变频空调器控制电路的故障检修
牧青制冷2020-05-08 11:00
控制电路是空调器整机的运作核心，不论是定频空调器还是变频空调器，它都是控制和协调整机电气部件(如压缩机、电磁四通阀、风扇电动机等)正常工作和运行的电路。
变频空调器控制电路的故障检修
22.1控制电路的结构原理
控制电路是空调器整机的运作核心，不论是定频空调器还是变频空调器，它都是控制和协调整机电气部件(如压缩机、电磁四通阀、风扇电动机等)正常工作和运行的电路。
22.1.1控制电路的结构组成
控制电路是以微处理器为核心的自动检测、自动控制电路，用以对变频空调器中各部件的协调运行进行控制。
通常，在变频空调器的室内机和室外机中都设有各自独立的控制电路板，控制电路的核心部分是-只大规模集成电路，该电路称之为微处理器( CPU ),微处理器的外围都设置有陶瓷谐振器和存储器等特征元器件，如图22-1所示。
可以看到，变频空调器室内外机的控制电路要是由微处理器、存储器、晶体、复位电路、继电器、反相器以及各种功能部件接口等组成的。
22.1.2控制电路的工作原理
控制电路主要用于控制整机的协调运行，进而实现整机产品功能。在变频空调器中室内机与室外机中都设有独立的控制电路，两个电路之间由电源线和信号线连接，完成供电和相互交换信息(室内机、室外机的通信)，控制室内机和室外机各部件协调工作。
图22-2为典型变频空调器控制电路的工作原理方框图。
变频空调器工作时，室内机微处理器接收各路传感元器件送来的检测信号，包括遥控器指定运转状态的控制信号、室内温度信号、室内热交换器(蒸发器)温度信号(管温信号)、室内机风扇电动机转速的反馈信号等。室内机微处理器接收到上述信号后便发出控制指令,其中包括室内机风扇电动机转速控制信号、压缩机运转频率控制信号、显示部分的控制信号( 主要用于故障诊断)和室外机传送信息用的串行数据信号等。
同时，室外机微处理器从监控元器件得到感应信号,包括来自室内机的串行数据信号、电流传感信号、吸气管温度信号、排气管温度信号、室外温度信号、室外热交换器(冷凝器)温度信号等。室外机微处理器根据接收到的.上述信号，经运算后发出控制指令,其中包括室外机风扇电动机的转速控制信号、变频压缩机运转的控制信号 、电磁四通 电磁阀的切换信号、各种安全保护监控信号、用于故障诊断的显示信号以及控制室内机除霜的串行信号等。
22.2 控制电路的电路分析
( 1 )海信KFR-35GW/06ABP型变频空调器室内机控制电路
图22-3为海信KFR-35GW/06ABP型变频空调器的室内机控制电路原理图。该电路是以微处理器IC08 ( TMP87CH46N )为核心的自动控制电路。
具体电路信号流程如下。
变频空调器开机后，由电源电路送来的+5V直流电压为变频空调器室内机控制电路部分的微处理器IC08以及存储器IC06提供工作电压，其中微处理器IC08的@2脚和$2脚为+5V供电端，存储器IC06的⑧脚为+5V供电端。
.接在微处理 器#1脚外部的遥控接收电路，接收用户通过遥控器发射器发来的控制信号。该信号作为微处理器工作的依据。此外$1脚外接应急开关，也可以直接接收用户强行启动的开关信号。微处理器接收到这些信号后，根据内部程序输出各种控制指令。
.开机时微处理器的电源供电电压由0上升到+5V，这个过程中启动程序有可能出现错误，因此需要在电源供电电压稳定之后再启动程序，这个任务是由复位电路来实现的。
IC1是复位信号产生电路，②脚为电源供电端，①脚为复位信号输出端，当电源+5V②脚时，经IC1延迟后，由①脚输出复位电压，该电压经滤波( C20、 C26 )后加到CPU的复位端!8脚。复位信号比开机时间有一定的延时，防止CPU在电源供电未稳的状态下启动。
:室内机控制电路中微处理器IC08的!9脚和@0脚与陶瓷谐振器XT01相连，该陶瓷谐振器是用来产生8 MHz的时钟晶振信号，作为微处理器IC08的工作条件之一。
. 微处理器IC08的①脚、③脚、④脚和⑤脚与存储器IC06的①脚、③脚、④脚和②脚相连，分别为片选信号(CS)、数据输入(DI)、数据输出(DO )和时钟信号(CLK )。
在工作时微处理器将用户设定的工作模式、温度、制冷、制热等数据信息存入存储器中。信息的存入和取出是经过串行数据总线SDA和串行时钟总线SCL进行的。.
