长虹BQ系列全直流变频空调PFC电压电路工作原理分析与维修

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长虹BQ系列直流变频空调，其室内、室外风扇电机和压缩机电机均采用直流电机，而且压缩机电机为四极无刷直流电机，其转速调节范围可达到9r/s~130r/s，室外机PFC(功率因数校正)电压电路主要由市电输入保护、交流滤波(EMI)、室外机整机电流检测、抗电感(电抗器)磁饱和功率因数校正、整流、软启动、大电容平滑滤波及输出过压保护等电路单元组成，其结构框图如图1所示，原理电路如图2所示。
       
                PFC电压电路产生约310V直流电压，为开关电源、室外变频风扇电机和变频压缩机等供电。
       
        一、PFC电压单元电路简析
       1.输入保护电路
       室内机送来的AC220V市电经端子板JXB2输入到室外机电路板，首先进行输入保护电路。该保护电路比较简单，但却有三种重要的保护功能:(1)室外机总电流超过25A(最大允许值)时，F01熔断，停止对室外机供电;(2)当JXB2①、②脚输入超高压(如误将AC380V电源接入)时，压敏电阻R02、R03会在数十毫秒内快速击穿，F01过流熔断，停止外机供电;(3)因雷电或供电设备等其他原因在电网中形成的超高压脉冲窜入时，放电管SG01(又称接闪器，型号为DSA61)会立即放电，将瞬间超压脉冲泄放到接地端(LDF)，防止大面积损坏电路元件。
               2.EMI(消除电磁干扰)滤波电路
        在中、高档电子产品中，EMI滤波电路是必不可少的，主要由高频阻流电感(高扼圈)L01、共模安规电容C03、C04、C07、C08、C18、C19组成。电磁干扰波可以向空间辐射，也可经电网、电源线流窜，EMI的功能是双向的，它不但可以阻止外界干扰信号通过电磁辐射和电源线进入空调，还可以防止空调开关电源高频振荡信号及其高次谐波向空间辐射或通过电源线流入电网，消除了电磁杂波对空调正常工作的干扰，也防止空调运行时干扰附近用电设备的正常运行。
       3.室外机电流检测电路
       T02为电流互感器，室外机一根供电导线穿过T02磁芯，对室外机整机电流进行取样，其次级绕组感应出与电流成正比的交流电压，经R600(976Ω±1% )限压、R601(1.4kΩ±1%)限流，双二极管D600(1sS266)右侧二极管半波整流(D600右侧二极管用于限幅保护)、C600滤波产生直流取样电压，再经R603(1kΩ)加至室外机微处理器IC800( TSK88N或TSK87N )56脚。当变频压缩机升频运转时，整机取样电流将增大，R602(16.5kΩ±1% )上的取样电压随之增加， 整机电流与R602两端取样电压的关系见表1。IC800不断地将取样电压与EEPROM中存储的整机过流数据进行比对，若判断过流，则输出控制指令使压缩机降频运转，直至过流消失;若降频后仍过流，则IC800输出控制信号，使压缩机停止工作，起过流保护作用。

