海尔变频空调控制电路分析

早期市场的海尔品牌变频空调主要有kfr-20gw/(BP)、kfr-28gw/a (BP)、kfr-32gw/(BP)、kfr-36gw/(BP)、kfr-40gw/(BP)、kfr-50lw/(BP)它们的变频控制原理基本相同。本文以KFR-50LW(BP)金元帅柜机王为例，对其控制电路的工作原理进行分析，以期引起更多的关注。图1是室内机控制电路示意图，图2是室外机控制电路示意图。两个示意图都是作者根据实物绘制的，仅供参考。

一、室内机控制电路原理室内机控制电路采用47C862AN-Gc5l。该芯片除了编写空调专用程序外，还包含CPU微处理器、程序存储器、数据存储器、I/O接口、定时器计数器电路等电路。它可以计算和比较输入信号，并根据计算和比较的结果控制室外机、风扇、定时、制冷制热、除湿等工况。1.ICI (47c862an-gc51)主引脚功能(1)引脚35、64为电源端子，典型工作电压为5V。(2)芯片的32、33、34、39、48和60是接地端子。(3)针脚31是蜂鸣器接口。每当CPU接收到用户指令时，引脚31输出高电平，蜂鸣器鸣响一次，通知用户CPU已经接收到指令。如果整机关机，远程连接器会再次输出关机指令，蜂鸣器不响。(4)36、37和38是温度采集端口，其中引脚36和37是室内热交换器的温度输入端口，引脚38是室内温度输入端口。(5)复位电路由20个引脚和ICl03、R101、D101、C103、C109组成，在低电平时有效。每次空调开机，复位电路都会产生一个低电压来复位CPU程序。当机器正常工作时，复位端子处于高电平。(6)管脚62是交换机控制终端的交换机控制端口(多功能端口)，低电平有效。紧急操作时，按住电源开关，使脚保持高位3秒以上，蜂鸣器鸣响两次，机器即可进入紧急操作状态。当此引脚处于低电平时，引脚56输出高电平，点亮电源指示灯LEDl，cPu执行最后存储的工作状态。如果是第一次开机，当用户没有输入任何指令时，CPu会自动运行程序。室内温度27以上时降温，21以下时升温，21以上27以下时除湿。(7)红外接收器接收到控制信号后，通过引脚46输入微处理器采集的数据和温度，控制空调的运行状态，从而完成遥控信号的接收。(8)引脚56、引脚57和引脚58是显示接口，在高电平时有效。引脚56是电源指示器接口，引脚57是定时操作指示器端口，引脚58是操作指示器端口。当室内机正常运行时，运行指示灯LED3亮起。(9)微处理器的时钟频率由6.00MHz的晶体振荡器产生，通过微处理器的管脚18、19和CPU的内部分频电路形成振荡电路。(10)微处理器的引脚、、、11、12为驱动接口，驱动空调的主要功能，所有接口均为高电平有效。其中，(2)脚踏控制室外机电源继电器SW301；脚控制同步电机实现立体送风；室内风机低速控制端11英尺，室内风机中速控制端11英尺，室内风机高速控制端12英尺。2.电路工作原理：室内机加220伏交流电压后，火线通过T301加到插座cN5上，零线从插座cN4、FU300、T301的引脚加到插座CN5上。变压器在初级获得220伏交流电源，在次级产生13V交流电压，由D204、D205、D206、D207和C214整流滤波成12V DC电压。该电压为ICl02、微型继电器SW301~SW305、蜂鸣器供电，该电压为V202、C106调节的5V电压ICl(47C862AN-GC51)供电。ICl03的引脚向ICl的复位端20发送复位信号，ICl开始工作。当红外接收器接收到制冷指令时，通过ICl的引脚46发送到CPU，ICL的引脚31输出高电平脉冲，蜂鸣器鸣响一次通知用户。此时，将输入机器中的设定温度与38针室内温度传感器测量的室内温度进行比较。如果设定温度高于室温，cPu将不执行冷却指令；如果设定温度低于室温，cPu执行冷却指令。如果风速设置为高速档，则

