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第五章 海信KFR-26GW/11 BP電控系統 本章以海信KFR-26GW/11 BP為原型機，分5節來介紹目前變頻空調器的單元電路工作原理、關鍵元器件、常見故障等相關知識，并對目前使用的單電源功率模塊的引腳功能、內部結構和工作原理作簡單介紹。 由于本機和海信KFR-2601 GW/BP單元電路有很多相似之處，本章重點介紹有差別的單元電路，對于相擬的單元電路只作簡單說明，相關知識請查看第3章或第4章。 第一節基礎知識 一、室內機電控系統組成 二、室內機主板插座及外圍元器件 主板有供電才能工作，為主板供電有電源L端輸入和電源N端輸入兩個端子；室內機主板外圍的元器件有PG電機、步進電機、顯示板組件和管溫傳感器，相對應的 在主板上有PG電機供電插座、步進電機插座、霍爾反饋插座、管溫傳感器插座；由于室內機主板還為室外機供電和與室外機交換信息，因此還設有室外機供電端子 和通信線。 表5-2為室內機主板主要電子元器件明細，圖5-4所示為室內機主板主要電子元器件實物外觀。   1．電源電路 電源電路的作用是向主板提供直流12V和5V電壓，由保險管（C19）、壓敏電阻（C20）、濾波電感（C26）、整流二極管（C21）、直流300V濾 波電容（C22）、開關振蕩集成電路（C24、開關變壓器（C23）、穩壓光耦（C9）、11V穩壓管（C10）、12V濾波電容（C11）、7805穩 壓器（C4）等元器件組成。 交流濾波電路中使用扼流圈（C25），用來濾除電網中的雜波干擾。 2. CPU及其三要素電路 CPU（CI）是室外機電控系統的控制中心，處理輸入部分電路的信號，對負載進行控制；CPU三要素電路是CPU正常工作的前提，由復位集成電路（C3）、晶振（C2）等元器件組成。 3．通信電路 通信電路的作用是和室外機CPU交換信息，主要元器件為接收光耦（C6）和發送光耦（C5）。 4．應急開關電路 應急開關電路的作用是在無遙控器時用其可以開啟或關閉空調器，主要元器件為應急開關（C16）。 5．接收器電路 接收器電路的作用是接收遙控器發射的信號，主要元器件為接收器（C17）。 6．傳感器電路 傳感器電路的作用是向CPU提供溫度信號。室內環溫傳感器（C15）提供房間溫度信號，室內管溫傳感器提供蒸發器溫度信號，5V供電電路中使用了電感。 7．過零檢測電路 過零檢測電路的作用是向CPU提供交流電源的零點信號，主要元器件為過零檢測光耦（C8）。 8．霍爾反饋電路 霍爾反饋電路的作用是向CPU提供轉速信號，PG電機輸出的霍爾反饋信號直接送至CPU引腳。 9．指示燈電路 指示燈電路的作用是顯示空調器的運行狀態，主要元器件為3個發光二極管（C18），其中的2個為雙色二極管。 10．蜂鳴器電路 蜂鳴器電路的作用是提示已接收到遙控信號，主要元器件為反相驅動器（C12）和蜂鳴器（ C14）。 11．步進電機電路 步進電機電路的作用是驅動步進電機運行，從而帶動導風板上下旋轉運行，主要元器件為反相驅動器和步進電機。 12．主控繼電器電路 主控繼電器電路的作用是向室外機提供電源，主要元器件為反相驅動器和主控繼電器（C13）。 13. PG電機驅動電路 PG電機驅動電路的作用是驅動PG電機運行，主要元器件為光耦可控硅（C7）和PG電機。 四、室外機電控系統組成 圖5-5（a）所示為室外機電控系統的電氣接線圖，圖5-5（b）所示為實物及作用（不含端子排、電感線圈A、壓縮機、室外風機、濾波器等體積較大的元器件）。  從圖上可以看出，室外機電控系統由室外機主板（控制板）、功率模塊板（模塊板）、濾波器、整流硅橋、電感線圈A、電容、濾波電感（濾波電感B）、壓縮機、 壓縮機頂蓋溫度開關（壓縮機熱保護器）、風扇電機、四通閥線圈、室外環溫傳感器（外氣）、室外管溫傳感器（盤管）、壓縮機排氣溫度傳感器（排氣）和端子排 組成。 圖5-6所示為室外機主板電路原理圖，圖5-7所示為模塊板電路原理圖。   五、室外機主板及模塊板插座 1．室外機主板插座 六、室外機單元電路中的主要電子元器件 表5-4為室外機主板及模塊板上主要電子元器件明細，圖5-9所示為室外機主板主要電子元器件，圖5-10所示為模塊板主要電子元器件。 模塊保護信號由模塊輸出，直接送至室外機CPU相關引腳。 15．指示燈電路 該電路的作用是指示室外機的工作狀態，主要元器件為發光二極管（D8）。 第二節 室內機電源電路和CPU三要素電路 一、電源電路 圖5-12（a）所示為開關電源電路原理圖，圖5-12（b）所示為實物圖。  （1）交流濾波電路 電容C33為高頻旁路電容，與濾波電感L6組成LC振蕩電路，用以旁路電源引入的高頻干擾信號；保險管F1、壓敏電阻VA 1組成過壓保護電路，輸入電壓正常時對電路沒有影響，而當電壓高于交流285V時，VA 1迅速擊穿，將前端Fl保險管熔斷，從而保護主板后級電路免受損壞。 交流220V電壓經過濾波后，其中一路分支送至開關電源電路，經過由VA2、扼流圈L5、電容C38組成的LC振蕩電路，使輸入的交流220V電壓更加純凈。 （2）整流濾波電路 二極管D1～D4組成橋式整流電路，將交流220V電壓整流成為直流300V電壓，電容C36濾除其中的交流成分，變為純凈的直流300V電壓。 （3）開關振蕩電路 本電路為反激式開關電源，特點是內置振蕩器及場效應開關管，振蕩開關頻率固定，通過改變脈沖寬度來調整占空比。開關頻率固定，因此設計電路相對簡單，但是 受功率開關管最小導通時間限制，對輸出電壓不能做寬范圍調節。由于采用反激式開關方式，電網的干擾就不能經開關變壓器直接耦合至次級，具有較好的抗干擾能 力。 直流300V電壓正極經開關變壓器初級繞組接集成電路U6內部開關管的漏極D，負極接開關管源極S。高頻開關變壓器T1初級繞組與次級繞組極性相反，U6 內部開關管導通時初級存儲能量，次級繞組因整流二極管D12承受反向電壓而截止，次級相當于開路；U6內部開關管截止時，T1初級繞組極性變換，次級繞組 極性同樣變換，D12正向偏置導通，初級繞組向次級繞組釋放能量。 U6內部開關管交替導通與截止，開關變壓器次級得到高頻脈沖電壓，經D12整流，電容C4、C30、C40及電感L3濾波，成為純凈的直流12V電壓為主 板12V負載供電；其中一個支路送至U4（7805）的輸入端，經內部電路穩壓后在輸出端輸出穩定的直流5V電壓，為主板5V負載供電。 R2、D5、R5、C34組成鉗位保護電路，吸收開關管截止時加在漏極D上的尖峰電壓，并將其降至一定的范圍之內，防止過壓損壞開關管。 C39為旁路電容，實現高頻濾波及能量儲存，在開關管截止時為U6提供工作電壓，由于容量僅為0.1兩，因此上電時啟動迅速并使輸出電壓不會過高。 電阻R8為輸入電壓檢測電阻，開關電源電路在輸入電壓高于100V時，集成電路U6才能工作。如果R8阻值發生變化，將導致U6欠壓閡值發生變化，出現開關電源不能正常工作的故障。 （4）穩壓電路 穩壓電路采用脈寬調制方式，由電阻R23、11V穩壓管D13、光耦PC4和 U6的④腳（EN/UV）組成。如因輸入電壓升高或負載發生變化引起直流12V電壓升高，由于穩壓管D13的作用，電阻R23兩端電壓升高，相當于光耦 PC4初級發光二極管兩端電壓上升，光耦次級光電三極管導通能力增強，U6的④腳電壓下降，通過減少開關管的占空比，使開關管導通時間縮短而截止時間延 長，開關變壓器儲存的能量變少，輸出電壓也隨之下降。如直流12V輸出電壓降低，光耦次級導通能力下降，U6的④腳電壓上升，增加了開關管的占空比，開關 變壓器儲存能量增加，輸出電壓也隨之升高。 （5）輸出電壓直流12V 輸出電壓直流12V的高低，由穩壓管D13穩壓值（11V）和光耦PC4初級發光二極管的壓降（約1V）共同設定。正常工作時實測穩壓管D13兩端電壓為10.5V，光耦PC4初級兩端電壓為1V，輸出電壓為直流11.5V。 3．電源電路負載 （1）直流12V 主要有5個支路：O5V電壓產生電路7805穩壓塊的輸入端；②2003反相驅動器；③蜂鳴器；④主控繼電器；⑤步進電機。 （2）直流5V 主要有7個支路：①CPU;②復位電路；③霍爾反饋；④傳感器電路；⑤顯示板組件上指示燈和接收器；⑥光耦可控硅；⑦通信電路光耦及其他弱信號處理電路。 4．關鍵元器件 電路關鍵元器件為開關電源集成電路、開關變壓器和穩壓管，其在室內機主板的安裝位置如圖5-4所示。 （1）開關電源集成電路TNY266P ①簡介 TNY266P共有8個引腳（其中⑥腳為空腳），額定功率10w，圖5-13（a）所示為其實物外觀，圖5-13（b）所示為內部方框圖。 內部電路集成耐壓為700V的功率MOSFET開關管和控制電路，使用簡單的開／關控制器來穩定輸出電壓。漏極D電壓提供啟動電壓和工作能量，不用開關變 壓器的偏置繞組及相關電路，而且控制電路中還結合了自動重啟動、輸入欠壓檢測和頻率抖動功能。振蕩器的頻率固定為132kHz，允許使用低廉的EE 13或EF 12.6磁芯變壓器，具有良好的效率。 振蕩器中還增加了頻率抖動電路，抖動量為士4kHz，該功能使EMI的均值和準峰值噪聲均較低；在輸出短路或控制環開路等故障時，全集成的自動重啟動電路 將輸出功率限制在安全范圍內，既限制了短路輸出電流也保護了負載，同時減少了元器件個數，降低了次級反饋電路的成本。 ②引腳功能 ⑤腳漏極D：外接直流300V電壓正極連接到內部功率MOSFET開關管漏極引腳，提供啟動和工作電流。 ②、③、⑦、⑧腳源極S：外接直流300V電壓負極，4個引腳在內部是相通的，連接到內部MOSFET開關管的源極，為控制電路的公用點，其中②腳和③腳接控制電路的公共端，⑦腳和⑧腳接高壓返回端。 ①腳BP：內部電路供電引腳，外接0.1μF的瓷片電容；并可控制功率MOSFET開關管的導通與截止（電流大于240μA時可使功率MOSFET開關管截止）；此引腳通過外接電阻與輸入直流300V電壓相連，可起到欠壓保護功能，如不接電阻就沒有欠壓保護功能。 ④腳EN/UV：輸出電壓調整端，接穩壓光耦次級。外接至直流300V電壓的電阻（本機代號R8），作用是監測直流輸入電壓，當電壓低于直流100V時， 內部欠壓檢測電路將①腳BP端電壓從正常值的5.8V降至4.8V，強迫功率MOSFET開關管截止，起到保護作用。 ③引腳電壓 使用萬用表直流電壓擋，黑表筆接直流300V電壓地，紅表筆接引腳，開關電源電路正常工作時實測結果見表5-5。 （2）開關變壓器 ①外觀及引腳說明 實物外觀如圖5-14所示。