格力新凉之静KFR-35GW(35557 )FNDe-A3直流变频空调,由于产品性价比高是近些年销量比较好的一款空调器,随着使用年限变长,部分机器已陆续进入维修期,本文笔者把该机故障率比较高的通信电路与同行分享,以达到快速诊断、维修和减轻用户维修费用目的!通信电路原理通信电路是内外机通信单元通过各自的接线端子排所连接的火线(L)、通信线(S)与零线(N)采用半双工串行数据传输,从而实现对变频空调器的控制、保护等的电路。内机板通信电路及主要器件所在位置,如图1所示。
外机变频板通信电路及主要器件所在位置,如图2所示。
为了便于学习与分析其通信原理,笔者依据实际的内外机电控板的通信单元实绘出内外机通信电路原理图,如图3所示。
1.通信电路什么时候开始工作的
维修变频空调首先要了解其工作方式,例如通信电路是什么时候开始工作的?通过实测,本机上电后,内机电源继电器闭合送电到外机,外机电源继电器也闭合,内/外机电控板得电,各自的电源(开关电源)开始工作,产生内/外机电路所必须的直流电源,例如:内机板一般有+5V、+12V等电压;外机有+3.3V、+5V、+12V、+15V、+310V等电压。这些电压通过电源使各功能电路工作,此时虽然没有按下遥控器或应急启动按钮,但通信电路已工作,由于上电后内/外机需要进行数据地址、数据信息传输以及上电自检(如上电后对内机的摆风电机复位、外机的电子膨胀阀复位等),都需要传输相应的信号、地址数据流(目前常用16字节表示通信数据内容,包含内机地址、外机地址、内外机型号、运行模式、运行频率、设定温度、风机转速、冷凝温度排气温度、环境温度、保护状态、电压值、电流值等),通过二进制的高/低电平实现通信传输、识别与控制。所以说,变频空调只要一上电其通信电路就开始工作,为接下来的运行操作做好待机准备!
提示:机器如果上电后5min内无任何的反应(如开关机等),此时内/外机各自的电源继电器就会断电,通信电路停止工作,仅保留内机的开/关电源处于待机状态,从而降低机器的待机能耗,实现环保节能。
2.通信电路的工作方式
内/外机变频板上电后,其通信电路开始工作,工作方式是半双工串行通信(串行通信主要指内/外机在任意一时刻都只能单向通信),当内机向外机通信时,是内机发送外机接收;而当外机向内机通信则是外机发送内机接收,只有当一方向另外一方发送完毕另外一方才能进行发送,也就是收和发是单向的。基于变频空调控制要求,半双工通信已经满足运行需要,而不像一些电信交换机等设备需要高速传输,所以就会用到例如全双工之类的双向数据通信方式。
3.内机向外机发送信号的原理
(1)内机向外机发送高电平数据通信的变频空调上电后,内/外机电源继电器相继闭合,通信电路开始工作,如果此时由内机向外机发送信号,其原理如下:内机CPU的3脚发出含地址、内容等数据信息的高低电平方波通信脉冲,如图4所示,如果此时发出的是高电平通过示波器测量其幅值为4.62V,使用数字万用表直流挡测量则在0.7V~4.7V之间跳变,指针万用表直流挡测量则在3.0V~4.0V之间跳变(由于使用万用表直流挡来测量方波,以及不同品牌、类型万用表测量,数据偏差比较大属于正常现象)。通过电阻R35限流后加到NPN三极管Q12的基极(b),而发射极(e)接地,此时V..>0.7V,Q12工作,在集电极输出反向的波形,如图5所示。
此时,+5V直流电源经电阻R17,光耦U4,P785输入级发光二极管的阳极、阴极,Q12集电极(c)、发射极(e)直接接地,光耦器U4.工作,输入级发光通过光电传输使其输出级的光电三极管导通,为通信电路数据传输做好准备。变频空调器上电后,内/外机电源继电器相继闭合,从内机送电到外机,此时外机火线(L )经保险管FU101、电阻R1311.R1312降压限流、二极管D134半波整流、ZD134稳压管稳压以及电解电容C0520滤波后,得到56V的直流电压,而外机变频板CPU的题脚也同步发出方波脉冲,如医6所示。