美的数智星系列变频空调电路原理分析

美的“数智星”系列变频空调采用数字直流电机，可在10Hz～20Hz的低频范围内启动，并实现无级调速，具有效率高、节能等优点，主要机型有KFR -26CBPY、KFR-33GWCBPY、KFR-6I1BPY、KFR-33GW等。该系列空调的控制板电路基本相同，下面对各单元电路的工作原理进行分析。
一、室内机电路
1．主电源电路

接通市电后，AC220V电压经保险管FS1、压敏电阻ZNR1、电容C1和C2、电感LF01过流保护和高频滤波后，靠前路经接线柱L、N送往室外机主电源电路的输入端，如图1所示，并与通讯电路相连，组成通讯传输线路的室内机部分；第二路通过A，B两端送往室内机辅助电源电路，第三路通过插座送往室内风机控制电路。

2．室内风机控制电路
主控芯片（又称单片机）IC3（UPD780021）在内部程序的控制下，从①脚输出室内风机控制信号，并由三极管Q4和双向可控硅光耦IC 11（TLP3526）进行控制，可实现室内风机（FAN）的运转、停转及无级调速等功能。当IC3①脚输出高电平时，Q4导通，IC11内部发光管导通，其发光强度控制内部双向可控硅的导通程度，从而进一步控制室内风机的工作状态和运转速度。
另外，室内风机的转速还受反馈电路控制，当风机转速信号通过R23、C20反馈到IC3 53脚后，其内部风机转速检测电路则按照风机运转状况来确定风机转速。从而准确控制风机的转速。

3.辅助电源电路

上电后，AC220V电压加到电源变压器T1的初级，如图2所示，其次级线圈输出的两路低压交流电：一路经插件CN5① 、②脚加到整流桥堆IC6的①、②脚上，经IC6、C8和C35整流、滤波后，输出13V电压，给换气风机（M2）供电；另一路经插件CN5①、②脚加到整流桥堆IC7①、②脚上，整流后再经三端稳压块IC4 （7812）和IC5（7805）、C9～C11和C32～C34滤波、稳压，输出稳定的＋12V和＋5V电压，分别给继电器、步进电机、蜂鸣器、主控芯片、按键和显示等电路供电。
4．过零检测电路
该电路一是检测供电电压是否正常，二是为双向可控硅提供同步触发信号。T1次级绕组输出低压交流电，经D7、D8整流后，输出频率约为100Hz的脉动电压，经R43～R45分压后的正弦交流信号加给三极管Q3的b极，当b极电压大于0.7V时，Q3导通，C31通过Q3进行放电，IC3的51脚得到一个低电平；当b极电压小于0.7V时，Q3截止，＋5V电压通过R7对C31进行充电，于是IC3 51脚便得到了一个周期为10ms的（高电平）过零触发信号。
5．遥控信号接收与显示电路 当遥控接收头REV接收到遥控器发出的红外信号时，其③脚输出的信号送给主控芯片IC3 55脚，IC3内部电路将遥控指令进行译码，输日瑚应的控制信号。并在操作遥控器的同时，IC3输出脉冲信号，即蜂鸣器发出“嘀”声一次。在开机过程中。蜂鸣器发出“嘀”声二次作为应答声，从而实现遥控操作功能。显示电路主要由发光二极管LED1～LED5组成，它们分别由IC3的⑨～11、14、15脚直接驱动，高电平有效。