開關電源集成電路TNY266P不需要使用輔助繞組，開關變壓器初級只有一組供電繞組（共有兩個引腳）；室內機主板使用一路直流12V電壓，也就是說次級只有一組輸出繞組就可以了（實際使用兩個引腳，中間引腳為空腳）。 說明：5V產生電路7805的輸入端電壓取自直流12V，相當于12V電壓的一個負載。 ②測量引腳阻值 使用萬用表電阻擋，測量初級供電繞組阻值為2.2Ω，次級輸出繞組阻值為0.1Ω。 （3）穩壓管 實物外觀及測量結果如圖5-15所示，帶有圓圈標記的引腳為負極。 穩壓管的特性為反向擊穿時電流可以在很大范圍內變化，但兩端電壓變化很小，將電路中電壓的變化情況，通過串接電阻兩端的電壓表現出來，在電路中起穩壓作用或作為電壓基準器件使用。 穩壓管的主要參數為穩壓值，即正常工作時兩端應保持穩定的電壓值。本機穩壓電路中的穩壓管使用型號為1N4741A，穩壓值為11V。 測量時使用萬用表二極管擋，黑表筆接負極，紅表筆接正極，為正向測量，顯示值為正向導通電壓值；黑表筆接正極，紅表筆接負極，為反向測量，顯示值應為無窮大。 （4） TOP系列開關電源集成電路 ①基礎知識 TOP系列開關電源在空調器開關電源電路中也普遍使用，作用和TNY系列、VIPer系列的開關電源集成電路相同，是開關電源電路的核心元器件。其內部集 成了高壓MOSFET開關管、振蕩器、脈寬調制（（PWM）控制器、負載短路故障自動保護、輸入電壓過低或過高自動保護等電路，振蕩器工作頻率有 132kHz和66kHz兩種。 TOP系列開關電源常見有兩種外觀，如圖5-16所示。TOP233Y的額定功率為20W，采用TO-220-7封裝，共有7個引腳（其中②腳和⑥腳為空 腳），使用時需要散熱片；TOP232P的額定功率為9W，采用DIP-8封裝，共有8個引腳（其中⑥腳為空腳）。 ②引腳功能 5．電路檢修技巧 6．常見故障 二、CPU及其三要素電路 2. CPU三要素電路工作原理 CPU37腳是電源供電引腳，電壓由7805的③腳輸出端直接供給。 CPU46腳為接地引腳，和7805的②腳相連。 （2）復位電路 復位電路使內部程序處于初始狀態。CPU的44腳為復位引腳，外圍元器件IC 1（HT7044A）R26、C35、C201、D8組成低電平復位電路。開機瞬間，直流5V電壓在濾波電容的作用下逐漸升高，當電壓低于4.6V 時，IC1的①腳為低電平，加至44腳，使CPU內部電路清零復位；當電壓高于4.6V時，IC 1的①腳變為高電平，加至CPU44腳，使其內部電路復位結束，開始工作。電容C35用來調整復位時間。 （3）時鐘振蕩電路 時鐘振蕩電路提供時鐘頻率。CPU47、48為時鐘引腳，內部振蕩器電路與外接的晶振CR1組成時鐘振蕩電路，提供穩定的8MHz時鐘信號，使CPU能夠連續執行指令。 第三節 室內機單元電路 一、室內機單元電路方框圖 二、輸入部分電路 該電路的作用是無遙控器可以開啟和關閉空調器。CPU11腳為應急開關信號輸入引腳，正常即應急開關未按下時為高電平直流5V；在無遙控器需要開啟或關閉空調器時，按下應急開關的按鍵，11腳為低電平0V、CPU根據低電平時間長短進入各種控制程序。 （2）早期和目前的接收器在出廠時的不同之處 4．過零檢測電路 圖5-28（a）所示為海信KFR 26GW/11BP過零檢測電路原理圖，圖5-28（b）所示為實物圖。 從電路原理圖可以看出，本機過零檢測電路與海信KFR-2601 GWBP室外機瞬時停電檢測電路基本相同（第4章第3節的第四部分內容），工作原理也基本相同，只是所起的作用不同。 電路主要由電阻R4、光耦PC3等主要元器件組成。交流電源處于正半周即L正、N負時，光耦PC3初級得到供電，內部發光二極管發光，使得次級光電三極管 導通，5V電壓經PO次級、電阻R30為CPU⑩腳供電，為高電平5V；交流電源為負半周即L負、N正時，光耦PC3初級無供電，內部發光二極管無電流通 過不能發光，使得次級光電三極管截止，CPU⑩腳經電阻R30、R3接地，引腳電壓為低電平0V。 交流電源正半周和負半周極性交替變換，·光耦反復導通、截止，在CPU⑩腳形成100Hz脈沖波形，CPU內部電路通過處理，檢測電源電壓的零點及供電是否存在瞬時斷電。 交流電源頻率為每秒50Hz，每1Hz為一周期，一周期由正半周和負半周組成，也就是說CPU⑩腳電壓每秒變化100次，速度變化極快，萬用表顯示值不為跳變電壓而是穩定的直流電壓，實測⑩腳電壓為2.2V，光耦PC3初級為0.2V。 （3）常見故障 CPU⑩腳正常時為跳變電壓，常見故障為電阻R4開路、光耦PC3初級發光二極管開路或內部光源傳送不正常，次級一直處于截止狀態，使CPU⑩腳恒為低電平0V，開機后室內風機不能運行，整機也不工作，并報“瞬時停電” 或“無過零信號”的故障代碼。 5．霍爾反饋電路 圖5-29（a）所示為海信KFR 26GW/11BP霍爾反饋電路原理圖，圖5-29（b）所示為實物圖。 PG電機旋轉一圈，內部霍爾元件會輸出一個脈沖信號或幾個脈沖信號（廠家不同，脈沖數量不同），CPU根據脈沖信號數量計算出實際轉速。 該電路的作用是向CPU提供代表PG電機實際轉速的霍爾信號，由PG電機內部霍爾反饋元件、電阻R7/R17、電容C12和CPU的⑨腳組成。 PG電機內部設有霍爾元件，旋轉時輸出端輸出霍爾信號，通過CN2插座、電阻R17提供給CPU⑨腳，CPU內部電路計算出實際轉速，與目標轉速相比較，如有誤差通過改變光耦可控硅導通角，從而改變PG電機工作電壓，使實際轉速與目標轉速相同。 