2、滤波电路
室外机接线端.上的火线,经过保险丝,FU101, 在经过电感线圈L101,到达RT1这个电阻的左端,经过RT1这个热敏电阻,到达整流桥的AC的一个输入端,室外机接线排的零线,通过电感L101,到达整流桥AC的另外一一个输入端。CPU 得电以后,如果空调没有故障,发出指令控制K1这个继电器闭合,短路RT1,RT1这个电阻就失去作用。FU101为延时保险丝,可以防止电控器的长时间过流或短路,同时又可在输入电压过高时,与RV3压敏防爆电阻一起保护后续电路免受高压冲击而损坏。RV2,TVS2共同组成防雷击保护电路。C100、L101、C102 组成有效的电磁干扰滤波器,该滤波器有双向作用,即能吸收电网对电控器的干扰,也能阻止电控器本身的谐波进入电网。
3、整流PFC电路
整流,PFC电路的作用就是把交流的220V 的变成DC +310V左右的直流电,为IPM模块和开关电源提供直流电压;由于室外机电路板开关电源器件的存在,电路中的电流相对于供电电压的相位发生畸变,造成电路中的谐波电流的成分变大,功率因数降低。PFC电路的主要的作,用就是降低谐波成分提高功率因数,使空调电控系统能够满足国家的有关认证(123)。
PFC工作原理:简单的说就是控制Z1这个场效应管一会导通,一会截止,当压缩机的频率比较高的时候(此时压缩机的功率比较多)场效应管Z1导通的时间就比较长,AG220 的交流电经过G1这个整流桥,由电抗经过场效应管Z1到地,电能就储存在电抗里面,当场效应管Z1截止的时候,电抗的电能经过D203 这个二极管给C0203, C0202这2个电解电容充电,P点的电压就比较高了。
当压缩机的频率比较低的时候(此时压缩机的功率比较小,场效应管Z1导通的时间就比较短,AG220 的交流电经过G1这个整流桥,由电抗经过场效应管Z1到地,电能就储存在电抗里面(由于场效应管导通的时间比较短,电抗储存的电能就比较小当场效应管Z1截止的时候,电抗的电能经过D203 这个二极管给C0203, cO202这2个电解电容充电。有的朋友会问了,在PFC 这个电路中,为什么接一一个 U205(IR4427)这个芯片那?在这款空调中用的CPU的工作电压是5V的,这个CPU输出的高电平是+5V,这个电压是不能直接驱动Z1这个场效应管导通的,IR4427 这个芯片简单的说就是把小信号放大成一个大的信号的一个芯片,它里面有两个功能一样的通道(A, B), CPU的第85号引脚输出的控制信号(高电平是+5v)由IR4427这个芯片的2, 4输入,由5, 7输出放大后的信号(高电平是+15v来驱动场效应管导通和断开。有示波器的朋友可以测-下IR4427 的2脚是-一个脉冲宽度不断变化的脉冲调制波。
4、母线电路保护
母线保护电路的作用:实时的检测,直流侧电压的高低,当电压过高或者过低时,停止空调工作,以保护空调的安全。该电路的原理图如下:
P点的电压经过R201和R203分压之后,加主芯片U1的第2号引脚,主芯片(U1)2号引脚电压的高低,和P点的直流电压高低成正比,P点的电压越高,2脚的电压就越高,反之就越低。该电路有问题会报PL,PH故障(直流母线电压过低或者过高),你比如电阻R201开路,CPU的2号引脚得不到电压,空调就报PL故障。
5、过流保护电路
过流保护电路的作用:实时的监测空调的总电流,当电流过大时自动的停机,从而保护空调。该部分的原理图如下:
当空调开始工作的时候,在RS226这个电阻的上端PFC这一点就会产生一个负的压降,整机的电流越大,该点的电压就越高,经过U204B这个放大器放大以启加到CPU的第4号引脚,电流越大该点的电压就越低。U204B这个放大器是同相输入接法,放大倍数为U0= (1+R522/R219) UPFC+2.5。
6、温度检测电路
室外温度采集电路
随温度变化的室外机温度传感器(负温度系数的热敏电阻R25=15k), R804的限流,R803的分压,C804的滤波,加到芯片的U1的第22脚,芯片根据22脚的电压的不同就可以知道此时室外温度。
R25=15k+1% B25-50=3950 NTC热敏电阻阻值温度RT计算
盘管温度采集电路
随温度变化的室外机盘管传感器(负温度系数的热敏电阻R25=20k), R802 的限流,R801 的分压,加到芯片的U1的第21脚,芯片根据73脚的电压的不同就可以知道此时盘管温度。
R25=20k士1% B25-50=3950 NTC热RT计算表