6．主控芯片电路

该机的室内单片机主控芯片电路如图3所示，IC3的18、32、42、43脚接＋5V电源；17、33、46、47、50脚为接地端；①脚为室内风机（FAN）驱动信号接口，高电平有效，通过Q4、IC11控制室内风机的运转及速度（参见图1）；②脚为换气风机（M2）驱动信号接口，高电平有效，通过Q1控制换气风机运转；⑨～11、14、15脚为面板发光二极管LED1 LED5驱动信号接口，高电平有效，分别控制面板上的5只发光二极管（参见图2）；19、20脚分别为强制制冷和强制制热信号接口，在无遥控器或加注制冷剂的情况下，按应急开关后启动空调；21、22～24脚为快检信号和PCB自检信号接口，低电平进行快检和自检，在检修时分别断开或接通J1～J4可观察空调的运行情况来分析判断故障部位和原因；29、30脚分别为室内与室外机串行通讯输入和输出接口：40、41脚分别为室内环境温度和盘管温度传感器信号接口，分别控制室内温度和监测盘管温度，并在制热时起到防止送冷风的作用：44脚为复位信号输入端口，通过IC10在上电状态下产生低电平信号使IC3复位；48、49脚为晶振信号输入端，其内部电路与晶体XT1组成晶振电路，产生频率为4.19MHz的振荡信号；51脚为过零检测信号输入端口；53脚为风速检测信号输入端口；55脚为遥控信号输入端口；57、58脚为存储器的数据信号线端口，与存储器IC9相连；60脚为蜂鸣器B1驱动信号端口，通过IC8驱动蜂鸣器发出声音；61～64脚为步进电机（M1）驱动信号端口，通过IC8驱动步进电机运转。

7．换气风机控制电路
为了让用户室内保持新鲜的空气，该空调设计了换气功能。由IC3②脚输出换气风机控制信号，当输出高电平时，经R10送到Q1的b极，QI导通，驱动换气风机（M2）运转，从而实现室内与室外空气交换。
8．上电复位电路
该电路主要是为室外机主控芯片中的CPU提供复位信号，在空调上电时起到延时输出作用；在正常工作时，监视电源电压，若有异常或在电路受到干扰时，给CPU提供复位电平信号，以消除这些不利因素给CPU带来的影响。
IC3 44脚为上电复位脚，低电平复位。当复位块IC10②脚得到＋5V电源时，内部电路对其进行比较，如果IC10①脚电压低于4V，则IC30脚电压也将低于4V， IC3内部电路复位。正常时，IC3复位后其44脚为高电平。
9．室内机驱动电路
室内机驱动电路主要控制步进电机和蜂鸣器，由反相驱动器IC8（2005）、步进电机（M1）、蜂鸣器B1及主控芯片IC3组成。IC8 ①～⑦脚为信号输入端，10～16脚为信号输出，⑧脚为接地端，⑨脚为直流电源端。其中，①脚对应16脚，②脚对应15脚，依次类推。当IC3的59～64训砂脚中某脚输出高电平时，IC8对应信号输入端为高电平，则其对应输出端为低电平，从而控制步进电机（M1）及蜂鸣器B1正常工作。
10．室内机温度传感器电路
该电路分为室内环境温度传感器电路和室内盘管温度传感器电路，其作用是利用温度传感器（均为负温度系数热敏电阻）将温度转化为电压信号，并送给IC3，作为调节压缩机运转频率的依据。 环境温度传感器为塑封探头，固定在电路板盒与蒸发器的旁边，与电阻R2、R29组成分压取样电路。在转换制冷或制热状态时，将随温度变化的电平值供给IC3 41脚，主控芯片根据⑩脚输入电平与设定室内温度值进行比较，自动调节压缩机的运转频率，进而控制室内温度。室内盘管温度传感器为铜封探头，固定在蒸发器盘管预留的外部小铜管中，与电阻R22、R28组成分压取样电路。在转换制热状态时，盘管温度传感器与环温传感器配合控制室内温度，并具有防止送冷风或调节室内风机转速的作用。
二、室外机电路
1．主电源电路

