目前变频空调器室内机、室外机电脑板采用的电源电路有两种: 一种是变压器降压、线性稳压电源电路,另一种是开关电源型稳压电源电路。
1.线性稳压电源

       变频空调器采用的典型线性稳压电源如图1所示。

(1)电路分析
       空调器通上220V市电电压后,该电压经线路滤波器滤波,加到变压器T1的初级绕组,利用T1降压,从它的次级绕组输出15V (与市电电压高低有关)左右的交流电压。该电压通过VD1~VD4桥式整流、C1滤波产生22V左右的直流电压。该电压经三端稳压器IC1(7812)稳压、C2滤波获得12V直流电压,不仅为继电器、步进电机等供电,而且通过三端稳压器IC2 (7805)稳压、C3滤波获得5V直流电压,为微处理器(CPU)、操作键电路、指示灯等供电。
(2)典型故障
       变压器T1初级绕组内部的温度熔断器熔断,使TI不能输出5V左右的交流电压,滤波电容CI两端也就不能形成22V直流电压,因此C2、C3两端也就无法形成12V和5V的直流电压,负载电路不能工作,产生整机不工作的故障。T1内的温度熔断器熔断,有时是由于整流管VD1~VD4或滤波电容C1击穿,使T1的绕组因过流发热所致。
       12V稳压器IC1异常或滤波电容C2击穿,使IC1进入过热保护状态后,IC1 不能输出12V电压或输出电压过低,导致驱动电路不工作,产生压缩机、风扇电机不运转的故障。
        5V稳压器IC2异常或滤波电容C3击穿,使IC2进入过热保护状态后,IC2不能输出5V电压或输出电压过低,导致微处理器、操作显示电路不工作,产生整机不工作的故障。CI、C3容量不足会使5V供电的纹波较大,产生徽处理器不工作或工作紊乱等故障。
        (3)故障检测
        怀疑变压器T1异常时,可采用电压测量法和电阻测量法进行确认。首先,用万用表的交流电压挡测T1的初级绕组有220V市电电压,而它的次级绕组没有15V左右的交流电压,则说明T1的绕组开路。断电后,用万用表的电阻挡测T1的初级绕组的阻值,若阻值为无穷大,则说明T1的初级绕组开路。
        怀疑滤波电容C1~C3异常时,可采用电阻测量法或代换法进行判断。
        怀疑12V稳压器IC1异常时,可通过电压法和开路法进行判断。测C2两端电压低于12V较多,而C1两端电压正常,说明IC1或其负载异常。断电后,脱开IC1的输出端后,测输出端电压仍低,则说明IC1损坏;若电压恢复到12V,则说明C2或其负载异常。将IC1的输出端引脚补焊后,再检查C2是否正常,若正常,则通过断开负载的12V供电,测C2两端电压是否恢复正常,确认故障部位。
        怀疑5V稳压器IC2异常时的检测方法与IC1的方法相同。
       方法与技巧:有时IC1、IC2 发生内阻大故障(带载能力差故障)时,会出现稳压器空载电压正常,而接上负载时输出电压下降的现象,这与负载过流引起输出电压下降相似,给缺乏维修经验的维修人员对故障的判断带来困难,不仅浪费了维修时间,还可能会影响维修人员的声誉。对于这种故障,除了采用正常的稳压器代换检查,也可通过测量负载电流的方法进行判断。测量电流时,断开稳压器输出端与负载的线路,将万用表置于直流电流挡后,再将两个表笔串入供电回路中,若电流随电压降低而减小,说明稳压器内阻大;若电流随电压下降而增大,说明负载过流,需要检查负载电路。
       注意:若采用指针式万用表测电流时,要将黑表笔接负载侧,红表笔接稳压器输出侧,以免接错表笔,引起表针反偏转,甚至可能会将表针打弯或损坏万用表的表头。而采用数字式万用表测量电流时无需注意表笔的极性,直接测量即可。
2.开关电源
        由于线性稳压电源电路市电范围小、工作效率低,所以目前许多变频空调器采用效率高、体积小的开关电源。变频空调器采用的开关电源虽然都属于并联型变压器耦合型开关电源,但从激励方式可分为自激式和他激式两种。
(1)自激式开关电源
       变频空调器采用的并联型自激式开关电源多采用分立元器件构成,如图2所示。

        1)功率变换