感温包的阻值随温度的变化而变化;温度不同,阻值不同,如下图:
7、输出电路
RT1电阻即正温度系数热敏电阻,阻值随温度上升而上升,它与室外机主控继电器触点并联(K1)。室外机初次通电,主控继电器(K1)因无工作电压触点断开,交流220V电压通过RT1电阻经过PFC电路对滤波电容充电,RT1电阻通过电流时由于温度上升阻值也逐渐变大,从而限制充电电流,防止由于电流过大造成空调器插头与插座间打火。在室外机供电正常后,主芯片的73号引脚输出高电平,经过反相驱动器(U102), 从芯片12脚输出低电平,+12V 的直流电经过K1的线圈到芯片(U102)的12脚控制主控继电器(K1)触点吸合,RT1电阻便不起作用。
8、四通阀控制电路
主芯片(U1)的72脚输出高电平,经过反向驱动器(U102) 在相应的10脚输出低电平,控制K4继电器闭合,四通阀开始工作。
9、风机控制电路
主芯片(U1)的69脚输出高电平,经过反向驱动器(U102)在相应的14脚输出低电平,控制K2继电器闭合,室外风机得电开始工作; C731是风机启动电容。
10、开关电源电路
(1)什么是开关电源
开关电源就是通过控制电路中开关管进行导通与截止。将直流电转化为高频的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一-组或多组电压,这就是开关电源。
(2)开关电源的工作原理a、交流电源输入经整流滤波成直流;b、通过高频PWM (脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;c、开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;d、输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,)控制PWM 占空比,以达到稳定输出的目的。
(3) P1207P65简介P1207P65列产品是用于开关电源的电源IC, 该芯片内部包含功率MOSFET和电流模式型PWM控制器。< 待机功率通过PWM操作之间的自动切换来实现在轻负载条件下正常工作和突发振荡。产品实现了具有少量外部元件的高性价比电源系统。
(4)P1207P65的封装
(5)P1207P65的引脚
VCC脚:该脚是芯片的供电引脚和输出过压保护输入引脚。RC脚:斜波补偿,格力该款空调的这个引脚接电源,该功能没有用。B0脚:该芯片引脚是过欠压保护引脚,当该脚的电压大于4. 0V时,该芯片保护。该芯片为0V时,该芯片也不能工作。FB脚:反馈控制脚/过载保护脚。D脚:功率MOS管的漏极OPP脚:功率保护引脚,该空调这个引脚没有用,直接接电源。
11、开关电源工作原理
220V的交流电经过整流,PFC 电路C0203 ,C0202滤波以后产生的+350V左右的直流电,由P1027P65的第5脚输入,在内部电路控制下向该芯片1脚外接电容C121,充电,当P127P65这个芯片1脚外接的电容C121电压达到+8. 5V左右时,芯片内部控制电路产生脉宽调制信号井驱动MOSFET管工作,当P102P65这个芯片1脚外接的电容C121电压达到+8.5V左右时,该芯片的内部控制电路不在给C121 这个电容充电,变压器3-4产生的交流电经过D122整流,给电容C121充电。
变压器6-7脚输出的交流电经过D124整流C125,C1217 滤波以后得到+15V的直流电。供后面的IPM模块和PFC驱动芯片用。V变压器5-6脚输出的交流电经过D125 整流C1211, C102 滤波以后得到+12V的直流电。变压器7-8脚输出的交流电经过D123整流C1210,C1220, C1, C0204滤波以后得到+5V的直流电。
+15V和+5V的直流电经过R149,R121,R142, R147,R146电阻分压后,获得取样电压后,将与U125中的2.5V基准电压进行比较并输出误差电压,然后通过光耦改变P1207P65的第4号引脚电流的大小,该引脚电流在再通过P1207P65芯片内部的电路改变驱动MOSFET管占空比大小来调节输出电压+15V的大小,使其保持不变。
电路中设计了阻断二极管D121、 电容C1214、电阻R141,R143,R144, R145 组成的缓冲保护网络。该网络在正常工作时,D121.上的损耗很小,漏磁能量主要由R141, R143, R144, R145承担;而在启动或过载时,D121即会限制内部MOSFET的漏极电压,以使其总是处于700V以下。