               4.抗电感器磁饱和电路
        市电电压经R14限流D05~D08整流和C24滤波后，产生300V左右直流电压为互补对管Q02、Q01供电。室外机工作后，L01的取样绕组产生的取样电压经R08加至Q01、Q02的基极，当电感器L02-1、L02-2发生磁饱和现象时，L01产生的取样电压使Q01、Q02的导通加强，迫使Q02发射极输出电压增大或减小，该电压经C10、C22、R09输出后，再经压敏电阻R04及C20、C21分别送给L02-1、L02-2两个电感线圈，最终实现抗磁饱和调整控制。
        5.PFC电路
        功率因数校正电路的核心元件是DB01模块，主要是由一只IGBT开关管和6只快速恢复二极管组成，具有整流和功率因数校正功能。IC400(TLP251)是含有放大器的高速光耦合器，室外机加电后，DB01内4只二极管对市电进行桥式整流，产生310V左右的直流电压为直流变频风扇电机和直流变频压缩机电机等后续电路供电;压缩机启动工作后，IC800一方面从③脚输出高电平，经C401、C402高频消噪滤波使带阻晶体管Q401导通，使IC400③脚经Q401接地。另一方面IC800 20或21脚根据市电过零信号，输出一个或两个低电平窄脉冲，经带阻晶体管Q400倒相放大后将一个或两个高电平窄脉冲加到IC400②脚，由它耦合且推挽放大后从⑥脚输出。当⑥脚输出高电平激励信号时，经R400、R401驱动DB01内IGBT开关管导通，此时电感L02-1、L02-2存储能量;当⑥脚输出低电平激励信号时，通过R402和双二极管D403(ISS181)使IGBT开关管截止，此时L02-1、L02-2存储的能量经DB01内4只二极管进行桥式整流后，为后续电路供电，达到校正、提高功率因数的目的。
        6.软启动电路
         由于310V供电滤波电容C12~C14的等效容量很大，达1500uF，故它的初始充电电流较大。为了防止刚加电时DB01、F01等元件因过流而损坏，室外机利用两只限流电阻R5、R10来抑制该冲击大电流。R5、R10均为PTC(正温度系数热敏电阻)元件，较大的充电电流会使它们温度快速上升并导致电阻值迅速增大，最终使310V输出电压下降至无法满足开关电源、室外变频风扇电机和变频压缩机电机驱动模块正常工作的需要。延迟启动一段时间，待IC800工作后，其49脚输出低电平启动信号，使Q40截止，Q41导通，继电器RYO1获得12V电压后吸合，其常开触点闭合后将R5.R10短接，310V输出电压恢复到正常值，开关电源、室外风扇及压缩机启动工作，实现PTC限流软启动保护。
       7.输出过压保护电路
        310V输出电压经R408 (150kΩ/2W ).R407(2.43kΩ/1W )分压取样后加至稳压二极管D401， 正常时取样电压小于D401的稳压值5.6V ，D401处于截止状态，不影响PFC电路工作;当310V输出电压因某种原因升高且达到350V时，D401导通，光耦合器IC401随之导通，5V电压经IC401④、③脚使带阻晶体管Q402导通，将Q401基极接地使其截止，导致IC400无输出，则DB01内IGBT开关管截止，310V端无输出，以免负载和开关管过压损坏，起输出过压保护作用。
二、故障检修
         长虹BQ系列全直流变频空调主要包括长虹KFR-25(28、35、40)GW/BQ等(型号后缀带BQ
字样)机型。PFC电压电路的主要故障是无310V电压输出，导致室外机组不工作，并且室内机面板上的运转指示灯和空气清新指示灯(红色LED)闪烁，产生室外机电路板异常的故障代码。此时用遥控器自诊故障，--般会出现变频压缩机失常的故障代码，如“03-1d"(压缩机不转)，“03-1F"(压缩机跳闸)等。310V电压无输出(或异常)的主要原因及检修方法如下。
1.JXB2①、②脚间无AC220V市电
        (1)室内、室外机端子板jXB1jJXB2接线柱松动或连线断脱;(2)室内机微处理器IC30(TMPGEnc87CM40AP)②脚无为室外机供电高电平指令信号输出，反相驱动器IC31( TD62004F)⑥、11脚内放大器不良，供电继电器DA12D2损坏或触点接触不良。
2.L01无输出电压
        (1)EMI电路无输出，多为R02、R03、C02~C04等击穿漏电后，F01熔断所致;(2)L01(600uH)两主绕组之一断路或接线松脱。
3.过流保护电路动作或工作异常
        (1)室外机整机过流引起保护电路动作，此时室外机微处理器IC800 56脚输入过流信号电压接近5V电源电压(见表1);(2)过流保护电路有故障，一般是取样分压电阻R601变小， R602增大或D600右侧二极管击穿、漏电导致C600两端电压升高;(3)抗磁饱和电路整流桥D05~D08击穿，驱动管Q01、Q02及放电二极管D03、D04击穿漏电。
4.PFC电路不工作(电感L02-1、L02-2发出较大噪声)
    (1)IC400②脚无正电压。一般是IC800 20、21脚无低电平窄脉冲输出，双二极管D400失效(无单向导电功能)或开路损坏，带阻管Q400性能变差(如β下降，动态电阻增大等)，R403脱焊或相关印刷线路铜箔断裂所致;(2 )IC400③脚电压大于0.5V时，其②、③脚内发光管不能导通。原因是IC800③脚无高电平输出，Q401开路性损坏，C01~C03或J401击穿、漏电，过压保护电路动作造成Q402导通;(3)高速光耦合器性能变差或损坏;(4 )耦合元件D403、R400~R402、R411开路或不良;(5)P07、P11接插不良，L02-1、L02-2开路，C20、C21、C09、C16、C17失容或开路损坏;(6)DB01内IGBT开关管或整流二极管损坏。
5.过压保护电路动作
         (1)取样电阻R408变小或R407变大后，抬高了输出取样电压;(2)稳压二极管D401(RD5.6E)漏电或击穿损坏;(3)光耦合器IC401③、④脚内光电管击穿或漏电;(4)带阻管D402击穿、漏电造成Q401截止。
        6.软启动电路工作异常
       (1)IC800 49脚无高电平延时启动信号输出。(2)上拉电阻R800、R06脱焊或驱动管Q40、Q41开路损坏;(3)泄流双二极管D01击穿漏电，继电器RYO1(G4A-1A)线圈断路或其常开触点因氧化、锈蚀导致接触不良;(4)高频阻流电感L03绕组断路。
7.室外机微处理器工作异常
       (1)Ic800不良或EPROM存储器数据缺失造成③、20、21脚不能送出正确的控制信号，49、50脚输入信息无法正常处理;(2)IC800不具备正工作条件(5V供电电压，30、31脚外接石英晶X01停振或无正确的复位脉冲输入);(3)IC800 28、29、64脚外接“看门狗”电路IC401(TA8000）工作失常。