如果在高电平状态,则经电阻R1315.NPN三极管Q132(由于Vo->0.7V),使其c、e导通接地,+3.3V电压经R1316限流,光耦器U132(P785 )输入级的发光二极管导通,通过光电传输使其输出级的光电三极管也导通工作,这样56V电源经光耦器U132输出级到光耦器U131(P785 )输入级的发光二极管后,电流经电阻R138限流,保护二极管D133接到外机接线端的s端,通过内/外机连接线连接至内机接线端子排的S 端口,电流经保护二极管D1、限流电阻R18后,由于内机CPU的3脚是发送高电平,光耦器U4 (P785)工作后其输出级光电三极管导通,电流进入下一个光耦器U3( P785 )从而使其输入级导通,输入级的光电二极管通过零线(N)构成闭合的电流环路,再回到光耦器U131。
由于光耦器的输入级有电流流过,通过光电传输使其输出级接收端的光电三极管导通,从而+3.3V 经电阻R134、光耦输出级接地,此时光耦器输出级的集电极为低电平并经电阻R133连接至NPN三极管Q131的基极(b),Vo-.<0.7V,所以Q131不工作,+3.3V高电平经电阻R132.R131限流后直接接到外机CPU的④脚,所以该脚为高电平,也就是说内机CPU的多脚发送端送出高电平而外机CPU的④脚接收端也收到高电平,从而实现数据的通信,如图7所示(外机CPU的④脚接收到的方波数据信号)。
(2)内机向外机发送低电平数据通信的变频空调上电后,如果此时内机CPU的岛脚发出低电平方波脉冲,其通信电路的工作原理如CPU的3脚输出低电平,经电阻R35连接到NPN三极管Q12的基极(b)为低电平,Q12三极管V_<0.7V不工作,虽然+5V通过电阻R17连接到光耦器U4输入级发光二极管的阳极由于Q12不工作,其c.e极不导通,这样光耦器的阴极未能接地导致电流环路不通,所以此时Q12的集电极(c)为高电平,同理由于光耦器的输入级不导通输出级的光电三极管也不工作。
接下来从外机的电流环路开始分析,当外机电源的火线(L)经保险管FU101、电阻R1311、R1312限流,二极管D134半波整流、稳压管ZD134、滤波电容C0520后得到稳定的+56V直流电压,此时,外机cPU的国脚也同步送出低电平的方波脉冲,NPN型三极管Q132由于基极V.<0.7V不工作,+3.3V经电阻R1316接到光耦器U132,由于Q132不工作,所以导致光耦器输入级没有电流流过不导通。同理光耦器的输出级的光电三极管也截止,+56V的电流环路开路,导致下一级的光耦器U131不工作,此时+3.3V电压经电阻R134.R133限流后送高电平至NPN型三极管Q131的基极(b),由于V..>0.7V,Q131工作,c.e极导通,而e极接地,这样外机CPU的④脚经电阻R131后也接地(也就是接低电平), 所以得出内机CPU的多脚发送端送出低电平,外机CPU的④脚接收端也收到低电平,从而实现数据的通信。
二、通信电路故障检修
格力新凉之静KFR-35GW (35557 )FNDe -A3直流变频空调通信故障的频率比较高,本文结合笔者这些年的维修心得总结部分E6通信故障,供同行维修参考。E6通信故障维修前,首先要搞清楚机器正常状态下内机至外机供电流程内机待机流程 、待机唤醒流程、外机各指示灯状态代表含义等。
1.正常流程
(1)从内机到外机的供电流程
内外机电源供电原理图如图8所示,机器上电后,内机电源指示灯红灯点亮,通过保险管FU230给内机电路(CPU,ULN2003反相器等)供电,此时内机U2的③脚会输出-个高电平,送到U182反相器的③脚,从其对应的④脚输出低电平;而K-COMP继电器线圈的一端已接+12V,另一端接 U182的④脚(低电平),线圈得12V电压(由电生磁),继电器的触头闭合,电源L(火线)通过室内机的端口、连接线送到外机,为外机供电、启动等做好准备。
(2)内机待机流程
如果在3min内,机器还是处于待机状态,无任何开/关机等操作,电源指示灯红灯仍然点亮,此时,内机U2的③脚由高电平变为低电平,从U182反相器③脚输入,④脚输出高电平,这样K-COMP继电器线圈由于没有12V电压差,使其没有足够的吸力,触头在弹簧力作用下复位从而使触点断开,外机失电,这样仅内机电控板工作,外机不供电使机器的待机功率进一步减少 ,更节能!