12、室内和室外机通信电路
在实际的变频空调器维修当中,通讯故障是一种常见的电路故障,当这部分电路出现问题时,空调器的各种控制指令无法在室内机和室外机之间传送,空调就会保护,该款空调就会在室内机的显示屏显示故障"E6”。通信电路的原理图如下:
(1)室内机和室外机通信的简介
变频空调器一般采用单通道半双工异步串行通讯方式,室内机与室外机之间通过以二进制编码形式组成的数据组进行各种数据信号的传递,卞面以国内某一款变频空调器为例, 给大家看一下, 室内机给室外机发送什么数据,室外机有给室内机发送了那些数据。室内机和室外机间的通讯数据都是由16 个字节组成,每个字节由一组8位二进制编码构成,进行通讯时,先发送一个开始码的字节, 然后依次发送第1~16字节数据信息,最后发送-一个结束码字节,至此完成一次通讯。每组通讯数据的内容如下表:
(2)室内机和室外机通信的原理图分析
大家看到上面的数据那么多,就晕乎了,其实那,单片机最终会把这些数据转换成1和0这个数值发送给对方,1对应的就是高电平(如果是+5V的单片机,高电平就是+5V; +3. 3V的单片机,高电平就是+3. 3V;低电平是0V; 由于空调室内机与室外机的安装的距离比较远,室内和室外机的2个芯片的供电电压都不是很高,如果两个芯片之间的通信直接相连的话,电压衰减的很厉害,有时候室内机发送的数据,外机无法识别,因此必须提高通信电路中的电压,以增强通信信号的强度,该款空调的通信电压设计的是+56V,由室外机产生;看-下这个电压是如何产生的:
室内机交流220V经D134半波整流,R1312, R1311 分压、限流,R136 分流后,在经过稳压二极管ZD134稳压,再经C0520滤波后,在ZD134的上点得到一个稳定+56V的直流电,为通信的环路提供稳定电压。D134 半波整流,cO520平滑滤波,R1312, R1311电阻分压、限流,R136电阻分流,ZD134是56V的稳压二极管。
通讯原理:室内机向室外机发送通信信号,经过室内机和室外机的连接线到达外机,过一段时间就会把外机的一些数据通过信号线传达给室内机,这样双方就建立了友好的通信:当连续的一段时间,室内机发出的信号,室外机没有给它回应,则产生通信故障,空调停机保护,在室内机的显示屏显示故障代码“"E6”。单片机芯片最终会把这些数据转换成1和0)这个数值发送给对方,1对应的就是高电平(如果是+5V的单片机,高电平就是+5V; +3. 3V的单片机高电平就是+3. 3V;低电平是0V)。
下面我们看一下室内机如何给室外机发送一个数值1 (也就是我们说的高电平):
当通信处于室内发送、室外接收时,室外主芯片的第61号引脚输出高电平,室外发送光耦U132始终导通,室内主芯片发送引脚发送高电平“1”,室内发送光耦导通,整个通信环路中就有电流流过,室外机U131光耦就导通,室外机主芯片的第60号引脚就得到了一个高电平:
室内机如何给室外机发送一个数值0 (也就是我们说的低电平) :
当通信处于室内发送、室外接收时,室外主芯片的第61号引脚输出高电平,室外发送光耦U132始终导通,室内主芯片的发送引脚发送低电平“0”, 室内发送光耦截止,整个通信环路中就没有电流流过,室外机U131这个光耦就截止了,室外机主芯片的第60号引脚就得到了一个低电平0。
室外机如何给室内机发送一个数值1 ( 也就是我们说的高当通信处于室外发送、室内机接收时,室内机主芯片的发送引脚输出高电平,室内机发送光耦始终导通,室外机主芯片的61号引脚发送高电平“1”,
室外机发送光耦U132导通,整个通信环路中就有电流流过,室内机的接收光耦就导通,室内机主芯片的接收引|脚就得到了一个高电平1。
室外机如何给室外机发送一个数值◎(也就是我们说的低电平):当通信处于室外发送、室内机接收时,室内机主芯片的发送引脚输出高电平,室内机发送光耦始终导通,室外机主芯片的61号引脚发送低电平“0”, 室外机发送光耦U132截止,整个通信环路中就没有电流流过,室内机这个光耦就截止了,室内机主芯片的接收引脚就得到了一个低电平0。
13、IPM模块和压缩机位置检测电路