        市电电压经整流堆vD1桥式整流、CI 滤波后产生300V直流电压。该电压一路通过开关变压器T1的初级绕组P1为开关管VT1供电,另一路通过启动电阻R1限流后为VTI的b极提供启动电压,于是VTI导通,它的c极电流使P1绕组产生上正、下负的电动势,正反馈绕组P2感应出上正、下负的脉冲电压,通过R2、C2、 VT1 构成回路,使VT1因正反馈雪崩过程迅速进入饱和导通状态。开关管VT1导通期间,由于T1次级绕组所接的整流管反偏截止,所以T1开始存储能量。由于VTl饱和后,它的c极电流不再增大,因电感中的电流不能突变,所以TI的绕组Pl1产生反相的电动势,致使P2相应产生反相的电动势。该电动势通过R2、c2使VT1迅速截止。VT1截止后,T1存储的能量经整流、滤波后向负载释放,随着T1存储的能量释放到一定的时候,T1各个绕组产生反相电动势,于是P2绕组产生的脉冲电压经R2、C2再次使VT1进入饱和导通状态,形成自激振荡。开关管VT1工作在自激振荡状态后,T1的次级绕组P3产生的脉冲电压经VD4整流、C4滤波,产生12V直流电压。该电压不仅为继电器、步进电机供电,而且经三端稳压器IC1 (LM7805)稳压、C6滤波获得5V直流电压,为CPU、操作键、指示灯等电路供电。
        由于开关管VT1的负载开关变压器T1是感性元件,所以VTI截止瞬间,T1的初级绕组P1会在VT1的c极上产生较高的脉冲电压,该脉冲电压的尖峰值较大,容易导致VTl过压损坏。为了避免这种危害,在P1两端并联的VD3、R3、C5组成尖峰脉冲吸收回路。该电路在VT1截止瞬间将尖峰脉冲有效地吸收,从而避免了VT1过压损坏。
        2)稳压控制
       当市电电压升高或负载变轻,引起开关变压器T1各个绕组产生的脉冲电压升高时,绕组P2升高的脉冲电压经VD2整流、滤波电容C3滤波获得的取样电压(负压)相应升高,使稳压管zD1击穿导通加强,为开关管VT1的b极提供负电压,VT1 截止,致使VTI导通时间缩短,T1存储的能量下降,开关电源输出电压下降到正常值,实现稳压控制。反之,稳压控制过程相反。
       提示:该开关电源的稳压控制电路通过 T1的绕组P2得到取样电压,所以该误差取样方式属于间接取样方式。
       注意:此类取样方 式的稳压控制响应速度慢, 空载时输出电压会略高于正常值。检修时要注意,以免误判。
       3)典型故障
       若整流堆VD1、滤波电容C1、开关管VT1击穿,会导致市电输入回路的熔断器F1过流熔断的故障;启动电阻R1开路,会导致VT1因无启动电压而截止,开关电源无电压输出的故障;正反馈回路的R2、C2开路,会导致VT1因无正反馈脉冲不能进入振荡状态,开关电源无电压输出的故障;若整流管VD4击穿,会使VT1因激励脉冲不足导致开关电源处于弱振状态,产生输出电压低、开关变压器有高频叫声的故障;若尖峰吸收回路的VD3、C5击穿,使绕组P1被短路,则导致绕组P2不能形成正反馈脉冲,VT1 不能进入振荡状态,开关电源无电压输出的故障;而D3、C5、R3开路则容易导致VT1过压损坏。
       注意:开关管 VT1未起振时,滤波电容C1会在切断市电后仍然存储一定的电压,维修前要将它存储的电压放掉,以免被电击或扩大故障。
       误差取样电路的滤波电容C3损坏后,产生的故障主要有: 一是引起负载元件过压损坏,二是开机初期有 “吱吱”声且输出电压低,三是引起VTI等元器件损坏。 为了防止误判,C3应采用代换检查法。同样,若整流管VD2异常,会使C3两端不能获得正常的取样电压。另外,ZD1异常不能为VT1的b极提供正常的负载电压,也会产生以上故障。
       注意:由于C3多临近散热片, 所以C3会因长期过热而极易损坏, 因此更换电容时应避开散热片。
       4)故障检测
       熔断器熔断故障:检修该故障时,首先将数字式万用表置于“二极管”挡或将指针式万用表置于Rxl挡,在路测开关管的c、e极间的阻值,若阻值过小,说明开关管vT1或滤波电容C1击穿。此时,接着测VTl的b极对c极的阻值是否也过小,若是,说明VT1击穿,否则说明C1击穿。若测量VTI的c、e极间阻值正常,说明VT1和C1正常,整流堆VD1有二极管击穿,用万用表在路测VD1的每个整流管的正、反向电阻的阻值就可以确认。
       提示:开关管 VT1击穿后,必须要检查误差取样电路的C3、VD2、ZD1和尖峰脉冲吸收回路的R3、C5、 D3是否正常,以免更换后的开关管再次击穿。
