海信空调室外机电源电路和CPU三要素电路详解
|
下图所示为海信KFR-2601GW/BP室外机电控系统电气接线图及实物图（不含压缩机、室外风机、端子排）。室外机电控系统由主板（室外机控制板）、硅桥、滤波电感、普通电容、滤波电容（电解电容）、模块（功率模块组件）、压缩机、压缩机顶盖温度幵关（压缩机过热保护器）、室外风机（风扇电机）、四通阀线圈、室外环温传感器（外环温度）、室外管温传感器（热交温度）、压缩机排气温度传感器（压缩机排气温度）、端子排组成。 说明：本机开关电源与模块集成在一块电路板上，因此才能为室外机主板供电，其他型号的模块是否供电，由其电路板上电路决定。 —、交流输入电路 下图所示为交流输入电路和直流300V电压形成电路的原理图和交流输入电路实物图。 压敏电阻Z102为过电压保护元件，当输入的电网电压过高时击穿，使前端20A保险管熔断进行保护；SA01、Z101组成防雷击保护电路，SA01为放电管；C104、L101, C107、C106、C105组成交流滤波电路，具有双向作用，既能吸收电网中的谐波，防止对电控系统的干扰，又能防止电控系统的谐波进入电网。 常见故障为L101交流滤波电感焊点幵路，交流220V电压不能输送至后级，造成室外机上电无反应故障，室内机主板报出“通信故障”的故障代码。 二、直流300V电压形成电路 直流300V电压为幵关电源和模块供电，而模块的输出电压为压缩机供电，因而直流300V电压间接为压缩机供电，所以直流300V电压形成电路工作在大电流状态，电路原理图见下图。 该电路的主要元器件为硅桥和滤波电容，硅桥将交流220V电压整流后变为脉动直流300V电压，而滤波电容将脉动直流300V电压经滤波后变为平滑的直流300V电压为模块供电。滤波电容的容量通常很大（本机容量为2200uF）,上电时如果直接为其充电，初始充电电流会很大，容易造成空调器插头与插座间打火，甚至引起整流硅桥或20A供电保险管损坏，因此变频空调器室外机电控系统设有延时防瞬间大电流充电电路，本机由PTC电阻PTC501.主控继电器RL505组成。 直流300V电压形成电路工作时分为两部分，第一部分为初始充电电路，第二部分为正常工作电路。 1.初始充电 初始充电时工作流程见下图。 室内机主板主控继电器触点吸合为室外机供电时，交流220V电压经L端由L101交流滤波电感直接送至硅桥交流输入端，经N端由电流检测变压器一次绕组送至延时防瞬间大电流充电电路，由于主控继电器触点为断幵状态，因此电压由N端经PTC电阻送至硅桥交流输入端。 PTC电阻为正温度系数的热敏电阻，阻值随温度上升而上升，刚上电时充电电流使PTC 电阻温度迅速升高，阻值也随之增加，限制了滤波电容的充电电流，两端电压逐步上升至直 流300V,防止了由于充电电流过大而损坏空调器的情况。 说明：实际应用中硅桥正极电压经20A保险管送至滤波电感，且滤波电感并联一个35uF 电容（组成LC振荡电路）。在实物图中为使连接引线的走向简单易懂，将硅桥正极直接接至滤波电感，且将电容省略。 2.正常运行 正常运行时工作流程见图„ 滤波电容两端的直流300V电压一路送到模块的P、N端子，一路送到幵关电源电路，幵关电源幵始工作，输出支路中的其中一路输出直流12V电压，经7805稳压块后变为稳定的直流5V,为室外机CPU供电，在三要素电路的作用下CPU幵始工作，当检测到室内机主板发送的通信信号后，CPU54脚输出高电平5V电压，经反相驱动器放大，驱动主控继电器RL505线圈， 线圈得电使得触点闭合，电压由N端经触点直接送至硅桥的交流输入端，PTC电阻退出充电电路，空调器幵始正常工作。 3, 主控继电器触点吸合时间 CPU控制主控继电器触点吸合时，需要接收到室内机主板发送的通信信号，也就是说如果通信电路出现故障，室外机主控继电器触点一直处于断幵状态，室外机供电由PTC电阻支路提供。如果电路一切正常，室内机主板主控继电器触点吸合，室外机电控系统得到供电，室外机CPU延时5s才能控制主控继电器触点吸合。 这5s内室外机电控系统所做的工作有： 第1步，为滤波电容充电至正常电压； 第2步，开关电源幵始工作并向室外机主板输出直流12V电压，12V电压经7805稳压块输出5V电压，CPU 复位幵始工作； 第3步，室外机CPU检测室内机主板发送的通信信号，如果正常，CPU54脚才 会输出高电平5V电压，控制主控继电器触点吸合，如果检测时没有通信信号或者不正常， CPU54脚一直为低电平，主控继电器触点一直处于断幵状态，控制主控继电器触点吸合时不检测室外机3个温度传感器输入的信号和压缩机顶盖温度幵关的信号，上述4个温度信号即使开路或短路，室外机主控继电器触点也会吸合。 说明：目前的变频空调器室外机电控系统（如海信KFR-26GW/11BP ）,室外机从得电到主控继电器触点吸合需要4s的时间，并且不检测通信信号和室外机的4个温度信号。 4. 常见故障 直流300V电压形成电路工作在大电流状态，因此故障率较高。 三、电源电路 1 .作用 室外机的电源电路基本上全部使用幵关电源电路，只有早期的极少数机型使用变压器降压电路，本机即采用幵关电源电路。幵关电源电路实际上也是一个电压转换电路，将直流300V电压转换为直流15V、直流12V和直流5V为室外机主板和模块供电。下图所示为室外机开关电源电路简图与作用说明。
