格力2HP柜式空调外机变频板GRJW843-A7电源输入电路原理与故障维修

         格力2HP柜式空调外机变频板GRJW843-A7电源输入电路在格力变频空调中具有一定的代表性，而该电路又包含防雷过压保护、EMI电路、放电电路、软启动电路，本文对每部分电路进行原理分析，并对常见故障检修案例分享，力求为从事空调检修电控设计技术人员提供参考。

0、引言
          格力2HP变频柜式空调，如王者之尊、锐逸、T迪、T派、王者风尚、 新御景风、T特等市面上保有量大，而且大部分均为2013年~2015年生产的机子，目前大量进入维修高峰期，而且外机变频板GRJW843-A7相对损坏几率较大，为了便于读者、维修师傅等能快速进行检修，以及为空调电控设计技术人员提供参考，本文主要对电源输入电路原理分析与常见故障检修案例进行分享。
1、原理分析
          空调外机变频板GRJW843-A7电源输入部分实物如图1所示，电路如图2所示。

1.1防雷过压保护电路原理
          该变频板在电源输入L (火线)接保险管FU1， L、N之间并接了压敏电阻RV1，如果因外部窜入瞬间高电压，例如，雷涌等就会使输入电压变高，此时如果没有任何保护措施，此高电压会直接进入后面的电路，导致大片器件烧毁，因此，在电源输入端通过FU1、RV1组成防雷涌高电压保护电路，一旦检测到压敏电阻RV1两端瞬间达到620V峰值，立击穿短路，保险管FUl熔断或者用户家的空气迷路器跳闸断开进行保护，避免雷电等高电压通运线路进入电路造成更大的损坏。
1.2 EMI电路原理
          EMI是电磁干扰抑制意思。电磁干扰一般分为传导干扰和辐射干扰，本文以格力2HP变频柜式空调外机变频板为载体，主要针对传导干扰开展探究。
1.2.1干扰源
         外来干扰源:外来干扰主要指市电中的一些高频噪声干扰源通过电源线的传导，传送至变步空调电路，从而容易造成空调性能变差、控制爿效加速器件老化等。
        内部干扰源:变频空调工作时，开关电源中的开关管高频的通、断切换;开关变压器与外部二极管的结电容形成LC振荡;驱动压缩机的IPM模块内的6只IGBT管高频轮换工作等都会使电路产生电磁干扰和高次谐波，造成电源传导线上存在着复杂的噪声干扰源。
1.2.2干扰抑制
        电磁干扰抑制，就是要把外来的高频噪声干扰源在外机变频板电源入口端滤除，避免窜入电路造成空调控制的稳定性等问题;同时也要把内部产生的干扰源不要通过电源线路传输至市电，否则会严重污染电网。为了防止外来干扰窜入和内部噪声干扰源流出问题，在变频空调外机板中设置了EMI低通滤波器。
1.2.3 EMI电路的组成
          该变频空调EMI电路采用两级的低通滤波器组成，如图2所示，其中C1、C2为安规X电容，C5、C6、C3、C4为安规Y电容，L1、L2为共模电感。
         安规X电容:C1、C2为安规X电容，X电容跨接在电源线L.N之间，选用金属化聚丙烯薄膜CBB电容，一般为方形，外观多为灰色、黑色和黄色。X电容表面印刷有容量、耐压、安全等级、认证等标识。例如，C1主要标识有:容量1.0uF，额定电压275VAC，MKP表示金属化聚丙烯薄膜电容等;C2标识详见图3所示。安规X电容，选用时一般为微法级别。