AC220V电压从接线柱JP1的②脚（L），③脚（N）输入，如图4所示，经过保险管FS1与高频滤波电路后，一路经继电器RL1和RL2给四通换向阀（4-WAY）和室外风机（M1）供电，另一路给电压互感器T3初级线圈供电，第三路经PTC1，继电器RL3、电流互感器L2初级线圈给整流桥堆DB1 ①、②脚供电，DB1整流后的直流脉动电压经L1、C26、T2、C7、C81和C85、C16滤波后，输出约＋300V的直流电压，分别送到电源模块CZ3的电源输入端和变频模块TM33的N、P端。 放电管AS1与压敏电阻ZNR1和ZNR2组成过压保护电路，主要起防止异常高压及雷击损坏后级元件的作用；T、Cl和C2、C4和IC5组成高频滤波电路，起抗干扰作用。
2.辅助电源电路
电源模块CZ3输出＋12V电压，一路直接给CZ3内部驱动电路供电；另一路分别给继电器RL1～RL3、驱动块IC3等供电；第三路经稳压块U1 （7805）稳压后输出稳定的＋5V电压，如图5所示，分别给室外机主控芯片电路、复位电路、温度传感器电路及通讯电路等供电。

3．主控芯片电路

室外机主控芯片电路如图6所示，IC1 （MB89865）的19、20、64脚接＋5V电源；③、21、28、29、32、57脚为接地端；①、63脚分别为室外机与室内机串行通讯输出和输入接口；④～⑨脚为IPM控制信号输出端；⑩脚为电压检测信号输入端；15～17脚分别为排气温度传感器、盘管温度传感器和环境温度传感器检测信号输入端；18脚为电流检测信号输入端；24脚为压缩机过热保护信号输入端；26脚为变频模块TM33保护电路的信号反馈输入端，该信号通过CZ3的⑩脚内部光耦隔离；⑤脚为复位信号输入端；30、31脚为晶振信号输入端，其内部电路与晶体XTALl组成晶振电路，产生频率为10MHz的振荡信号；41、42脚为快检信号和PCB自检信号接口，当其为低电平时，进行快检和自检，在检修时可分别断开或接通J1、J2，并视空调的运行情况来分析判断故障原因；51、52、54、56脚分别输出高电平，通过驱动块IC3反相后，驱动继电器RL1～RL3和指示灯LED4 。
4．上电复位电路
该电路与室内机上电复位电路基本相同，IC1 27脚为上电复位端，低电平复位。当复位块IC2（34064）②脚得到＋5V电源时，内部电路对其进行比较，如果IC2①脚电压低于4V，则IC1 27脚电压低于4V、IC1内部电路复位。IC1复位后，其27脚为高电平。
5．电压检测电路
该电路主要是检测电源电压的高低，若过高或过低时，通过继电器RL3控制后级电路，对压缩机及室外风机等进行保护。
AC220V电压经电压互感器T3、D4、C24、R23降压、整流、滤波、分压取样后，得到随电源电压变化的电压送到IC1 14脚，与CPU内部设定值进行比较。本型机工作电压范围设定值为AC160V～260V。当工作电压低于AC160V或高于AC260V时，CPU发出欠压或过压保护指令，压缩机停止运转，并在室内机上显示故障代码。
6．电流检测电路
该电路主要是检测室外机的工作电流，并在工作电流过大时实施整机保护，以防止因电流过大而损坏压缩机。当继电器RL3吸合时，电流互感器L2次级的感应电压随负载电流的增大而上升，并经D2、R10和R11、C13和C14整流、分压取样、滤波后，送给IC1的⑩脚与CPU内部的设定值进行比较，当IC118脚电压大于3.75V时，CPU发出过流保护命令，并由室内机显示故障代码。
7．室外机温度传感器电路
该电路是利用热敏电阻对在不同温度下的阻值不同这一特点，将温度转换成相应的电压信号，然后送到IC1的对应引脚，使之实时检测室外机各工作点的温度，为主控芯片电路提供各种参考数据。
