变频空调微处理芯片输入电路原理分析

电器维修

前两期已经讲解了变频空调的电源电路、微处理控制电路工作要素，至此微处理控制电路处于待机状态。但变频空调该如何工作，工作在何种状态，一方面取决于用户输入的控制指令，另一方面更取决于各个检测点反馈到微处理控制芯片的各种参数。变频空调微处理控制电路常见的输入电路有:温度检测、电流检测、AC电压/过零检测、遥控信号输入、通信电路等。
                 图1是海信KFR-2801GW/BP变频空调室内机输入电路图，其输入电路不但包括电源电压、复位、时钟电路;还有过零检测、温度检测、风机检测和遥控输入等输入接口电路。
       1.电源电路:220V交流电经过变压器BT降压后输出AC12V，经过D02、D08、D06、D10四支二极管构成的桥式整流电路进行整流，经D07、CO8、C11平滑滤波后得到DC12V直流电，该电压为TDA62003AP驱动集成电路和蜂鸣器等电路提供工作电压，同时经LM7805三端稳压集成电路进行稳压，C09、C12滤波后，得到稳定的+5V电压，为微处理控制芯片提供稳定的工作电压，其中微处理芯片的工作电压由CPU的21和42脚输入。
       2.复位电路:在电源电路为控制电路提供+5V的电源电压时，也为复位电路提供工作电压，该电压通过IC04( MC34064 )的②脚输入，D13为钳位二极管，断电时单片机的18脚电位为高电平，在上电或受到干扰的情况下，IC04①脚便输出一个上升沿信号，触发微处理控制芯片的复位端18脚，电解电容C13是用来调节复位延时时间。
       3.时钟电路:微处理控制芯片的19、20脚外接的晶体振荡器XT01，与内部电路共同构成时钟振荡电路，为芯片提供8MHz的时钟频率，确保芯片能有序地正常工作。
       4.EEPROM电路:在EEPROM电路内记录着空调运行的一些状态参数，比如室内风扇电机的风速、室内机检测到的温度值、变频值等，如果ePROM电路有故障，就会导致空调运行紊乱或不能开机。由于该机有显示屏，它与微处理控制芯片的通信和EEPROM电路共用数据线SO和时钟线SCK。但他们不能同时进行传递信号，所以需要由EPROM和显示屏电路的CS或DSPCS来进行选择确定。
       5.过零检测电路:过零检测电路在系统中的主要作用有两个，一是用来检测出交流电的过零点，使微处理芯片控制晶闸管类元件在交流电的零点附近时导通，以防止因导通瞬间电流过大而烧坏晶闸管;另一个是用来检测供电电压是否异常。该电路的工作原理是：电源变压器输出的AC12V电压经D02、D08、D10、D06二极管桥式整流后，输出一脉动的直流电，经过R12和R16分压后提供给Q01，当三极管Q01的b极电压小于0.7V时，Q01不导通，芯片32脚处于高电平，当三极管Q01的b极电压高于0.7V时，Q01导通，这时芯片32脚电位被拉低，这样微处理控制芯片就得到了一个过零触发信号，其中R18电阻起到限流作用。
       6.温度传感器电路:温度传感器电路是用来检测室内相关点的温度，并给微处理控制芯片提供模拟电压，让其根据提供的温度值进行相应的调节。该机室内机有三个温度检测电路接口，但实际只采用了两个，其中的出风温度检测采用R27、R30对+5V电压进行分压，由于两个电阻阻值- -致，所以分压得到的电压大约为+2.5V，该温度检测接口就被恒定在这一个固定值上。该机采用的传感器为5kΩ (25°C时的阻值)，分别与R28、L02和R26、L03串联后，对+5V电压进行分压，当温度变化时，传感器阻值改变，从而分压得到的电压就会随之改变，这样微处理控制芯片据此与内置参数进行比较计算，从而判断该检查点当前的实际温度值。温度传感器是一只负温度系数的热敏电阻，即温度高则阻值小，温度低则阻值大，所以CPU的输入电压规律如下:当温度升高时，CPU的输入电压就高;当温度降低时，CPU的输入电压随之降低。于是cPU内部电路就可以根据输入电压的不同，来判断当前的各点温度，并通过内部程序和人为设定，来控制空调的运行状态。
        由于温度检测电路在空调温度采集方面非常重要，如果传感器或者与之串联的分压电阻阻值不准确，就可能导致空调温度检测不准确，从而导致空调工作失常。
       7.风机检测:在室内机风扇电机内部的霍尔元件检测出的转速参数，通过R19反馈回芯片的⑦脚。一般风机每转动一圈，霍尔元件就输出3个脉冲，CPU根据单位时间内输入的脉冲个数来确定当前的转速，以便准确地控制室内风扇电机的转速。
       8.遥控输入:遥控输入用来方便用户对空调进行操作控制，用户通过按动遥控器上的按键，遥控器发出相关的控制指令，空调内机上的红外线接收头接收到该指令后，在接收头内部电路(现在采用的一体式接收头，内部都集成了光电转换集成电路)转换成电信号，通过R14耦合到芯片31脚内部，芯片内部电路对该信号进行识别后，去控制相关部件工作。正常情况下，用万用表测量遥控接收头的输出端，有4V左右的电压，当有遥控信号输入时，表针在4V左右摆动，否则请更换遥控接收头试试，但要注意更换的遥控接收头管脚功能是否吻合。