二、室外机控制电路原理 
    室外机也采用海尔变频空调专用大规模集成电路98C029，该芯片具有温度采集、过流、过热、防冷冻等保护功能，还可以输出30～125Hz的PWM脉冲信号，驱动压缩机，使空调器从一匹变到三匹。应急转动时，输出固定60Hz的运转频率，这时可以开展测量压力，电流等检修工作。 
    室外机cPu收到室内机传送来的(制冷、制热、抽湿、压缩机运转频率)等控制信号，控制室外风机、四通阀，并通过变频器控制施加在压缩机电机上的频率和电压，从而改变压缩机的运转速度。同时也将室外机运行的有关信息反馈给室内机。 
    室外机芯片IC2((9821)主要引脚功能见图3。 
    电路工作原理如下： 
    室外机得到220V电压后，经PTC1、整流器H(1)、H(2)整流滤波成280V左右的直流电压，该直流电压经电抗器、再次滤波后，一路给功率模块提供直流电源，另一路加到插座CN401的正端(CN401负端接地)。从CN401正端又分为三路，一路经开关变压器T1(见图2左下角的变压器)的①～②绕组加到开关管N2的集电极，一路经R1、R2、C404、R3、L3、R4、R4降压成约+8V左右的直流电压，使CPU首先得电工作，另一路经R402，开关管N2的基极提供偏置电流，使其导通。开关管N2一旦导通，集电极电流流过T1①、②绕组，产生①端为正，②端为负的电压，耦合到③～④绕组，产生③端为负、④端为正的正反馈电压，该电压经C402、R404作用到N2的b—e间，使N2的电流增大，由此正反馈电压使N2迅速饱和。在R405、C403、Z401的箝位作用下，使N2工作在固定频率状态。在储能元件T1的作用下，从T1的次级感应出稳定的高频交流电压，经D401、C409、D404、C405、D407、C407、D413、C411整流滤波成四路+14V的直流电压，给功率模块微电路供电。同时从⑥端感应出的电压经D17、C413、V、C106稳压成+5V的直流电压给cPu等供电，从⑧端产生的电压经D116、C412整流滤波成+12V的直流电压，给微动继电器：SWl～SW4和反相器ICl供电。 
    IC6的①脚将复位信号送到微处理器IC2的复位端27脚，IC2开始工作。IC2首先检测室外温度、压缩机温度、室外热交换器温度，若不正常，通过串行通信接口向室内机发出异常信息，并显示故障报警。若正常，则接受室内机传来的制冷命令，IC2的52输出高电平给ICl的④脚，反相器ICl的13脚变成低电平，使SW3得电吸合，短路PTC1，以给功率模块提供大的工作电流。经延时后，Ic2从55脚输出高电平，给Icl第①脚，反相器Icl的16脚输出低电平，使SWl得电吸合，室外风机得电工作在低速挡。同时，Ic2从④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨脚输出0～30～125Hz的驱动信号给功率模块，使压缩机工作。若设定温度与室内温度相差较大，室内机CPU向室外机发出满负荷运转信号，空调器由一匹变到三匹，同时室外风机自动变换成高速挡。 
    若室内机发出制热命令时，室外机IC2则从53脚输出高电平给ICl的③脚，ICl从14脚输出低电平，使SW4吸合，电磁阀得电吸合，制冷剂改变流向，空调器制热，同时点亮室外机电路板上的LED指示灯。 
    空调器工作后，IC2从18脚监视其工作电流，若连续两次出现过流信号，则判断为异常，立即关闭室外风机和压缩机，并发出室外机故障信号到室内机，室内机关闭并显示故障报警。 
    一般情况下，室外风机与压缩机同时启动，但迟30秒后关闭(特别指明除外)。 

三、化霜工作状态 
    (1)化霜开始条件：室外热交器铜管温度连续低于3℃的压缩机运行时间达到40分钟以上。 
    (2)化霜过程：①压缩机以固定80Hz固定频率运转。②四通阀、室外风机关闭。 
    (3)化霜结束条件：①化霜时间达到10分钟。②室外热交换器铜管壁温高于5℃ 
    四、室内外机的通信规范 
    室内外机采用异步串行通信方式：以室内机为主机，室外机为从机进行通信。连续2次收到完全相同的信息才有效。连续2分钟不通信或接收信号错，发出故障报警并关停室外机和室内风机。 
    五、简单故障排除 
    (1)上电压后，无指示，整机不工作。 
    一般为Z301压敏电阻击穿短路，保险FU3OO熔断；变压器初级绕组开路。 
    (2)室内风机不转。 
    检查ICl02的⑨脚是否为+12V，⑩、11、15其中是否有一个脚为低电平，ICl的⑩、11、12是否有一脚为高电平。 
    检查风机电容有否异常；风机电机绕组是否开路(短路)。 
    (3)室外风机不转，但压缩机运转。 
    一般为ICl或SWl或SW2损坏，风机电容异常。风机电机绕组开路或短路。