该型机有室外环境温度（OUTTEMP）检测、室外盘管温度（EVP）检测、压缩机排气温度（CPTEMP）检测、压缩机过热保护（THERMO）电路。插件CN3①、②脚接室外机环境温度传感器，经R1和R5、C9分压取样，检测信号送给IC1的17脚；CN3③、④脚接室外机盘管温度传感器，经R2和R4、C10分压取样，检测信号送给IC1的⑩脚；插件CN4①，②脚接压缩机排气温度传感器，经R3和R6，C12分压取样，检测信号送给IC1的15脚；插件CN5①、②脚接压缩机过热保护传感器（双金属片开关），经R8和R12、R11分压取样，检测信号送给IC1的24脚。
8．室外机驱动电路
该电路包括四通换向阀转换电路、室外风机控制电路、变频模块大电流启动电路和指示灯电路。IC1的50、52、54、56脚输出各路控制信号，经驱动块IC3反相驱动后，由IC3⑩、12、14、16脚输出低电平，控制继电器RL1～RL 3吸合和指示灯LED4点亮。其中，IC3⑩脚通过控制继电器RL1的通断来驱动四通换向阀；IC3 12脚通过控制继电器RL2的通断来驱动室外风机M1； IC3 14脚为TM33大电流启动驱动端，控制继电器RL3的通断，RL3吸合时为大电流启动状态，将PTC1启动器短路；IC3 16脚为指示灯LED4驱动端，输出低电平时LED4点亮。
9．压缩机驱动电路
该电路主要一由光电隔离电路CZ3 （CON1025）和变频模块（TM33）组成。IC1发出IPM控制指令，采用脉宽调制（PWM）方式，用来改变各路控制脉冲的占空比，从而使压缩机实现变频运转。IC1④～⑨脚发出IPM控制命令，通过CZ3内部六只光电耦合器隔离后送给TM33的①～6脚，分别控制TM33内部六个大功率晶体管的通／断，并由TM33三相交流输出端U、V、W输出相位差120°的变频正弦波电压，控制变频压缩机运转。
另外，CZ3⑩脚（内置一只光电耦合器）为欠压、过流、过热、短路保护输出端，当TM33出现某种故障时，CZ3⑩脚输出故障信号给IC1②脚，CPU作出判断后发出停机命令，并由室内机显示故障代码。
三、通讯电路
室内与室外机之间的通讯采用半双工异步串行通讯方式，其电路主要由IC1、IC2、IC5、C6这四只光电耦合器组成，参见图1和图5，它们在电路中起到隔离市电的作用。室内机IC3 29脚为通讯电路的接收端，30脚为通讯电路的发射端；室外机IC1①脚为通讯电路的发射端，63脚为通讯电路的接收端。为了简化电路，用室内机与室外机供电的零线（N端子）作为一根通讯线，另一根通讯线（S端子）通过CN7与室外机相连接。
在通讯电路正常工作时，室内机AC220V交流电压经D1、R1和R2、C3和C4、CW1半波整流、滤波、稳压后输出＋24V电压，给室内机通讯电路供电。由室外机AC220V电压经D3、R30、C23、CW1和CW2半波整流、滤波、稳压后输出＋24V电压，给室外机通讯电路供电，并在通讯线上形成约DC140V电压，作为室内、室外机串行通讯的载波信号。
自动关机现象均是在图像亮度较高时出现，这似乎与ABL电路有关，但前面已经仔细观察过ABL电路没有出现问题。断开ABL电路试机，故障依旧。怀疑电源的供电能力不足，因为CQ1265RT有过电流保护功能，CRT彩电在亮度较高时工作电流增加，从而导致其进入了保护状态。
对比新旧电源膜块，型号一样，且新电源膜块用在一台29英寸普通彩电上完全正常。查看膜块的后缀字母，发现旧芯片上有“B H04"字样，估计是批号，新芯片一块批号是“DB 19AA”，另一块是“DB20AC”，这些字母和下面型号字母“CQ1265RT”中间有一条打磨过的痕迹。该系例厚膜块有CQ0565/0765/0965/1265/1465 /1565多种型号，其输出功率（在交流电压为230V时）分别是70W、100W、130W、170W、190W、210W。重新购买一块型号为CQ1565RT的厚膜块换上，故障排除。估计原购的两块CQ1265RT的输出功率偏小，不像是真正的CQ1265RT，所标注型号应是不良商家打磨后的虚标型号，真正型号可能是CQ0765RT或CQ0965RT。