(3)外机上电流程
如果空调上电后内机的电源继电器K-COMP闭合,送电到外机,通过热敏电阻RT1使外机开关电源得电,供电到各电路,从而使外机U1的③脚送出高电平进入U102反相器的⑦脚,从对应的反向①脚输出低电平,此时外机继电器线圈的一端接+12V,另一端通过反相器的①脚接地,线圈有12V电压差得电工作,K1触头闭合,流过的大电流为整流滤波电路、压缩机驱动模块、外风机等供电。正常时外机板的指示灯D2绿灯闪烁说明处于数据通信状态,灯灭说明外机板失电不工作。
(4)待机唤醒流程
空调待机超过3min的,如果按遥控或应急按钮启动时,内机U2的③脚马上发出高电平从U182反相器③脚输入,对应的④脚输出低电平,此时电源继电器K -COMP工作,通过内机端子排、连接线外机端 子排送电到外机,外机U1 的③脚也会送出高电平经U102反相器后从对应的①脚输出低电平,从而使外机的K1电源继电器得电工作,为驱动压缩机、外风机等负载提供电源。(5)外机板指示灯状态含义外机运转时指示灯D2绿灯闪烁、D1红灯和D3黄灯也闪烁,但是D2绿灯闪烁频率高,D1红灯和D3黄灯闪烁频率低,D1红灯闪烁两次D3 黄灯才闪烁一次。如果外机通信故障D1红灯和D2绿灯同步闪烁,D3灯熄灭。
如果按遥控关机或应急按钮关机1min后外机的电源继电器K1断开,由于此时内机电源继电器K-COMP仍然还在闭合,所以有供电到外机,使开关电源等工作,外机的待机指示灯D2绿灯闪烁,3min后内机电源继电器K-COMP失电,触头断开,外机指示灯D2熄灭,内机处于低功率待机状态,内机显示面板电源红灯点亮。
2.故障检修实例
例1:空调上电,内机面板数码温度窗口显示E6代码,旁边的电源指示灯由红变绿后亮/灭六次(秒)后,停(灭)三次(秒)并重复循环;遥控开机室内导风板打开、内风机运转,外机不工作。
分析检修:上门检查,空调上电,电源指示红灯点亮,开机后发现内机导风板以及内机送风正常,但外机不工作,且内机显示E6故障代码,而且电源指示灯由红色变为绿色同步开始闪烁,内机电源继电器K-COMP没有发出正常工作的动作声音。使用万用表的交流电压挡测量内机接线端子火线与零线之间的电压为0V,说明内机没有电压输出,导致外机侧由于没有供电,开关电源、各芯片等都不工作,从而造成内/外机没法通信,所以当内机检测无外机应答反馈信号(或者说外机没有收到内机的发送信号,具体由定义数据协议决定)后,发出E6故障码。内机与外机之间由于电源供电异常所引起的故障比较多,下面列举三种常见的故障原因,便于对应检修。
(1 )在实际检修过程中已经遇到多台机器,只要上电内机立刻显示E6故障码,而且旁边的电源指示灯由红变为绿灯且频闪(闪烁6次,停3s...,周而复始循环)。用万用表检测室内机接线端子火线与零线电压为0V,明显不正常。细查后发现室内机电源继电器K-COMP触头会动作但是触点不接触,一直处于断开状态导致没有送电到室外机,致使内机没有收到外机的应答反馈信号,从而引发一上电就出现E6故障码,更换继电器即可解决。
提示:检修中对需要更换继电器的,笔者建议使用合资品牌的产品以提高其稳定性与耐用程度,例如欧姆龙、三菱等。
(2)空调上电内机立刻显示E6故障码,而且旁边的电源指示灯变为绿灯目频闪,上电瞬间听不见内机电源继电器触头吸合的声音。用万用表测量继电器线圈的两端没有12V电压差;测量线圈+12V端与板子直流接地端有12V,说明线圈开路或控制异常;测量线圈阻值正常;测量内机CPU的③脚输出电压为0V,当握持的表笔测试力度大一点继电器可以工作,用放大镜观察发现此贴片CPU引脚有虚焊现象。为防止其他引脚再发生类似故障,使用烙铁对所有引脚都补焊即可。
(3)空调上电内机马上显示E6故障码,且旁边的电源指示灯变为绿灯频闪,上电瞬间能清晰听见内机电源继电器K- COMP触头动作声音,用万用表测量内机接线端子火线与零线之间有AC220V电压,细查连接线也没有破损,外机端子接线排3(火线)与N1(零线)之间也有AC220V电压,但是外机变频板指示灯不亮。该故障原因是热敏电阻RT1断路导致外机变频板没有电压,所以开关电源不工作,无电压输出,只需更换RT1即可。提示:从维修多台的变频空调总结经验,一些中低端机烧坏此热敏电阻的情况比较常见,维修中遇到此类故障要注意检修方法和故障现象,提高诊断、维修效率。