.微处理 器IC08的⑥脚输出贯流风扇电动机的驱动信号，⑦脚输入反馈信号(贯流风扇电动机速度检测信号)。
当微处理器IC08的⑥脚输出贯流风扇电动机的驱动信号，固态继电器TLP3616内发光二极管发光，TLP3616中的晶闸管受发光二极管的控制，当发光二极管发光时，晶闸管导通，有电流流过，交流输入电路的L端(火线)经晶闸管加到贯流风扇电动机的公共端，交流输入电路的N端(零线)加到贯流风扇电动机的运行绕组，再经启动电容C加到电机的启动绕组上，此时贯流风扇电动机启动带动贯流风扇运转 。
同时 贯流风扇电动机霍尔元件将检测到的贯流风扇电动机速度信号由微处理器IC08的⑦脚送入，微处理器IC08根据接收到的速度信号，对贯流风扇电动机的运转速度进行调节控制。
.微处理器IC08的#3 ~ #7脚输出蜂鸣器以及导风板电动机的驱动信号，经反相器IC09后控制蜂鸣器及导风板电动机工作。
.直流+12V接到导风板电动机两组线圈的中心抽头上。微处理器经反相放大器控制线圈的4个引出脚，当某一引脚为低电平时，该脚所接的绕组中便会有电流流过。如果按-定的规律控制绕组的电流就可以实现所希望的旋转角度和旋转方向。
. 温度传感器接在电路中，使之与固定电阻构成分压电路，将温度的变化变成直流电压的变化，并将电压值送入微处理器(CPU)的@3、@4脚，微处理器根据接收的温度检测信号输出相应的控制指令。
[提示说明]
变频空调器处于制冷模式时，当室内环境温度传感器检测到室内温度降低，其自身阻值升高，使其输出的电压降低,从而送入微处理器中的电压值也降低。
微处理器接收到温度传感器传输的低电压后，其内部自动调整空调器的制冷温度，对室外机控制电路传输信号，由室外机控制电路降低变频压缩机的运转转速,使其处在恒温的制冷模式下，从而保证空调器的自动控温功能。
当室内环境温度传感器检测到室内温度升高时,其自身阻值会降低，使其输出的电压升高。微处理器接收到温度传感器传输的高电压后，其内部自动调整空调器的制冷温度，对室外机控制电路传输信号，由室外机控制电路升高变频压缩机的运转转速，增强制冷量，从而保证空调器的自动控温功能。
(2)海信KFR-35GW/06ABP型变频器室外机控制电路
图22-4为海信KFR-35GW/06ABP型变频空调器室外机的控制电路原理图。该电路是以微处理器U02 ( TMP88PS49N )为核心的自动控制电路。
具体电路信号流程如下。
. 变频空调器开机后，由室外机电源电路送来的+5V 直流电压，为变频空调器室外机控制电路部分的微处理器U02以及存储器U05提供工作电压，其中微处理器U02的%5脚和^4脚为+5V供电端，存储器IC06的⑧脚为+5V供电端。
.室外机控制电路得到工作电压后，由复位电路U03为微处理器提供复位信号，微处理器开始运行工作。
同时，陶瓷谐振器RS01(16M)与微处理器内部振荡电路构成时钟电路,为微处理器提供时钟信号。.存储器U05 ( 93C46)用于存储室外机系统运行的一-些状态参数,例如，变频压缩机的运行曲线数据、变频电路的工作数据等;存储器在其②脚( SCK)的作用下，通过④脚将数据输出，③脚输入运行数据，室外机的运行状态通过状态指示灯指示出来。
.图22-5为该变频空调器室外风扇(轴流风扇)电动机驱动电路。从图中可以看出，室外机微处理器U02向反相器U01 ( ULN2003A)输送驱动信号，该信号从①、⑥脚送入反相中。反相器接收驱动信号后，控制继电器RY02和RY04导通或截止。通过控制继电器的导通截止，从而控制室外风扇电动机的转动速度，使风扇实现低速、中速和高速的转换。电动机的启动绕组接有启动电容。
.空调器电磁四通阀的线圈供电是由微处理器控制的，微处理器的控制信号经过反相放大器后去驱动继电器，从而控制电磁四通阀的动作。
在制热状态时，室外机微处理器U02输出控制信号，送入反相器U01 ( ULN2003A)的②脚，经反相器放大的控制信号，由其!5脚输出，使继电器RY03工作，继电器的触点闭合，交流220V电压经该触点为电磁四通阀供电，来对内部电磁导向阀阀芯的位置进行控制，进而改变制冷剂的流向。
