本文主要以比较器在格力变频空调中的典型应用来分析电路，从而了解变频空调对电路的控制与保护原理通过案例为电子设计与空调维修从业者从白电应 用角度进行剖析， 有效缩短学习时间，提高变频空调检修效率!

0、前言

        变频空调控制对象多，其中包含了相对价值较高的压缩机驱动模块(IPM)、直流变频压缩机等，为了实现良好的保护，避免在极恶劣条件或者器件异常情况下继续工作，给机子、用户带来安全隐患等，因此，在变频电路板中设置了一些保护电路，如PFC过电流检测电路等，而这些保护电路更多采用比较器来检测，通过与CPU关键数据比对实现保护，避免故障扩大化和造成不确定风险。本文主要介绍比较器在格力变频空调中的一些典型应用，为电路设计、变频空调维修从业者等提供参考。

1、比较器识别与计算

         比较器主要就是对同相与反相输入的信号进行比较，当同相端电压高于反相端时，输出高电平，反之，输出低电平。

         比较器外形与运放相似，如图1所示，在电路中其器件外形、符号与运放基本一致，如图2所示，目前在格力变频空调中常用的比较器有LM393、BA10393、LM2903以及2020年后生产的变频空调使用的新型号TLV7022等。

         比较器内部电路框图如图3所示，从图中发现输出端(OUT)接的是驱动三极管的集电极，并且该引脚没接任何电路、器件，处于悬空状态，因此工程应用中，往往需要在OUT端外接上拉电阻、电源，这与运放明显不同，运放OUT端不需要外接上拉电阻及电源，本身就已经接到内部电源处。因此，应用中注意区分，在实际电路中也发现有使用运放来替代比较器的情况等。


          比较器基本应用计算如图4所示，当比较器同相(+)输入端为3V，大于反相(-)输入端电压2V时，输出端通过上拉电阻R2接5V，所以比较器1脚输出5V高电平;如果比较器反相(-)输入端2V大于同相(+)输入端1V，则比较器1脚输出低电平，如图5所示。


2、比较器在格力变频空调中的典型应用
         比较器在格力变频空调中，主要用于保护电路为多，通过输入端与参考端电压的比较，输出高、低电平来判断机子运行是否正常。异常时，输出端状态反转送到CPU，CPU判断后停止输出，从而进一步保护 变频空调，避免故障扩大。
2.1比较器在格力变频空调冷静王I(2代)相电流保护电路中的应用


          外机板上电处于“待机”状态时，如图6所示，运放OPA4374的14脚输出1.65V 电压，经二极管D601后会产生0.6V压降，得到1.02V电压，再经电阻R621.R622分压得到0.46V送到比较器LM2903的同相(+ )输入端的5脚;3.3V通过电阻R625.R623分压得到1.01V电压，加到反相(-)输入端的6脚，由于反相端6脚1.01V>同相端5脚0.46V，所以比较器的7脚输出低电平，而7脚连接的是IPM (模块)的CIN相电流保护15脚(如图7所示)，由于电压小于0.5V，一切正常。


         当压缩机因卡缸、绕组匝间短路等造成相电流过大，一旦达到18.6A时，如图8所示，比较器LM2903的同相端电压1.024V大于反相端电压1.019V时，7脚输出高电平5V，由于超过0.5V，IPM(模块)的15脚相电流启动保护，由于内部有一颗MOS管，这样MOS管栅极得电导通就把FO引脚拉低接地，CPU对应引脚由+3.3V马上变为低电平，瞬间启动保护程序，停止输出，并报H5故障码。

2.2运放用作比较器在格力变频空调冷静王I(2代)PFC过电流保护电路中的应用

          把运放当作比较器用在电路中，主要减少PCB板上的器件布局，充分利用运放特点，提高产品性价比。在格力变频空调冷静王I(2代)中就出现整机过流检测与PFC电流保护共用运放的典型应用场合，整机过流检测使用运放的放大功能，而PFC电流保护则把运放当作比较器使用，这样-颗双运算放大器，一路满足放大，另一路实现比较器的两用功能。
          整机过流与PFC电流保护检测点，在于直流母线回路电阻RS226(0.015Ω)的“D"点处，如图9 所示，通过D点连接到LM2904组成的电路中，用于检测直流母线的电流。