        熔断器正常,但开关电源无电压输出:检修该故障时,先听开关变压器T1有无高频叫若没有叫声,多是因为开关电源没有起振所致。此时,测开关管VTI的b极电压,若没有0.6V电压,检查R3是否开路、VT1的be结是否击穿;若VT1的b极有0.6V电压,应检查R2、C2和T1若T1有高频叫声,说明开关电源已起振,但振荡频率较低,此时,主要检查二极管VD4、VD3是否击穿,电容C5、C4是否漏电,C2、R2是否开路或变值。开关电源输出电压低故障:检修该故障时,主要测稳压管ZD1、电容C2和C3,以及电阻R2是否正常。ZD1和R2是否正常可通过在路测量阻值进行确认,C2、C3是否正常可通过测量容量值或采用代换法来确认。
(2)他激式开关电源
        开关电源电脑板采用的他激式开关电源多以TOP系列电源模块(IC1) 为核心构成,如图3所示。


         IC1由开关管(大功率型场效应管)和控制电路两部分构成,控制电路无需外接定时元件就可以产生振荡脉冲,不仅简化了电路结构,而且提高了开关电源的稳定性、可靠性。
         1)功率变换
        220V市电电压通过整流堆VD1桥式整流、C1滤波产生330V直流电压。该电压经开关变压器T1初级绕组P1加到IC1 (TOP系列模块)的供电端D,不仅为它内部的开关管供电,而且使其内部的控制电路开始工作。控制电路工作后,由其产生的激励脉冲信号使开关管工作在开关状态。VD4、ZD1用来限制尖峰脉冲的幅度,以免IC1内的开关管被过高的尖峰脉冲击穿。
          开关电源工作后,开关变压器T1的P3绕组输出脉冲电压,经VD3整流、C3滤波产生12V直流电压,再通过IC4产生5V直流电压,为相应的负载供电。而P2绕组输出的脉冲电压经VD2整流、C2滤波获得的电压为光电耦合器IC2内的光敏管供电。
         2)稳压控制
        当市电升高或负载变轻引起开关电源输出的电压升高时,滤波电容C3两端升高的电压经R1使光电耦合器IC2①脚输入的电压升高,同时该电压经R2、R3组成的取样电路取样,产生的取样电压超过2.5V。该电压经三端误差放大器IC3放大后,使IC2②脚电位下降,IC2内的发光管因导通电压升高而发光强度增大,致使IC2内的光敏管因受光加强而导通加强,此时IC2③脚输出的电压增大,为IC1的控制信号输入端C提供的控制电压增大,经IC1内的控制电路处理后,开关管的导通时间缩短,输出端电压下降到规定值。当输出端电压下降时,稳压控制过程相反。
        提示:由于此类误差取样、放大方式是利用光电耦合器将误差取样放大和脉宽控制电路隔离,因此稳压控制性能好,空载时电压也会稳定不变。
        3)软启动控制
        光电耦合器IC2②脚外接的C6是软启动电容。开机瞬间,由于C6需要充电,在它充电过程中,IC2②脚电位由低逐渐升高到正常值,使它内部的光敏管导通程度由强逐渐下降到正常,为IC1③脚提供的电压也是由大逐渐降低到正常,使开关管导通时间由短逐渐延长到正常,避免了开关管在开机瞬间因过激励而损坏,从而实现软启动控制。
        4)典型故障
        若整流堆VD1、滤波电容C1、电源模块IC1内的开关管击穿,会导致市电输入回路的熔断器F1过流熔断; VD2、C2、光电耦合器IC2、误差放大器IC3、电阻R1或R2异常,不能为IC1的c端提供误差取样信号,使开关管导通时间延长,开关电源输出电压升高,引起开关管击穿或IC1内的保护电路动作;软启动电容C6开路后,可能会导致IC1内的开关管在开机瞬间损坏,而C6短路或漏电,使IC2为IC1提供的控制电压增大,导致开关管导通时间缩短,产生开关电源输出电压过低的故障。
        5)故障检修
       开关电源无电压输出且熔断器熔断的故障检修方法与分立元器件构成的开关电源相同。开关电源输出电压低的故障:检修该故障时,主要检查电源模块IC1、整流管VD3是否工作正常。
       提示:若IC1的表面有裂痕,还应检查C2、VD2、VD4、ZD1、R2、IC3、 IC2和T1是否正常,以免更换后的电源模块再次损坏。
       无电压输出或输出电压低且波动:该故障主要检查整流管VD3、滤波电容C3、误差放大器IC3、光电耦合器IC2,以及电阻R2、R3是否正常。R2、R3是否正常可通过测量其阻值进行确认,而IC1~IC3最好采用代换法进行确认。