.室外机组中设有一些温度传感器为室外微处理器提供工作状态信息，图22-6为该变频空调器中的传感器接口电路部分。
设置在室外机检测部位的温度传感器通过引线和插头接到室外机控制电路板上，经接口插件分别与直流电压+5V和接地电阻相连，然后加到微处理器的传感器接口引脚端。温度变化时，温度传感器的阻值会发生变化。温度传感器与接地电阻构成分压电路，分压点的电压值会发生变化，该电压送到微处理器中,在内部传感器接口电路中经A/D变换器将模拟电压量变成数字信号，提供给微处理器进行比较判别，以确定对其他部件的控制。
室外机主控电路工作后，接收由室内机传输的制冷/制热控制信号后，便对变频电路进行驱动控制，经由接口CN18将驱动信号送入变频电路中。
.微处理器U02的$0、$9、@5脚为通信电路接口端。其中，由$9脚接收由通信电路(空调器室内机与室外机进行数据传输的关联电路)传输的控制信号,并由其$0脚将室外机的运行和工作状态数据经通信电路送回室内机控制电路中。
22.3 控制电路的故障检修
22.3. 1控制电路的检修分析
控制电路中各部件不正常都会引起控制电路故障，进而引起空调器出现不启动、制冷/制热异常、控制失灵、操作或显示不正常等现象，对该电路进行检修时，应首先采用观察法检查控制电路的主要元器件有无明显损坏或元器件脱焊、插口不良等现象，如出现.上述情况则应立即更换或检修损坏的元器件，若从表面无法观测到故障点，则需根据控制电路的信号流程以及故障特点对可能引起故障的工作条件或主要部件逐-进行排查。
图22-7为典型变频空调器控制电路的检修分析。
22.3.2控制电路的检修方法
对变频空调器控制电路的检修，可按照前面的检修分析进行逐步检测，对损坏的元器件或部件进行更换，即可完成对控制电路的检修。
(1)继电器的检测
在变频空调器中，继电器的通断状态决定着被控部件与电源的通断状态，若继电器功能失常或损坏，将直接导致变频空调器某些功能部件不工作或某些功能失常的情况，因此，变频空调器检测中，继电器的检测也是十分关键的环节。
①电磁继电器的检测
在变频空调器室外机中通常采用电磁继电器控制室外机中的轴流风扇电动机、电磁四通阀等。-般可在断电状态下检测继电器线圈阻值和继电器触点的状态来判断继电器的好坏，具体检测方法在前面章节已经详细介绍，这里不再重复。
②固态继电器的检测
结合前面我们了解固态继电器的内部结构，判断固态继电器的性能，可通过检测发光二_极管端和晶闸管端阻值的方法判断好坏，如图22-8所示。
(2)温度传感器的检测
在变频空调器中，温度传感器是不可缺少的控制元器件，如果温度传感器损坏或异常，通常会引起变频空调器不工作、室外机不运行等故障，因此掌握温度传感器的检修方法是十分必要的。
检测温度传感器通常有两种方法，- -种是在路检测温度传感器供电端信号和输出电压(送入微处理器的电压); -种是开路状态下，检测不同温度环境下的电阻值。具体检测在前面的章节中已经详细介绍，这里不再重复。
[提示说明]
温度传感器若堆积了大量灰尘或其导热硅脂变质、脱落也会造成温度检测不准确，从而导致变频空调器出现故障。在变频空调器中，用来检测管路的温度传感器上会包裹一层白色的导热硅脂。若导热硅脂变质或极少，会导致变频空调器出现报警提示故障或进入保护模式。检查管路温度传感器时，可通过更换或涂抹导致硅脂排除故障。
(3)反相器的检测
反相器是变频空调器中各种功能部件的驱动电路部分，若该元器件损坏将直接导致变频空调器相关的功能部件失常，如常见的室内、室外风扇电动机不运行、电磁四通阀不换向引起的变频空调器不制热等。
判断反相器是否损坏时，可使用万用表对其各引脚的对地阻值进行检测判断，若检测出的阻值与正常值偏差较大，说明反相器已损坏，需进行更换。
图22-9为室外机反相器ULN2003的检测方法。正常时测得反相器ULN2003各引脚的对地阻值见表22-1。
(4)微处理器的检测
微处理器是变频空调器中的核心部件，若该部件损坏将直接导致变频空调器不工作、控制功能失常等故障。