IPM模块电路的作用就是把+310V左右的直流电,逆变成频率可变的电,从IPM 模块的U, V, W输出到压缩机,来控制压缩机的转速,从而来达到快速制冷和制热的目的;压缩机位置检测电路,通过实时检测压缩机转子的位置,把这个位置信息实时的告诉CPU, CPU根据这个位置,发出6路的驱动信号,控制压缩机连续的运行。
(1)IPM模块的简介
该款空调采用的是飞兆半导体公司推出了新--代的智能功率模块IGCM15F60GA,该IPM模块具备以下几个方面的优点:1.内含驱动电路,保证IGBT 最佳驱动条件;2.内含过电流保护(0C) 短路保护(SC)3.内含驱动电源欠压保护(UV)4.内含低损耗IGBT 和续流二极管;5.信号输入端兼容3. 3/5VCMOS/LSTTL电平:6.宽的输入电压范围;7.内含过热保护;8.内含故障输出(Fo向外部输出故障信号,当下桥臂OC、 UV保护动作时,通过向控制智能功率模块的微处理器输出故障信号,实现系统保护。
(2)IPM模块的内部结构和引脚定义
(3)实物图
(4)模块的内部结构和引脚定义如下
(5)IPM的讲解
IPM模块的第7,8, 9, 10,11,12是IPM6路控制引脚输入,主芯片U1的99, 97, 95, 98, 96, 94输出的六路控制PWM信号,经过电阻限流,电容滤波以后,由IPM模块的7,8,9, 10,11, 12这个六个引脚进入模块的内部,IPM模块内部由6只IGBT 构成的具有上下桥臂的三相桥式电路,根据主芯片U1送来的驱动信号按顺序和时序轮流导通,实行对直流电压进行斩波,调制成压缩机运转所需的电源,再经IPM模块的22, 21,20 (U、 V、W)这三个输出端输出,加到压缩机电动机端子.上,使压缩机按照设定要求,进行变频调速。IPM模块的13这个引脚是模块的电源引脚,开关电源输出的+15V的电压经过C127滤波加到这个引脚上。IPM 模块自身具有短路,过流、过热、欠压保护等功能,一旦IPM有短路,过流、过热、欠压这些情况时自身实行保护,则通过IPM 模块的第14号引脚输出一个低电平保护信号给主芯片U1的93号引脚,主芯片收到这个故障信息后,U1 停止6路控制信号输出,从而保护IPM模块的安全;保护信号的波形如下:
在IPM模块下桥臂三个发射集分别接了三个很小的无感电阻RS302, RS303, RS304, 当某-一个电桥臂 导通时,就会在相应的电阻上得到-一个反应该相电流的一一个正比例系数的电压值,该电压值经过集成运算放大器,运放输出的电压兵分2路,-路经过R621, R622 这2个电阻分压以后,加到IPM模块的15脚,如果某一相的电流过大, IPM 模块15脚的电压大于0.5V时, IPM 模块就保护了;另一路加到主芯片U1的相应的检测引脚,如果某一相的电流过大, 主芯片U1就不输出控制信号,模块停止工作,从而保护模块的安全。
IPM模块的1,2; 3,4; 5,6 这个6个引脚外面接的是3组自举电路,电压自举,就是利用电路自身产生比输入电压更高的电压,其原理就是利用电容两端电压瞬间不能突变的特点,来改变某一点的瞬时电压。
14、压缩机位置检测电路
由于该空调采用的压缩机是直流的电机,CPU 需要实时的掌握压缩机转子的位置,如果说检测不到压缩机转子的位置,CPU就没有办法送控制信息给IPM 模块,压缩机就没有办法运转,会报故障,该电路图如下:
该空调设计的是3电阻位置检测,大家可以看一下,上图,在IPM 模块下桥臂三个发射集分别接了三个很小的无感电阻RS302,RS303, RS304, 当某一个电桥臂导通时,就会在相应的电阻.上得到-一个反应该相电流的一一个正比例系数的电压值,这3路的工作原理是一-样的,下面我们以 U路为例简介,在RS302这个电阻上采集到的电压有正有负,波形如下:
位置检测电路采用的运算放大器是单电压供电的,不能对负半轴的信号进行放大,所以得加一个正的偏值电压把它“抬上来”偏值电压产生电路图如下:
+5V的直流电经过R601,R602这2个电阻分压,得到+2. 5V加到U601C这个运算放大器的第10号引脚,这个电压经过U601C这个1: 1的放大以后,经过R609这个电阻,和RS302.上产的电压进行叠加,叠加以后的电压经过 U601D放大以后,经过R618加到主芯片的13号引脚,主芯片得到U,V,W 3个相电流以后,经过内部的程序运算,得到直流压缩机的位置。
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