第五章交流变频空调器室外机电路
交流变频空调器室外机电路（三）
第三节输入部分电路
一，存储器电路
图5-19为存储器电路原理图，图5-20为其实物图，该电路的作用是向CPU提供工作时所需要的数据。存储器内部存储室外机的运行程序、压缩机的U|f值、电流和电压保护值等数据，CPU工作时调取存储器的数据对室外机电路进行控制。
CPU需要读写存储器的数据时，④脚变为高电平5V，用于片选存储器IC6的①脚，(24) 脚向IC6的②脚发送时钟信号，(26) 脚将需要查询数据的指令输入到IC6的③脚，(25) 脚读取IC6的④脚反馈的数据。
二、传感器电路
传感器电路向室外机CPU提供室外环境温度、冷凝器温度和压缩机排气管温度共3种温度信号。
1.室外环温传感器
图5-21为室外环温传感器的安装位置和实物外形。
①该电路的作用是检测室外环境温度，由室外环温传感器(25°C/5kΩ2) 和分压电阻R10 (4.7kΩ2电阻) 等元器件组成。
②在制热模式，与室外管温传感器温度组成进入除霜的条件。
2.室外管温传感器
图5-22为室外管温传感器的安装位置和实物外形。
①该电路的作用是检测冷凝器温度，由室外管温传感器(25°C/5kΩ) 和分压电阻R11 (4.7kΩ电阻)等元器件组成。
②在制冷模式，判定冷凝器过载。当室外管温≥70°C时，压缩机停机;当室外管温≤50°C时，3min后自动开机。
③在制热模式，与室外环温传感器温度组成进入除霜的条件。空调器运行段时间(约4omin)，室外环温>3°C时，室外管温≤-3°C，且持续5min; 或室外环温<3°C时，室外环温室外管温≥7°C,且持续5min。
④在制热模式，判断退出除霜的条件。当室外管温> 12°C时或压缩机运行时间超过8min。
3.压缩机排气传感器
图5-23为压缩机排气传感器的安装位置和实物外形。
①该电路的作用是检测压缩机排气管温度，由压缩机排气传感器(25°C/65kΩ)和分压电阻R29 (2okΩ电阻)等元器件组成。
②在制冷和制热模式，压缩机排气管温度≤93°C时，压缩机正常运行; 93°C<压缩机排气温度<115°C时，压缩机运行频率被强制设定在规定的范围内或者降频运行;压缩机排气管温度> 115°C时，压缩机停机;只有当压缩机排气管温度下降到≤9o°C时，才能再次开机运行。
4.传感器电路工作原理
图5-24为传感器电路原理图，图5-25为其实物图，该电路的作用是向室外机CPU提供温度信号，室外环温传感器检测室外环境温度，室外管温传感器检测冷凝器温度，压缩机排气传感器检测压缩机排气管温度。
CPU的(30)脚检测室外环温传感器温度，(31)脚检测室外管温传感器温度，
(32)脚检测压缩机排气传感器温度。
传感器为负温度系数(NTC)热敏电阻，室外机3路传感器工作原理相同，均为传感器与偏置电阻组成分压电路。以压缩机排气传感器电路为例，如压缩机排气管由于某种原因温度升高，压缩机排气传感器温度也相应升高，其阻值变小，根据分压电路原理，分压电阻R29分得的电压也相应升高，输送到CPU (32)脚的电压升高，CPU根据电压值计算出压缩机排气管的实际温度，与内置的程序相比较，对室外机电路进行控制，假如计算得出的温度大于100°C，则控制压缩机降频，如大于15°C则控制压缩机停机，并将故障代码通过通信电路传送到室内机主板CPU。
三、压缩机顶盖温度开关电路
1.作用
压缩机运行时壳体温度如果过高，内部机械部件会加剧磨损，压缩机线圈绝缘层容易因过热击穿发生短路故障。室外机CPU检测压缩机排气传感器温度，如果高于go°C则会控制压缩机降频运行，使温度降到正常范围以内。
为防止压缩机过热，室外机电控系统还设有压缩机顶盖温度开关作为第二道保护，其安装位置和实物外形见图5-26，作用是即使压缩机排气传感器损坏，压缩机运行时如果温度过高，室外机CPU也能通过顶盖温度开关检测。
顶盖温度开关检测压缩机顶部温度，正常情况下温度开关触点闭合，对室外机电路运行没有影响;当压缩机顶部温度超过115°C时，温度开关触点断开，室外机CPU检测后控制压缩机停止运行，并通过通信电路将信息传送至室内机主板CPU，报出“压缩机过热"的故障代码。
2.工作原理
图5-27为压缩机顶盖温度开关电路原理图，图5-28为其实物图，该电路的作用是检测压缩机顶盖温度开关状态，温度开关安装在压缩机顶部接线端子附近，用于检测顶部温度，作为压缩机的第二道保护。