         当外机板上电处于“待机状态”时，流过直流母线的电流很小几乎不计，如图10所示，此时“D"点等同于接地，在这里LM2904运放当作比较器使用，3.3V通过电阻R524、R218分压后得到0.26V电压送到同相端(3脚)，而反相端接地(0V)，同相端>反相端电压，所以1脚输出高电平3.1V送到外机CPU的42脚， CPU识别机子一切正常。如果PFC电路因短路等造成直流母线电流达到18.6A，D点电压为-0.28V时，如图11所示，这样LM2904的同相输入端为-0.002V<反相输入端0V，所以输出端1脚反转为低电平，这样CPU的42脚一旦接收到低电平马上切断所有的输出，保护电路与器件，并且报HC故障。


3、比较器电路在格力变频空调中的检修案例
        例1:一台格力挂式变频空调冷静王Ⅱ上电开机，压缩机不工作，报H5故障码。
        故障分析与检修:上门维修，上电开机内、外风机运转，压缩机不工作，断开内机处的通讯线(S)，在内机连接线L、N、S处接上多品牌检测仪，上电有温度、频率、母线电压等显示，说明内、外机连接线、外机板的通讯电路没有问题，听见电子膨胀阀“咔吱、咔吱"复位动作声音，启动检测仪直流外风机开始运转，但压缩机不工作，一会后检测仪屏幕上报H5故障码。
         通过检测已经明确就是外机变频板的问题，拆板前先对大电容进行放电处理，拆下后观察该板子没有发现明显的烧焦烧煳的现象。单独接上检测仪，给外机板.上电，由于板子报H5故障码表示IPM模块保护，在待机状态下重点检查运放U601( OPA4374)的1、7、14脚电压，经过测量均为1.65V正常，当测量比较器U206(LM2903)的输出端7脚时发现为5V，如图12所示，测量IPM模块的CIN(15脚)也为5V，而FO脚变为低电平，明显不正常。


          测量比较器U206(LM2903)的同相端(5脚)电压为0.48V，而测量反相端(6脚)电压仅为0.21V明显比同相端低，如图12所示，，所以输出端(7脚)为高电平5V，而IPM模块的CIN引脚一旦超过0.5V就会报H5故障，检查电源+3.3V 正常，这样明显就是反相输入端电阻R625与R623分压值有问题，断电后测量R625阻值由4.7k变为30k，如图12所示，所以导致电阻分压反相端比同相端电压低，形成这故障。更换R625为4.7k电阻后，测量比较器LM2903的同相端为0.48V，反相输入端为1.01V，输出端7脚电压为低电平，故障修复。

          例2:一台格力挂式变频空调冷静王II上电开机，压缩机工作一会停转，报HC故障码。故障分析与检修:外机板接上多品牌检测仪后上电开机，直流外风机、压缩机运转，大约10秒后压缩机停转并报HC故障码，如图13所示，HC故障码表示外机PFC过流保护。

         断电、放电后检查PFC电路的IGBT管续流二极管IR4427及关联的二极管、稳压管、电阻等未见异常，初步估计是由于PFC保护电路异常引起HC故障。如图10所示，上电，待机状态下测量由U204( LM2904 )组成的PFC保护电路的同相输入端(3脚)电压为0.26V、反相端接地为0V，此时，运放1脚按理输出为高电平3.1V左右，但是在实际测量当中仅有0.3V ，明显不正常。断电、放电后检测周边的贴片易损电阻正常，测量CPU的42脚对地电阻值偏低，以为CPU损坏，但是一想，压缩机能够工作一会说明CPU问题不大，估计还是CPU的42脚外部连接电路问题多，后来使用烙铁拆下贴片电容C206后开机居然正常了，估计该贴片电容漏电所致，更换104的电容后故障排除。
4、结论
        在变频空调中比较器使用越来越广泛，通过格力机子为载体分析其应用场合可以辐射至其余品牌的空调。比较器在电路中主要起到保护作用，使用时要注意其与运算放大器的区别以及外围电路搭接原理等，尤其是采用运算放大器替代比较器的场合，通过科学、优化电路设计才能实现良好的保护功能。在变频空调电路检修中，要注意大电流功率器件因过流导致的故障，还要注意比较器电路本身异常造成的保护故障。