         安规Y电容：C5、C6、C3、C4为安规Y电容，y电容跨接在L.GND，N.GND之间，-般选用陶瓷高压电容，成对出现，外观以蓝色为多。Y电容表面印刷有容量、耐压、安全等级、认证等标识。例如，C3安规Y电容，容量4.7nF，额定电压250VAC，Y1等级测试耐压为≥8000V。考虑漏电流影响，选用时一般为纳法级别。
         共模电感:L1、L2为共模电感，在高磁导率铁芯上绕制的双线线圈，电感量一般为几毫亨至几十毫亨，对共模噪声有很强的抑制作用。
1.2.4 EMI电路的工作原理
           当市电中的差模干扰信号从L窜入时，一般为10kHz~150kHz噪声源会通过安规X电容C1、C2衰减、滤除并回流电网，确保别让该噪声源进入变频板中影响电路运行，如图4所示。

           变频板中开关电源电路的开关管接通、断开，IPM功率模块内部IGBT管高频工作等都会产生一定的电磁噪声源，如果此干扰源通过电源线路L、N流出至电网，这样就会污染市电，因此，必须要把设备中产生的10kHz~150kHz差模干扰信号滤除掉，所以在电源线路中也并接了X电容C2、C1，这样变频板产生的噪声源通过C2、C1衰减、滤除，确保不会流出至电网，如图5所示。

          对于市电频率为150kHz~10MHz的大小相等、方向相同的共模噪声源，在该变频空调中，通过L1低通滤波，电容C5、C6;C3、C4 一端接电源线，另一端接地的做法来滤除高频噪声，这样能有效避免电网中的共模干扰信号进入变频板内影响电路的正常工作，如图6所示。

          而变频空调本身因功率管、开关变压器PCB板导线布线方式、晶体管结电容等都会形成共模噪声干扰源，因此，也要避免其外窜至电网污染市电。所以，当变频空调电路一旦产生 了共模干扰信号可以通过在电路中设置的L2、L1共模电感，c3、C4、C5、C6电容器进行滤除、 衰减，如图7所示。
          电路中还设置了共模电感，主要为了降低高频共模噪音。当共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的，对共模噪音有明显的抑制作用。但是对于差模噪音，两个电感量相当于取差，电感值减小，抑制效果会削弱。
         为了增强共模干扰抑制效果，在第-级共模电感L1后再加一级共模电感L2，两个共模电感配合共模电容完成共模噪声抑制，如图6、图7所示。