PG電機停止運行時，根據內部霍爾元件位置不同，霍爾反饋插座的信號引針電壓即CPU⑨腳電壓為5V或0V; PG電機運行時，不論高速還是低速，電壓恒為2.5V，即供電電壓5V的一半。 該電路的常見故障及霍爾元件檢查方法等相關知識參見第3章第5節第五部分的內容。 三、輸出部分電路 （2）雙色指示燈 4.主控繼電器電路 第四節 室外機電源電路和CPU三要素電路 一、電源電路 6．常見故障 二、CPU及其三要素電路 1. CPU簡介 CPU是主板上體積最大、引腳最多、功能最強大的集成電路，也是整個電控系統的控制中心，內部寫入了運行程序（或工作時調取存儲器中的程序）。 室外機CPU工作時與室內機CPU交換信息，并結合溫度、電壓、電流等輸入部分的信號，處理后輸出6路信號驅動模塊控制壓縮機運行，輸出電壓驅動繼電器對室外風機和四通閥線圈進行控制，并控制指示燈顯示室外機的運行狀態。 海信KFR-26GW/11BP室外機CPU型號為88CH47FG，主板代號IC7，共有44個引腳在四面引出，采用貼片封裝。圖5-49所示為88CH47FG的實物外觀，表5-12為其主要引腳功能。 本機CPU安裝在模塊板上面，相應的弱信號處理電路也設計在模塊板上面，主要原因是模塊內部的驅動電路改用專用芯片，無需絕緣光耦，可直接接收CPU輸出的控制信號。 說明：早期模塊如三菱PM20CTMO60，使用在海信KFR-2601 GWBP等機型中，內部的驅動電路不能直接接收CPU輸出的控制信號，信號傳遞需要使用光耦，因此CPU和模塊設計在兩塊電路板上面，CPU安裝在室外機主板，模塊和光耦整合為模塊板。 2. CPU三要素電路工作原理 圖5-50（a）所示為CPU三要素電路原理圖，圖5-50（b）所示為實物圖。 電源、復位、時鐘振蕩電路稱為三要素電路，是CPU正常工作的前提，缺一不可，否則會死機，引起空調器上電后室外機主板無反應的故障。 （1）電源電路 開關電源電路設計在室外機主板，直流5V及15V電壓由三芯連接線通過CN4插座為模塊板供電。CN4的1針接紅線（為5V）、2針接黑線（為地），3針接白線（為15V） 。 CPU39腳是電源供電引腳，供電由CN4的1針直接提供。 CPU16腳為接地引腳，和CN4的2針相連。 （2）復位電路 、復位電路使內部程序處于初始狀態。本機未使用復位集成電路，而使用簡單的RC元件組成復位電路。CPU13腳為復位引腳，電阻R8及電容E6組成低電平復位電路。 室外機上電，開關電源電路開始工作，直流5V電壓經電阻R8為E6充電，開始時CPU 13腳電壓較低，使CPU內部電路清零復位；隨著充電的進行，E6電壓逐漸上升，當CPU13腳電壓上升至供電電壓5V時，CPU內部電路復位結束開始工 作。改變電容E6的容量可調整復位時間。 （3）時鐘振蕩電路 時鐘振蕩電路提供時鐘頻率。CPU14、15為時鐘引腳，內部振蕩器電路與外接的晶振CR11組成時鐘振蕩電路，提供穩定的 16MHz時鐘信號，使CPU能夠連續執行指令。 第五節 室外機單元電路 一、室外機單元電路方框圖 1．存儲器電路 圖5-52（a）所示為存儲器電路原理圖，圖5-52（b）所示為實物圖。 該電路的作用是向CPU提供工作時所需要的數據。存儲器內部存儲室外機運行程序、壓縮機哪，值、電流及電壓保護值等數據，CPU工作時調取存儲器的數據對室外機電路進行控制。 CPU需要讀寫存儲器的數據時，④腳變為高電平5V，片選存儲器IC6的①腳，24腳向IC6的②腳發送時鐘信號，26腳將需要查詢數據的指令輸入到IC6的③腳，25腳讀取IC6④腳反饋的數據。 電路相關知識參見第4章第3節的第一部分內容。 2．傳感器電路 圖5-53（a）所示為傳感器電路原理圖，圖5-53（b）所示為實物圖。 該電路的作用是向室外機CPU提供溫度信號，室外環溫傳感器檢測室外環境溫度，室外管溫傳感器檢測冷凝器溫度，壓縮機排氣溫度傳感器檢測排氣管溫度。 CPU的30腳檢測室外環溫傳感器溫度，31腳檢測室外管溫傳感器溫度，32腳檢測壓縮機排氣傳感器溫度。 傳感器為負溫度系數（NTC）的熱敏電阻，室外機3路傳感器工作原理相同，均為傳感器與偏置電阻組成分壓電路。以壓縮機排氣溫度傳感器電路為例，如壓縮機 排氣管由于某種原因溫度升高，壓縮機掃汽溫度傳感器溫度也相應升高，其阻值變小，根據分壓電路原理，分壓電阻R29分得的電壓也相應升高，輸送到 CPU32腳的電壓升高，CPU根據電壓值計算出壓縮機抖汽管實際溫度升高，與內置的程序相比較，對室外機電路進行控制，假如計算得出的溫度大于 100℃，則控制壓縮機降頻，如大于115℃則控制壓縮機停機，并將故障代碼通過通信電路傳送到室內機主板CPU。 傳感器安裝位置及所起的作用、溫度與電壓對應關系、常見故障等相關知識參見第4章。第3節的第二部分內容。 3．壓縮機頂蓋溫度開關電路 圖5-54（a）所示為壓縮機頂蓋溫度開關電路原理圖，圖5-54（b）所示為實物圖。 該電路的作用是檢測壓縮機頂蓋溫度開關狀態。溫度開關安裝在壓縮機頂部接線端子附近，用于檢測頂部溫度，作為壓縮機的第二道保護。 溫度開關插座設計在室外機主板上，CPU安裝在模塊板上，溫度開關通過連接線的1號線連接至CPU的⑤腳，CPU根據引腳電壓為高電平或低電平，檢測溫度開關的狀態。 