                9.应急按钮:应急按钮是用来在遥控器丢失或检修时使用，在平时芯片41脚为高电平，当按下应急按钮后，41脚变成低电平，芯片内部电路按照设定程序进行工作(一般为自动运行状态)。
                 图2是海信KFR-2801GW/BP变频空调室外机输入电路图，它的输入电路和室内机一样，也包含了电源电压、复位、时钟电路;但也有一定的区别，比如室外机不需要遥控输入信号，增加了电流检测电路和压缩机检测电路等，下面也仅对室内机没有的输入电路进行介绍。
        10.电压检测电路:电压检测电路是为了保护空调不因外界电压的变化，而影响其正常使用甚至烧毁，而在控制电路中专门设计的一种检测电路，用来检测供电电压是否正常。一旦出现过压或欠压，空调就会自动进行保护，并显示故障代码。工作原理是:220V交流电输入变压器T01初级，在次级便输出一交流低电压，该电压经D08~D11桥堆整流，再通过R25、R28、C10滤波后，输出一直流电压，通过R33限流后加在微处理芯片的62脚上，微处理芯片将该电压与内部设定参数进行比较，从而判断当前电压是否在正常范围内。当电压过高或过低时，微处理芯片均会发出保护指令，从而保护空调的安全。其中二极管D14为钳位二极管，是用来将直流电平钳制在5V，而不会在交流电突变时，整流得到的直流电平过高而击穿芯片或使系统误动作。
        11.电流检测电路:电流检测电路是空调中一项非常重要的保护电路，它是用来检测压缩机供电电流的，当电流过大时，可能会损坏压缩机，甚至烧毁电动机线圈绕组。所以一旦电流检测电路得到的电流异常，微处理芯片将立刻进行保护，从而保证了压缩机的安全。其工作原理是:当空调工作时，交流电的L相线有电流流过，电流互感器CT01就会感应出电压，电流越大，感应到的电压就越高;电流越低，感应的电压就越低。该电压通过D01~D04桥式整流后输出一个直流电压，经R12、R17、R16分压，C04滤波后，输入微处理芯片的61脚，微处理芯片根据该电压的高低，来判断电流的大小。其中D13为钳位二极管，是用来将直流电平钳制在5V，电阻R32为限流电阻。
        注:一般而言，对于1.5P空调在制冷时，当电流达到12A时，微处理芯片就会控制压缩机停止运转，在制热时电流达到14A时，压缩机就会停转;对于1.8P空调，制冷时电流达到15A时，压缩机停转，制热时电流达到17A时，压缩机停转。虽然各个空调的实际电流不尽相同，但该数据在检修时可用来进行参考。
        12.温度检测电路:一般室外机的温度检测主要有压缩机排气温度室外环境温度、盘管温度、压缩机过载保护等，它们的工作原理和室内机的温度检测电路一样，不同的仅仅是检测点不同，所采用的感温头参数不同而已。
        13.变频模块保护输入电路:该保护信号来自变频模块，当变频模块出现过热、过流、短路时，功率模块内部电路就会输出一个保护信号，反馈给微处理控制芯片内部，微处理芯片据此发出停机保护指令，并显示故障代码。
        从上面的介绍来看，微处理控制电路的输入电路部分，实际就是为微处理芯片提供正常工作所需的各种条件(比如工作三要素)，和实时的状态参数(比如温度检测电路)，以便随时调整空调的工作状态，比如压缩机的运行频率，风扇电动机的转速等等。当微处理芯片工作后，就会根据输入电路提供的各种参数，输出控制指令，去控制棺关的部件工作，那么一台变频空调到底有哪些输出控制呢，请看后续相关资料介绍。