温度开关插座设计在室外机主板上，CPU安装在模块板.上，温度开关通过室外机主板和模块板连接线的①号线连接至CPU的⑤脚，CPU根据引脚电压为高电平或低电平，检测温度开关的状态。
制冷系统工作正常时温度开关触点为闭合状态，CPU⑤脚接地，电压为低电平oV，对电路没有影响;如果运行时压缩机排气传感器失去作用或其他原因，使得压缩机顶部温度大于115°C，温度开关触点断开，5V经R11为CPU⑤脚供电，电压由oV变为高电平5V，CPU检测后立即控制压缩机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。
3.常见故障
该电路的常见故障是温度开关在静态(即压缩机未起动)时触点为断开状态，引起室外机不能运行的故障。
检测时使用万用表电阻档测量引线插头，见图5-29，正常阻值为oW;如果实测为无穷大，则为温度开关损坏，应急时可将引线剥开，直接短路使用，待有配件时再更换。
四、测试端子
1.测试功能
模块板上的CN6为测试端子插座，作用是在无室内机电控系统时，可以单独检测室外机电控系统运行是否正常。方法是在室外机接线端子处断开室内机的连接线，使用连接线(或使用螺钉旋具头等金属物)短路插座的2个端子，然后再接通电源，室外机电控系统不再检测通信信号并强制开机，压缩机定频运行，室外风机运行，四通阀线圈上电，空调器工作在制热模式;如果此时断开CN6插座的短接线，四通阀线圈断电，压缩机延时5os后运行，室外风机不间断运行，空调器改为制冷模式;断开电源，空调器停止运行。
2.工作原理
图5-30为测试端子电路原理图，图5-31为其实物图。CPU (37)脚为测试引脚，正常时由5V电压经电阻R26供电，为高电平5V;如果使用测试功能短路CN6的2个引针时，(37) 脚接地为低电平oV。
室外机上电，CPU上电复位结束开始工作，首先检测(37) 脚电压，如果为高电平5V，则控制处于待机状态，根据通信信号接收引脚的信息，按室内机CPU输出的命令对室外机进行控制;如果为低电平oV,则不再检测通信信号，按测试功能控制室外机。
五、电压检测电路
1.作用
空调器在运行过程中，如输入电压过高，相应直流30oV电压也会升高，容易引起模块或室外机主板过热、过电流或过电压损坏;如输入电压过低，制冷量下降达不到设计的要求。因此室外机主板设置电压检测电路，CPU检测输入的交流电源电压，在过高(超过交流26oV)或过低(低于交流16oV)时停机进行保护。
2.工作原理
图5-32为电压检测电路原理图，图5-33为其实物图，表5-4为交流输入电压与CPU引脚电压对应关系。该电路的作用是计算输入的交流电源电压，当电压高于交流26oV或低于16oV时停机，以保护压缩机和模块等部件。
本机电路未使用电压检测变压器等元器件检测输入的交流电压，而是通过电阻检测直流300V母线电压，通过软件计算出实际的交流电压值，参照的原理是交流电压经整流和滤波后，乘以固定的比例(近似1.36)即为输出直流电压，即交流电压乘以1.36即等于直流电压数值。CPU的33脚为电压检测引脚，根据引脚电压值计算出输入的交流电压值。
电压检测电路由电阻R19、R20、R21、 R22、R12、 R14和电容C4、C18组成，从图5-32可以看出，基本工作原理就是分压电路，取样点为P接线端子上的直流30oV母线电压，R19、 R20、R21、R12为上偏置电阻，R14为 下偏置电阻，R14的阻值在分压电路所占的比例为1/109[R14/ ( R1g+R2o+R21+R12+R14)，即5.1/(182+182+182+5.1+5.1) ]，R14两端电压经电阻R22送至CPU (33)脚，也就是说，CPU (33)脚电压值乘以10g等于直流电压值，再除以136就是输入的交流电压值。比如CPU ( 33)脚当前电压值为2.75V，则当前直流电压值为299V (2.75Vx109) ，当前输入的交流电压值为220V ( 299V+136)
压缩机高频运行时，即使输入电压为标准的交流220V，直流300V电压也会下降至直流240V左右;为防止误判，室外机CPU内部数据设有修正程序。
说明:室外机电控系统使用热地设计，直流300V“地"和直流5V"地"直接相连。
六、电流检测电路
1.作用