制冷系統工作正常時溫度開關為閉合狀態，CPU⑤腳接地，為低電平0V，對電路沒有影響；如果運行時壓縮機排氣溫度傳感器失去作用或其他原因，使得壓縮機 頂部溫度大于115℃，溫度開關斷開，5V經R11為CPU⑤腳供電，電壓由0V變為高電平5V9 CPU檢測后立即控制壓縮機停機，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 溫度開關安裝位置、檢測方法、常見故障等相關知識參見第4章第3節的第三部分內容。 4．測試端子 （1）測試功能 模塊板上的CN6為測試端子插座，作用是在無室內機電控系統時，可以單獨檢測室外機電控系統運行是否正常。方法是在室外機接線端子處斷開室內機的連接線， 使用連接線（或使用螺絲刀頭等金屬物）短路插座的兩個端子，然后再通上電源，室外機電控系統不再檢測通信信號，壓縮機定頻運行，室外風機運行，四通閥線圈 上電，空調器工作在制熱模式；如果斷開CN6插座的短接線，四通閥線圈斷電，壓縮機延時50s后運行，室外風機不間斷運行，空調器改為制冷模式；斷開電 源，空調器停止運行。 （2）工作原理 圖5-55（a）所示為測試端子電路原理圖，圖5-55（b）所示為實物圖。 CPU37腳為測試引腳，正常時由5V電壓經電阻R26供電，為高電平5V；如果使用測試功能短路CN6兩個引針時，引腳接地，為低電平0V。 室外機上電，CPU上電復位結束開始工作，首先檢測37腳電壓，如果為高電平5V，則控制處于待機狀態，根據通信信號接收引腳的信息，按室內機CPU輸出的命令對室外機進行控制；如果為低電平0V，則不再檢測通信信號，按測試功能控制室外機。 （3）使用技巧 ①、如果使用室內機輸出的電源供電，在室外機接線端子處只斷開通信線，短路CN6插座引針，遙控開機，室內機輸出交流電源，室外機同樣按測試功能工作，只不過由于室內機CPU接收不到室外機CPU反饋的通信信號，約2min后即斷開室外機的供電。 ②如故障表現為開機后室外機不運行，在確認室內機正常的前提下，使用測試功能可以大致判斷室外機通信電路是否正常。如果使用測試功能室外機能夠按程序工 作，則說明室外機通信電路出現故障；如果使用測試功能室外機仍不工作，則說明室外機電控系統出現故障，應檢查直流5V電壓，根據結果判斷故障部位。 ③本機室外機強電電源（直流300V）“地”和弱電信號（直流5V）“地”相通，CN6插座引針“地”為弱電信號地，但同樣有電擊的危險，使用螺絲刀頭短路CN6插座引針時，手應握住塑料柄，上電后嚴禁觸摸金屬部分，防止電擊傷人的意外情況出現。 5．電壓檢測電路 （1）作用 該電路的作用是檢測輸入的交流電源電壓，當電壓高于交流260V或低于160V時停機，以保護壓縮機和模塊等部件。 （2）工作原理 圖5-56（a）所示為電壓檢測電路原理圖，圖5-56（b）所示為實物圖，表5-13為交流輸入電壓與CPU引腳電壓對應關系。 本機電路未使用電壓檢測變壓器等元器件檢測輸入的交流電壓，而是通過電阻檢測直流300V母線電壓，通過軟件計算出實際的交流電壓值，參照的原理是交流電 壓經整流及濾波后，乘以固定的比例（近似1.36）即為輸出直流電壓，即交流電壓乘以1.36等于直流電壓數值。CPU的33腳為電壓檢測引腳，根據引腳 電壓值計算出輸入的交流電壓值。 電壓檢測電路由電阻R19～R22、R12、R14及電容C4、C18組成，從圖5-56可以看出，基本工作原理就是分壓電路，取樣點就是P接線端子上的 直流300V母線電壓，R19～R21、R12為上偏置電阻，R14為下偏置電阻，R14的阻值在分壓電路所占的比例為1/109[R14 /（R19＋R20＋R21＋R12＋R14），即5.1/（182＋182＋182＋5.1 ＋5.1） ]，R14兩端電壓經電阻R22送至CPU33腳，也就是說，CPU33腳電壓值乘以109等于直流電壓值，再除以1.36就是輸入的交流電壓值。比如 CPU33腳當前電壓值為2.75V，則當前直流電壓值為299V（2.75V×109），當前輸入的交流電壓值為220V（299V/1.36） 。 壓縮機高頻運行時，即使輸入電壓為標準的交流220V，直流300V電壓也會下降至直流240V左右；為防止誤判，室外機CPU內部數據設有修正程序。 說明：室外機電控系統使用熱地設計，直流300V“地”和直流5V“地”直接相連。 （3）常見故障 電阻R19～R21受直流300V電壓沖擊，且由于貼片元件功率較小，阻值容易變大或開路，室外機CPU檢測后判斷為“輸入電源過壓或欠壓”，控制室外機停止運行進行保護，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 6．電流檢測電路 （1）作用 該電路的作用是檢測壓縮機運行電流，當CPU檢測值高于設定值（制冷10A、制熱11A）時停機，以保護壓縮機和模塊等部件。 （2）工作原理 圖5-57（a）所示為電流檢測電路原理圖，圖5-57（b）所示為實物圖，表5-14為壓縮機運行電流與CPU引腳電壓對應關系。 本機電路未使用電流檢測變壓器或電流互感器檢測交流供電引線的電流，而是模塊內部取樣電阻輸出的電壓，將電流信號轉化為電壓信號并放大，供CPU檢測。 