1.3放电电路原理
        电源输入电路的L.N中，安装了两个安规X电容(C1、C2)， 其中C1容量为1.0uF/275V，C2容量为2.2uF/275V，由于电压高、容量相对较大，为了避免用户拔掉插头后因电容器存储电能作用仍然带电，如果触摸到电源插头金属部分容易对人造成电击的危险，所以电路中安装了4只150kΩ/2W的电阻，如图2所示，当拔掉插头瞬间对安规X电容进行放电、泄电荷处理，保障用户的安全。
1.4软启动电路原理
         由于变频空调外机变频板中有多个滤波大电容，如果直接送电外机就会导致电容瞬间充电电流过大，使继电器触头拉弧严重，甚至造成空气断路器跳闸等现象。
          为了避免及改善其上电方式，减少上电大电流冲击，在电路中采用PTC(正温度系数热敏电阻)软启动方式，其工作原理如下:
     当外机板通过通讯电路接收到开机信息时，CPU的31脚输出高电平，如图2所示，进入ULN2003A反相器的4脚，经反相后从13脚输出低电平，由于继电器K2 -端接+12V，而另一端接了反相器的13脚，所以继电器K2线圈得电，触头闭合，L(火线)经EMI电路后串接了PTC1，经 K2触头后接BD2整流桥一端，另一端接N(零线)，由于是通过PTC1串接，常温下阻值一般为几十欧姆，有电流流过快速升温，阻值逐步变大到几十千欧姆，限制电流，这样给主滤波电容充电就不会因电流过大而导致异常，大约2秒~3秒后，CPU的37脚发出高电平送至ULN2003A反相器的5脚，经反相后从12脚输出低电平接到继电器K1- 端，而另一端接+12V，此时，K1触头闭合，把PTC1、K2触头短路，电源L(火线)经EMI电路后直接送到整流桥BD2--端，为电控板提供充沛的电力。
           通过先串接PTc1限电流供电再到大电流供电，起到了软启动功能，有效保障电路的安全平稳工作。
2、常见故障检修
          例1:一台格力2HP王者之尊柜式变频空调，用户反映空气带漏电保护器不定时跳闸。分析与检修:上门检修，用户描述，空气带漏电保护器不跳闸时机子制冷(热)一切正常，但是，会有不定时跳闸现象。空气带漏电保护器跳闸说明漏电或过电流保护，开制冷模式后机子运转正常，把温度调到最低，压缩机逐步升频，运行了半个小时，使用钳表测量运行电流大约在4.3A~8.0A左右，一切正常。以为空气带漏电保护器使用年限较长老化，更换了一个知名品牌的C16A的空气带漏电保护器后据用户反映跳闸比原来还频繁。
          再次上门检修，遇到这种使用正常，处于偶发或不定时跳闸的机子确实头痛，拆卸外机电控板检测器件未见异常，通过分析，该机子属于2014年安装的空调至今使用有9年时间，能引起空气带漏电保护器跳闸无非就是漏电或过电流保护，使用吹风机对着安规X电容C1、C2加热的同时，使用万用表测量外机变频板EMI电路L、N之间的阻值，发现阻值发生变化，说明有漏电现象，果断更换C1(1.0uF/275V)、c2(2.2uF/275V)后故障排除。用户使用半个月后回访，机子运转正常，空气带漏电保护器再也没有出现不定时跳闸现象。
         例2:一台格力2HP ，T迪柜式变频空调，用户反映碰触外机的金属部分有触电、麻手现象。分析与检修:上门检修，空调上电开机，使用验电笔碰触外机的二、三通截止阀发现氖泡微亮，说明电流泄漏量确实偏大。由于用户居住的是相对比较老旧的小区，外机就安装在阳台防盗网内，而且经常在附近晾晒衣物等，容易导致触电，开始以为地线不良，但细查后没有问题，断电、放电后，取下外机变频板，并对板上的EMI电路中的安规Y电容C5、C6、C3、C4进行更换后故障排除。
         由于机子使用时间长，尤其安装在一些腐蚀性强、潮湿环境中，变频板内的一些器件老化，绝缘能力变差，C5、C6、C3、C4这四个安规Y电容，承压大、工作环境恶劣，久而久之就会出现漏电流变大现象，遇到这种情况也需要果断更换这些安规γ电容。
         维修时要注意，有些师傅为了解决漏电流偏大问题，对这四个安规Y电容往往采用极端措施“一剪了之”，这是不行的，这样会导致共模干扰信号没法滤除，干扰变频板和市电，另外，更换这匹个电容一 定是安规电容，不能使用普通的电容替代;容量也要一致， 以达到包含要滤除共模干扰信号的频段范围。
          例3:一台格力2HP新御景风柜式变频空调，报U3故障。分析与检修:上门检修，电路参考图1所示上电开机，大约4分钟左右，内机显示屏报U3故障，压缩机不工作。U3表示直流母线电压跌落故障。
         断电、放电后测量直流母线电路的滤波电容整流桥正常，再次上电用手摸PTC1发烫，明显不正常，测量后发现继电器K1一直不吸合，导致线路一直串接PTC1，而压缩机启动时电流又较大流过PTC电流变大发热严重，阻值变大造成进入整流电路的电流变小，无法带动压缩机运转，电压迅速被拉低，所以有时报U3故障。
         在维修中遇到很多继电器触头烧蚀接触不良的现象，更换K1继电器建议使用知名品牌的产品，由于柜式空调工作电流较大，这样可以提高产品耐用性。
3、结语

         格力2HP柜式空调外机变频板GRJW843-A7电源输入电路中的防雷过压保护、EMI电路、放电电路、软启动电路在目前的变频空调电控板中具有一定的代表性，而且随着使用年限变长故障率越来越高，通过对各电路的分析，了解其工作原理，结合典型案例检修，图文并茂为广大工程技术人员检修、设计作参考、借鉴。