空调器在运行过程中，由于某种原因(如冷凝器散热不良)，引起室外机运行电流(主要是压缩机运行电流)过大，则容易损坏压缩机，因此变频空调器室外机主板均设有电流检测电路，在运行电流过高时进行保护。
2.工作原理
图5-34为电流检测电路原理图，图5-35为其实物图，表5-5为运行电流与CPU引脚电压的对应关系。该电路的作用是检测压缩机运行电流，当CPU的检测值高于设定值(制冷10A、制热11A)时停机，以保护压缩机和模块等部件。
本机电路未使用电流检测变压器或电流互感器检测交流供电引线的电流，而是模块内部取样电阻输出的电压，并将电压信号放大，供CPU检测。
电流检测电路由模块(20)脚、IC3 (LM358M)、滤波电容E7等主要元器件组成，CPU的(34) 脚检测电流信号。
本机模块内部设有取样电阻，将模块工作电流(可以理解为压缩机运行电流)转化为电压信号由(20) 脚输出，由于电压值较低，没有直接送至CPU处理，而是送至运算放大器IC3 (LM358M)的③脚同相输入端进行放大，IC3将电压放大10倍(放大倍数由电阻R16/R17阻值决定)，再由IC3的①脚输出至CPU的(34)脚，CPU内部软件根据电压值计算出对应的压缩机运行电流，对室外机进行控制。假如CPU根据电压值计算出当前压缩机的运行电流在制冷模式下大于10A，判断为“过电流故障”，控制室外机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。
本机模块由日本三洋公司生产，型号为STK621-031，内部(20)脚集成取样电阻，将模块运行的电流信号转化为电压信号，万用表电阻档实测模块(20)脚与N接线端子的阻值小于1Ω (近似oΩ)。
七、模块保护电路
1.作用
模块内部使用智能控制电路，不仅处理室外机CPU输出的6路信号，而且设有保护电路，其示意图见图5-36，当模块内部控制电路检测到直流15V电压过低、基板温度过高、运行电流过大或内部IGBT开关管短路引起电流过大故障时，均会关
断IGBT开关管，停止处理6路信号，同时模块保护FO引脚变为低电平，室外机CPU检测后判断为“模块故障”，停止输出6路信号，控制室外机停机，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。
①控制电路供电电压欠电压保护:模块内部控制电路使用外接的直流15V电压供电，当电压低于直流12.5V时，模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。
②过热保护:模块内部设有温度传感器，如果检测基板温度超过设定值(约110°C)，模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。
③过电流保护:模块工作时如内部电路检测IGBT开关管电流过大，模块驱动电路停止工作，不再处理6路信号，同时输出保护信号至室外机CPU。
④短路保护:如负载发生短路、室外机CPU出现故障、模块被击穿时，IGBT开关管的上、下臂同时导通，模块检测到后控制驱动电路停止工作，不再处理6路输入信号，同时输出保护信号至室外机CPU。
2.工作原理
图5-37为模块保护电路原理图，图5-38为其实物图。
本机模块(19) 脚为FO保护信号输出引脚，CPU的②脚为模块保护信号检测引脚。模块保护输出引脚为集电极开路型设计，正常情况下此脚与外围电路不相连，CPU②脚和模块(19) 脚通过排阻RA2中代号为R1的电阻(4.7kΩ) 连接至5V，因此模块正常工作即没有输出保护信号时，CPU②脚和模块(19)脚的电压均为5V。
如果运行或待机时模块内部电路检测到上述4种保护，将停止处理6路信号，同时(19) 脚接地，CPU②脚经电阻R1、模块(19)脚与地相连，电压由高电平5V变为低电平(约oV)，CPU内部电路检测到后停止输出6路信号，停机进行保护，并将故障代码通过通信电路传送至室内机CPU。
3.电路说明
三洋STK621-031模块内部保护电路工作原理和三菱PM2oCTM6o模块基本相同，只不过本机模块内部接口电路使用专用芯片，可以直接连接CPU引脚，中间不需要光耦合器;而三菱PM2oCTM6o属于第二代模块，引脚不能和CPU相连，中间需要光耦合器传递信号。
三菱第三代和后续系列模块内部接口电路也使用专用芯片，同样可以直接连接CPU引脚，和本机模块相同。