電流檢測電路由模塊20腳、IC3（LM358）、濾波電容E7等為主要元器件組成，CPU的34腳檢測電流信號。 模塊內部設有取樣電阻（阻值小于1Ω），將模塊工作電流（可以理解為壓縮機運行電流）轉化為電壓信號由20腳輸出，由于電壓值較低，沒有直接送至CPU處 理，而是送至運算放大器IC3的③腳同相輸入端進行放大，IC3將電壓放大10倍（放大倍數由電阻R16/R17阻值決定），由①腳輸出至CPU的34 腳，CPU內部軟件根據電壓值計算出對應的壓縮機運行電流，對室外機進行控制。假如CPU根據電壓值計算出當前壓縮機運行電流在制冷模式下大于10A，判 斷為“過流”，控制室外機停機，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 本機模塊由日本三洋公司生產，型號為STK621-031，內部20腳集成取樣電阻，一將模塊運行的電流信號轉化為電壓信號，萬用表電阻擋實測20腳與N接線端子的阻值小于1Ω（近似0Ω）。 （3）關鍵元器件LM358 LM358共有8個引腳，分兩側設計，有直插式或貼片式兩種封裝形式，本機使用貼片式，圖5-58（a）所示為實物外觀，圖5-58（b）所示為引腳及內部電路。 LM358內部設有兩個獨立的運算放大器，采用差分輸入方式，具有直流電壓放大倍數大（約100倍）、頻帶寬（約1 MHz）及電源電壓范圍寬（3～30V）等特點；在變頻空調器的室外機電控系統中，LM358所起的作用通常是放大代表模塊電流的微弱電壓，只使用內部的 一塊運算放大器，另外一塊不用，相對應的引腳為空腳，例如本機IC3的⑤～⑦腳為空腳。 由于LM358為集成電路，使用萬用表電阻擋不容易確定是否損壞或正常，通常使用代換法試機。 （4）模塊電流取樣電阻 圖5-59（a）所示為外置模塊電流取樣電阻的電流檢測電路原理圖，圖5-59（b）所示為實物圖。 目前變頻空調器常用的還有日本三菱公司或美國飛兆（或譯作仙童）公司的模塊，內部沒有集成電流取樣電阻，改在外部設計，使用5W無感電阻，阻值20mΩ（即0.02Ω）左右，實物如圖5-59（b）所示，串接在直流300V電壓負極N接線端子和模塊N引腳之間。 該電阻的作用有兩個：一是作為模塊電流的取樣電阻，將電流轉化為電壓信號由LM358放大后，輸送至CPU作為檢測壓縮機運行電流的參考信號；二是作為模 塊短路的過流檢測電阻，將電流經RC阻容元件送至模塊的CSC引腳，當壓縮機運行電流過大或模塊內部IGBT開關管短路時，取樣電阻兩端電壓超過CSC引 腳的閉值電壓，內部SC（過流）保護電路控制驅動電路不再處理6路信號，由模塊的FO端子輸出保護信號至室外機CPU引腳，室外機CPU檢測后停機進行保 護，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 說明：電路原理圖和實物選用海信KFR-26GW/11 BP后期模塊板。早期的模塊板模塊選用三洋STK621-031，由于2008年左右不再生產，替代的模塊板模塊改為飛兆FSBB 15CH60 9電路只改動模塊的相關部分和元器件編號。 （5）常見故障 該電路的常見故障為開機后室外機運行，但一段時間后室外機停機，報“無負載”或“運行電流過高”的故障代碼。常見故障見表5-15。 7．模塊保護電路 （1）作用 當模塊內部控制電路檢測到直流15V電壓過低、溫度過高、運行電流過大或內部IGBT短路引起電流過大故障時，均會關斷IGBT，停止處理6路信號，同時 FO引腳變為低電平，室外機CPU檢測后判斷為“模塊故障”，停止輸出6路信號，控制室外機停機，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 （2）工作原理 圖5-60（a）所示為模塊保護電路原理圖，圖5-60（b）所示為實物圖。 本機模塊19腳為FO保護信號輸出引腳，CPU的②腳為模塊保護信號檢測引腳。模塊保護輸出引腳為集電極開路型設計，正常情況下此腳與外圍電路不相 連，CPU②腳及模塊19腳通過排阻R1（4.7kΩ）連接至5V，因此模塊正常工作即沒有輸出保護信號時，CPU②腳和模塊19腳的電壓均為5V。 如果模塊內部電路檢測到上述4種故障，停止處理6路信號，同時19腳接地，CPU②腳經電阻R1、模塊19腳與地相連，電壓由高電平5V變為低電平0.1 V，CPU內部電路檢測后停止輸出6路信號，停機進行保護，并將故障代碼通過通信電路傳送至室內機CPU。 （3）電路說明 三洋STK621-031模塊內部保護電路工作原理和三菱PM20CTM60模塊基本相同，只不過本機模塊內部接口電路使用專用芯片，可以直接連接CPU 引腳，中間不需要光耦；而三菱PM20CTM60屬于第二代模塊，引腳不能和 CPU相連，中間需要光耦傳遞信號。模塊內部保護簡圖及常見故障等相關知識參見第4章第3節的第七部分內容。 三菱第三代及后續系列模塊內部接口電路也使用專用芯片，同樣可以直接連接CPU引腳，和本機模塊相同。 三、輸出部分電路 1．指示燈電路 （1）作用 該電路的作用是顯示室外機電控系統的工作狀態，本機設計一個指示燈，只能以閃爍的次數表示相關內容。室外機指示燈控制程序：待機狀態下以指示燈閃爍的次數 表示故障內容，如閃爍1次為室外環溫傳感器故障，閃爍5次為通信故障；運行時以閃爍的次數表示壓縮機限頻因素，如閃爍1次表示正常運行（無限頻因素），閃 爍2次表示電源電壓限制，閃爍5次表示壓縮機排氣溫度限制。 