP的室内机和室外机有各自的控制电路，两者通过电缆和通讯线连接。室内机控制电路采用的微处理器芯片型号为47C862AN-GC51，室外机采用9821K03。 1、室内机微处理器47C862AN-GC51 室内机控制电路采用变频空调专用微处理器芯片47C862AN-GC51。该芯片除了编写空调专用程序外，还含有程序存储器、数据存储器、输入/输出接口和定时器/计数器等电路，可以对输入的手动指令和传感器信号进行计算和比较，然后发出指令来控制空调的工作。相关电路的状态。微处理器芯片47C862AN-GC51的主要引脚功能如下。引脚35和64：是微处理器的电源端子，其典型工作电压为5V。引脚32、33、34、39、45 和60：是接地端子。 31脚：蜂鸣器接口。微处理器每次收到用户指令时，该引脚输出高电平，蜂鸣器鸣响一次，通知用户指令已确认。如果整机已经处于关机状态，遥控器输出关机命令时，蜂鸣器不会发声。引脚36、37和38：是温度传感端子。 36、37脚为室内机蒸发器管道温度检测输入端子，38脚为室内温度检测输入端子。 62脚：开关控制端（多功能口），低电平有效。当62脚为低电平时，56脚输出高电平，点亮电源指示灯LED1，同时微处理器执行最后存储的工作状态指令。如果第一次通电，用户没有输入任何指令，电路将执行自动运行程序，即当室内温度高于27时，空调器将运行在除湿状态。按下电源开关并保持该引脚为高电平3秒以上。蜂鸣器响两声，空调进入紧急运行状态。 56、57、58脚：显示端口，高电平有效。其中，56脚为电源指示灯端口，57脚为定时运行指示端口，58脚为运行指示端口。室内机正常运行时，运行指示灯LED3亮。 2、4、10、11、12脚：为驱动端，高电平有效。其中2脚控制室外机供电继电器SW301：4脚控制步进电机驱动导风叶片实现立体送风； 10脚为室内机风扇电机低速控制端，11脚为中速控制端，12脚为高速档控制端。

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