2.工作原理 开关电源电路原理图、实物图如下。 由于开关管工作在“开”和"关”两种状态，因此而得名为开关电源。本机电路主要由开关管DQ1、开关变压器BT1组成并联型开关电源电路，设计在模块板组件上面，工作时为自激振荡状态。开关管在电路中起着开关和振荡的双重作用，在导通期间幵关变压器存储能量，在截止期间幵关变压器输送能量，从而起到电压转换的作用；由于负载位于幵关变压器的二次侧且工作在反激状态，因此幵关电源还具有输入和输出相互隔离的特点。 直流300V电压的其中一路通过幵关变压器BT1的一次侧供电绕组（5-7绕组）为幵关管DQ1的集电极供电；一路经启动电阻R2、R1送至DQ1的基极，为其提供启动电流。DQ1集电极电流是在5-7绕组上线性增长，在10-11绕组中感应出使DQ1基极为正、发射极为负的正反馈电压，使 DQ1很快饱和，幵关变压器开始存储能量。与此同时，正反馈电压给E1充电，随着E1充电电压的增高，DQ1基极电压逐渐变低，致使其退出饱和区，Ic开始减小，在绕组中感应出使DQ1基极为负、发射极为正的负反馈电压，使DQ1迅速截止，BT1通过二次绕组幵始输出能量。在DQ1截止时，10-11绕组中没有感应电压，直流300V电压又经R2、Z1给E1反向充电，逐渐提高DQ1基极电压，使其重新导通，再次翻转达到饱和导通状态，形成自激振荡。 由于幵关变压器BT1为感性元件，在幵关管DQ1截止瞬间，BT1的5-7绕组会在开关管集电极上产生较高的脉冲电压，其尖峰值较大，容易导致开关管过电压损坏，因此电容C1、二极管D1、电阻R3组成浪涌电压吸收电路，井联在BT1的5-7绕组，可将幵关管截止瞬间产生的尖峰脉冲有效吸收，避免幵关管过电压损坏。 幵关电源工作后，幵关变压器二次绕组输出的电压经整流、滤波形成多种直流电压，14-15绕组的电压经D6整流、E4滤波形成直流15V电压，17-16绕组的电压经D5整流、E5滤波形成直流15V电压，19-18绕组的电压经D4整流、E6滤波形成直流15V电压，12-13绕组的电压经D7 整流、E3滤波形成直流15V电压，这4路直流15V电压为模块内部控制电路提供电源。 1-2绕组的电压经D3整流、E2滤波形成直流12V电压，由模块和室外机主板连接线中的2号和4号线输送至室外机主板，为继电器和反相驱动器供电，其中的一个支路为7805稳压块①脚的输入端供电，其③脚输出端输出稳定的5V电压，为CPU和弱电信号处理电路供电。 3.开关电源负载 (1)直流15V 模块内部控制电路的工作电压为直流15V,幵关电源输出的直流15V电压主要供给模块。模块15V供电分为两种类型：早期的模块通常需要4路直流15V电压，见下图;目前的模块通常为1路(也就是单电源直流15V )。
(2)直流12V 直流12V负载见下图中红线箭头，主要供给室外机主板上的继电器、反相驱动器等器件，5V电压形成电路7805稳压块的①脚输入端电压也取自直流12V。 (3)直流5V 直流5V负载见下图中蓝线箭头，主要供给CPU、复位电路、存储器电路、传感器电路、通信电路、电压检测电路、电流检测电路等弱电信号处理电路。 四、CPU和其三要素电路 1. CPU的作用和引脚功能 (1) CPU的作用 CPU是一个大规模的集成电路，是整个电控系统的控制中心，内部写入了运行程序(或工作时调取存储器中的程序)。室外机CPU工作时与室内机CPU交换信息，并结合温度、电压、电流等输入部分的信号，处理后输出6路信号驱动模块控制压缩机运行，输出电压驱动继 电器对室外风机和四通阀线圈进行控制。 (2) 引脚功能 CPU是主板上体积最大、引脚最多的元器件。现在主板CPU的引脚功能都是空调器厂家结合软件来确定的，也就是说同一型号的CPU在不同空调器厂家主板上引脚的作用是不一样的。海信空调器KFR-2601GW/BP室外机CPU型号为MB89855R,主板代号IC301,共有64个引脚，下图所示为其实物外形及主要引脚功能。 2. CPU三要素电路工作原理 下图所示为CPU三要素电路原理图及实物图。电源、复位、时钟振荡电路称为CPU三要素电路，是CPU正常工作的前提，缺一不可，否则会死机，引起空调器上电后室外机主板无反应的故障。 (1)电源电路 CPU64脚是电源供电引脚，电压由7805的③脚输出端直接供给。 CPU32脚为接地引脚，和7805的②脚相连。 (2)复位电路 复位电路使内部程序处于初始状态。CPU的㉗脚为复位引脚，外围元器件IC302 (MC34064 )、R302、C302组成低电平复位电路。
幵机瞬间，直流5V电压在滤波电容的作用下逐渐升高，当电压低于4.6V时，IC302的①脚电压为低电平，加至CPU㉗脚，使CPU内部电路清零复位；当电压高于4.6V时，IC302的①脚电压变为高电平，加至CPU㉗脚，使其内部电路复位结束，幵始工作。电容C302用于调节复位 延时时间。 (3)时钟振荡电路 时钟振荡电路提供时钟频率。CPU的㉚脚、㉛脚为时钟引脚，内部的振荡器电路与外接的 晶振CR101组成时钟振荡电路，提供稳定的10MHz时钟信号，使CPU能够连续执行指令。 3.常见故障 CPU三要素电路常见故障见表。
|