說明：一個指示燈顯示故障代碼時，上一個顯示周期和下一個顯示周期中間有較長時間的間隔，而閃爍時的間隔時間則比較短，可以看出指示燈閃爍的次數；如果室外機主板設有兩個或兩個以上指示燈，則以亮、滅、閃的組合顯示故障代碼。 （2）工作原理 圖5-61（a）所示為指示燈電路原理圖，圖5-61（b）所示為實物圖。 CPU的12腳驅動指示燈點亮或熄滅，引腳為高電平4.5V時，指示燈熄滅；引腳為低電平0.1V，指示燈LED 1兩端電壓1.7V，為點亮狀態；CPU12腳電壓為0.1 V～4.5V～0.1 V～4.5V交替變化時，指示燈表現為閃爍顯示，閃爍的次數由CPU決定。 （3）常見故障 指示燈為發光二極管，使用萬用表二極管擋測量時應符合正向導通、反向截止的特性。本電路在實際維修中很少出現故障。 2．主控繼電器電路 （1）作用 主控繼電器為室外機供電，并與PTC電阻組成延時防瞬間大電流充電電路，對直流300V濾波電容充電。上電初期，交流電源經PTC電阻、硅橋為濾波電容充 電，兩端的直流300V電壓為開關電源供電，開關電源工作后輸出電壓，其中的一路直流5V為室外機CPU供電，CPU工作后控制主控繼電器導通，由主控繼 電器觸點為室外機供電。 （2）工作原理 圖5-62（a）所示為主控繼電器電路原理圖，圖5-62（b）所示為實物圖。 電路由CPU⑨腳、限流電阻R14、反相驅動器IC03的⑤和12腳以及主控繼電器RY01組成。 CPU需要控制RY01觸點閉合時，⑨腳輸出高電平5V電壓，經電阻R14限流后電壓為直流2.5V，送到IC03的⑤腳，使反相驅動器內部電路翻 轉，12腳電壓變為低電平（約0.8V），主控繼電器RYO 1線圈兩端電壓為直流11.2V，產生電磁吸力，使觸點3-4閉合。 CPU需要控制RY01觸點斷開時，⑨腳為低電平0V，IC03的⑤腳電壓也為0V，內部電路不能翻轉，12腳為高電平12V，RY01線圈兩端電壓為直流0V，由于不能產生電磁吸力，觸點3-4斷開。 直流300V電壓形成電路工作原理參見第4章第2節的第二部分內容，主控繼電器電路常見故障等相關知識參見第4章第4節的第一部分內容。 3．室外風機電路 （1）作用 該電路的作用是驅動室外風機運行，為冷凝器散熱。 （2）工作原理 圖5-63（a）所示為室外風機電路原理圖，圖5-63（b）所示為實物圖。 室外機CPU的⑥腳為室外風機高風控制引腳，⑦腳為低風控制引腳，由于本機室外風機只有一個轉速，實際電路只使用CPU⑥腳，⑦腳空閑。電路由限流電阻R12、反相驅動器IC03的③和14腳、繼電器RY03組成。 該電路的工作原理和主控繼電器驅動電路基本相同，需要控制室外風機運行時，CPU的⑥腳輸出高電平5V電壓，經電阻R12限流后為直流2.5V，送至 IC03的③腳，反相驅動器內部電路翻轉，14腳電壓變為低電平（約0.8V），繼電器RY03線圈兩端電壓為直流11.2V左右，產生電磁吸力使觸點 3-4閉合，室外風機線圈得到供電，在啟動電容的作用下旋轉運行，為冷凝器散熱。 室外機CPU需要控制室外風機停止運行時，⑥腳變為低電平0V，IC03的③腳也為低電平0v，內部電路不能翻轉，14腳為高電平12V、RY03線圈兩端電壓為直流0V，由于不能產生電磁吸力，觸點3-4斷開，室外風機因失去供電而停止運行。 （3）室外風機主要參數 室外風機主要參數見表5-16。室外風機只有一個轉速，共有3根引線，分別是白色線（公共端C）、棕色線（運行繞組R）、橙色線（啟動繞組S），電機繞組阻值測量方法及引線辨認方法和室內機的PG電機相同，參見第5章第3節的第三部分中的“PG電機電路”內容。 4．四通閥線圈電路 圖5-65（a）所示為6路信號電路原理圖，圖5-65（b）所示為實物圖。 室外機CPU輸出有規律的控制信號，直接送至模塊內部電路，驅動內部6個IGBT開關管有規律的導通與截止，將直流300V電壓轉換為頻率與電壓均可調的三相模擬交流電壓，驅動壓縮機高頻或低頻的任意轉速運行。 由于室外機CPU輸出6路信號控制模塊內部IGBT開關管的導通與截止，因此壓縮機轉速由室外機CPU決定，模塊只起一個放大信號時轉換電壓的作用。 室外機CPU的①、44、43、42、41、40 6個引腳輸出6路信號，直接送至IC8模塊（三洋STK621-031）的6路信號輸入引腳，經內部控制電路處理后，驅動6個IGBT開關管有規律的導通 與截止，將P、N端子的直流300V電壓轉換為頻率可調的交流電壓由U、V、W 3個端子輸出，驅動壓縮機運行。 6路信號工作流程、限頻因素總結等相關知識參見第4章第4節的第四部分內容。 第六節 單電源模塊 一、單電源模塊基礎知識 2．特點 1．方框圖 上述型號的單電源模塊內部電路方框圖基本相同，本節以飛兆FSBB 15CH60模塊的應用原理圖為例說明，如圖5-66所示。其內部由3個HVIC. 1個LVIC. 6個IGBT開關管、6個續流二極管等主要元器件組成。3個HVIC驅動3個上橋（即P側）IGBT開關管，LVIC驅動3個下橋（即N側）IGBT開關 管。 2. HVIC功能及作用 模塊內部的3個HVIC結構完全相同，用來驅動3個上橋IGBT。