例2:空调有时使用正常,有时一上电就报E6故障码,有时使用过程中突然报E6故障,外机停机。
分析检修:上门检修,开机一切正常,测量电压也正常,但一会后空调外机不工作,内机报E6故障码。用万用表测量内机电源接线端子火线与零线之间有AC223V电压,正常。爬到外机安装处测量外机的接线端子排3(火线)与N1(零线)之间只有AC70V电压,明显不正常,断开其中的一根线再次测量也是AC70V,由此可以确定是内外机连接线问题。回到空调房间,业主描述该机出现E6故障没什么规律,但是天气突变就很容易出现,且此故障频率越来越高,使用万用表测量内外机N (零线)-N1(零线)阻值,居然有几百欧姆,明显异常,割开包扎带从内机往外机逐段检查,发现由于连接线不够长所以之前的安装师傅驳接过一段,打开驳接口发现已经长满铜绿严重影响导通能力。以防后患经业主同意后对内外机连接线使用4x1.5mm?电缆整根更换,故障排除。
例3:空调上电,内机面板电源指示红灯亮,按下遥控器开机面板的数码窗口有温度显示、电源指示灯变为绿色,大约5s后提示为E6故障码,而且绿色的运行指示灯闪烁,内风机运转,但外机不分析检修:导致此故障的原因比较多,以下两例是笔者实修中所遇最多的两种情况。
检修1:使用万用表测量内机接线端子火线与零线之间有AC220V电压,信号线与零线之间没有直流电压,说明通信线环路有问题。爬到外机安装处打开顶盖发现外机变频板D2绿色指示灯一直亮但不闪烁, 说明外机通信电路不工作(正常工作时D2指示灯是闪烁状态)。测量外机变频板通信电路的限流降压电阻R1311 (与保险管FU101连接端处)与零线之间有AC220V电压而R1311另一端与零线之间无电压( 正常时应有190V左右),说明电阻R1311开路导致通信环路供电异常而报出E6故障。将R1311将R1311更换为13k.2/2W的限流电阻后上电开机,一切正常。
提示:电阻R1312开路也会出现此故障。
检修2:用指针式万用表测量内机接线端子火线与零线之间有AC220V;测量信号线与零线之间有53V~55V且轻微摆动的直流电压,如图9所示,明显不正常。正常应该在23V~31V间摆动的电压,细查后发现内机板限流电阻R18引脚虚焊开路,导致此故障。提示:如果二极管D1开路损坏也会导致此故障。
例4:空调上电,内机面板显示E6故障码,运行指示绿灯闪烁。
分析检修:导致该故障的原因比较多,下面介绍最常见的两种。
检修1:上电开机显示E6,外机不工作,用指针式万用表直流电压挡测量内机接线端子信号线与零线之间仅有2V稳定的直流电压(正常电压在23V~31V之间),如图10所示。
什么原因导致通信电压过低?测量降压电阻R1311.R1312上的电压,正常;测量整流二极管D134、稳压二极管ZD134 (稳压管的稳定电压值为56V),正常。测量光耦器U132输入侧的阴极端工作电压在0.6V~1.2V之间跳变,如图11所示,说明外机U1的孙脚有发送通信数据流(光耦器有输入,但是没有输出),判定光耦器有问题。更换P785后故障排除,测量内机接线端子信号线与零线之间恢复有23V~31V的跳变电压。
检修2:上电开机,内机面板显示窗口显示E6,电源指示绿色灯闪烁,外机不工作。
用指针式万用表测量内机接线端子信号线与零线之间有23V~31V的直流跳变电压,如图12所示,正常,但为什么还显示E6但外机不工作呢?此故障具有比较大的隐蔽性,往往通过表面测量数据很容易误判,而且测量供电环路其余电压也一切正常。遇到这类机器测量数据都无异常时则需考虑数据接收端电路,测量外机U1的④脚接收端电压为0V,明显不正常。继续往前查,三极管Q131的基极有0.7V电压,而正常时应该为跳变电压,现在基极有0.7V电压就会导致Q131的V->0.7V而导通,从而把U1的④脚电压拉低置低电平。继续往前查发现光耦器U131输出侧的集电极电压为稳定的0.9V, 如图13所示,因此判断光耦器或者电阻R135有问题。
细查后,测量电阻R135阻值仅为82, 这会导致通信环路电流从此电阻流过,而U131输入侧由于流入电流小而导致光耦输入侧内部发光二极管不能发光工作,致使外机板无法接收通信数据,所以报E6故障。更换R135(2.2k/0.5W)后,故障修复。
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