一般对微处理器的检测包括三个方面，即检测工作条件、输入和输出信号。检测结果的判断依据为:在工作条件均正常的前提下， 输入信号正常，而无输出或输出信号异常，则说明微处理器本身损坏。
①微处理器输出控制信号的检测方法
当微处理器出现故障时，应首先对微处理器输出的控制信号进行检测，若输出的控制信号正常，表明微处理器工作正常;若输出的控制信号不正常，则表明微处理器没有正常工作，此时应对微处理器的工作条件进行检测。
图22- 10为室外机微处理器输出控制信号的检测方法(以轴流风扇电动机驱动信号的检测为例)。
[提示说明]
变频空调器室外机微处理器与室内机微处理器的控制对象不同，因此所输出的控制信号也有所区别。室内机微处理器输出的控制信号主要包括贯流风扇电动机驱动信号、导风板电动机驱动信号、蜂鸣器驱动信号等;室外机微处理器输出的控制信号主要包括轴流风扇电动机驱动信号和电磁四通阀控制信号。
②微处理器三大工作条件的检测
微处理器正常工作需要满足一定的工作条件，其中包括直流供电电压、复位信号和时钟信号等。若经上述检测微处理器无控制信号输出时，可分别对微处理器这些工作条件进行检测，判断微处理器的工作条件是否满足需求。
a.供电电压的检测
直流供电电压是微处理器正常工作最基本的条件。若经检测微处理器的直流供电电压正常，则表明供电电路部分正常，应进一步检测微处理器的其他工作条件;若经检测无直流供电或直流供电异常，则应对前级供电电路中的相关部件进行检查，排除故障。
图22-1 1为微处理器供电电压的检测方法。
b.微处理器复位信号的检测
复位信号是微处理器正常工作的必备条件之一，在开机瞬间，微处理器复位信号端得到复位信号，内部复位，为进入工作状态做好准备。若经检测，开机瞬间微处理器复位端复位信号正常，应进-步检测微处理器的其他工作条件;若经检测无复位信号，则多为复位电路部分存在异常，应对复位电路中的各元器件进行检测，排除故障。
图22-12为微处理器复位信号的检测方法。
c.时钟信号的检测方法
时钟信号是微处理器工作的另-个基本条件，若该信号异常，将引起微处理器出现不工作或控制功能错乱等现象。-般可用示波器检测微处理器时钟信号端信号波形或陶瓷谐振器引脚的信号波形进行判断,如图22-13所示。
【提示说明】
若时钟信号异常，可能为陶瓷谐振器损坏，也可能为微处理器内部振荡电路部分损坏，可进一步用万用表检测陶瓷谐振器引脚阻值的方法判断其好坏。正常情况陶瓷谐振器两端之间的电阻应为无穷大，若阻值为零或出现一定数值(需要排除外围元件影响),则多为陶瓷谐振器损坏。
需要注意的是，当实际检测陶瓷谐振器两引脚之间的阻值为无穷大时，不能由此确定其本身正常，因此，当其内部发生开路故障时，实测阻值也会是无穷大，因此，使用万用表检测引脚阻值只能是粗略判断.其当前状态，若要明确好坏，- -般采用替换法进行。
③微处理器输入控制信号的检测
微处理器正常工作需要向微处理器输入相应的控制信号，其中主要包括温度检测信号(室内机部分还包括遥控信号)。若经上述检测微处理器的工作条件能够满足，而微处理器输出异常时，还需要对微处理器输入的控制信号进行检测。微处理器输入控制信号(温度传感器感测信号)的检测方法如图22-14所示。
若微处理器输入信号正常，且工作条件也正常，而无任何输出，则说明微处理器本身损坏，需要进行更换;若输入控制信号正常，而某一项控制功能失常,即某-路控制信号输出异常，则多为微处理器相关引脚外围元器件(如继电器、反相器等)失常，找到并更换损坏元器件即可排除故障。
[提示说明]
在检测控制电路微处理器本身的性能时，还可以使用万用表检测微处理器各引脚间的正反向阻值来判断微处理器是否正常。检测正向对地阻值时，应将黑表笔搭在微处理器的接地端，红表笔依次搭在其他引.脚上;检测反向对地阻值时，应将红表笔搭在微处理器接地端，黑表笔依次搭在其他引脚上。将检测结果与集成电路数据查询手册上的正常值相比较，若偏差较大，则说明微处理器损坏。
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