以U相為例進行說明，圖5-67所示為HVIC方框圖，共有6個引腳，其中OUT引腳在模塊內部處理，不與模塊外圍元器件連接。 （1）引腳功能 IN為信號輸入引腳，連接CPU的上橋輸出信號引腳；OUT為信號輸出引腳，連接3個IGBT的基極。 VCC為15V供電引腳，連接直流15V電壓正極；COM為接地引腳，3個HVIC的COM引腳連在一起，并與LVIC的GND引腳一起連接直流15V電壓負極。兩個引腳的直流15V電壓為控制電路電源，向輸入電路、電平轉換電路和驅動電源欠壓鎖定電路供電。 VB為自舉升壓電路正極，連接升壓電容正極；VS為負極，連接上橋與下橋IGBT的中點，即U、V、W輸出端。兩個引腳的直流15V電壓為驅動電路電源，向驅動電路供電。 （2）單元電路作用 CPU輸出的上橋（Up、Vp、wp）驅動信號直接送至HVIC的輸入引腳IN，轉換電平后輸出至驅動電路，驅動電路放大信號，輸出引腳OUT分別驅動3個上橋IGBT的導通與截止。 驅動電源欠壓鎖定電路檢測自舉升壓電路產生的直流15V電壓，正常時對電路沒有影響，當電壓低于一定值后使輸入電路閉鎖，不再處理CPU輸出的信號，上橋的3個IGBT保持關斷狀態，只有電壓上升至正常值后才會解除保護。 說明：驅動電源的直流15V電壓過低時只會停止處理CPU輸出的上橋信號，不會向CPU輸出故障保護信號。 3. LVIC功能及作用 模塊內部只有一個LVIC，驅動3個下橋IGBT，同時處理欠壓保護、過載保護、溫度保護。圖5-68所示為LVIC內部方框圖，其共有11個引腳，其中3個OUT引腳在模塊內部處理，不與模塊外圍元器件連接。 （1）引腳功能 VCC為15V供電引腳，連接直流15V電壓正極；GND為接地引腳，連接直流15V電壓負極。兩個引腳的直流15V電壓為控制電路電源，向內部電路供電。說明：LVIC供電只有1路控制電路電源，沒有驅動電路電源。 UN、VN、WN為信號輸入引腳，連接CPU的下橋信號輸出引腳；UOUT、VOUT、WOUT為信號輸出引腳，分別連接3個下橋IGBT的基極。 FO為模塊葆護信號輸出引腳，連接CPU的模塊保護檢測引腳；CFO為模塊保護輸出的脈寬設定引腳，由外接電容的容量決定。 CSC為過載保護輸入引腳（包括過流及短路），外部連接模塊電流的取樣電阻，內部連接SC（過載）電路。 （2）單元電路作用 CPU輸出的3路下橋（UN、VN、WN）驅動信號直接送至LVIC的輸入引腳IN，轉換電平后輸出至驅動電路，驅動電路放大信號，輸出引腳UOUT、VOUT、WOUT驅動3個下橋IGBT的導通與截止。 控制電源檢測電路檢測直流 15V電壓，．當低于13V時，輸出信號至FO邏輯電路，FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅動信號，使下橋的3個IGBT保持關斷狀態，同時FO引腳變為低電平，CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。 溫度檢測電路的溫度傳感器檢測模塊基板表面溫度，當溫度高于100℃時，輸出信號至FO邏輯電路，FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅動信 號，使下橋的3個IGBT保持關斷狀態，同時FO引腳變為低電平，CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。 CSC引腳的SC電路檢測模塊電流取樣電阻的電壓；室外機運行電流正常時，CSC引腳電壓低于SC電路的閡值，對電路沒有影響；當整機運行電流過大或模塊 內部IGBT短路引起電流過大時，CSC引腳電壓高于SC電路閡值，SC電路輸出信號至FO邏輯電路，FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅 動信號，使下橋的3個IGBT保持關斷狀態，同時FO引腳變為低電平，CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。 三、FSBB15CH60、PS21867模塊引腳功能及區別 2．實物外觀 1．引腳功能 STK621-031是最早應用在變頻空調器中的單電源模塊，引腳較少且在一側排列，由于早期技術的限制，體積相對較大，目前己停產。表5-19所示為STK621-031模塊的引腳功能，圖5-71所示為其實物外觀。 2，引腳對比說明 三洋STK621-031模塊實際只有18個引腳，飛兆FSBB 15CH60模塊共有27個引腳，相比而言少了9個引腳，但所起的作用基本相同，兩個模塊如果配上各自的外圍元器件可以使用在同一塊模塊板上面。比如海信 KFR-26GW/ 11 BP早期模塊板使用STK621-031模塊，后期模塊板使用FSBB 15CH60模塊，而控制電路板使用相同型號的CPU，單元電路也基本相同。 STK621-031之所以以較少的引腳起到與FSBB 15CH60相同的作用，原因就是部分引線集成在模塊內部，并沒有使用引腳。表5-20所示為FSBB 15CH60和STK621-031引腳數量及功能對比。 五、自舉升壓電路 3．工作原理 |
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