第三章 变频空调器单元电路对比和通信电路
第一节 单元电路对比
本节中早期机型选用海信KFR-26GW/11BP交流变频空调器，目前机型选用格力KFR-32GW/（32556）FNDe-3直流变频空调器，对比介绍室内机和室外机主板的单元电路。
一、室内机主板单元电路对比
1．电源电路
电源电路的作用是为室内机主板提供直流12V和5V电压。常见有两种形式，即使用变压器降压和使用开关电源电路。
交流变频空调器或直流变频空调器室内风机使用PG电机（供电为交流220V），见图3-1右图，普遍使用变压器降压形式的电源电路，也是目前最常见的设计形式。
见图3-1左图，只有少数部分机型使用开关电源电路。
图3-1 电源电路
说明：全直流变频空调器室内风机为直流电机（供电为直流300V），普遍使用开关电源电路。
2．CPU三要素电路
CPU三要素电路是CPU正常工作的必备电路，包含直流5V供电电路、复位电路、晶振电路。
无论是早期还是目前的室内机主板，见图3-2，三要素电路工作原理完全相同，即使不同也只限于使用元器件的型号。
图3-2 室内机CPU三要素电路
3．传感器电路
传感器电路的作用是为CPU提供温度信号，室内环温传感器检测房间温度，室内管温传感器检测蒸发器温度。
早期和目前的室内机主板传感器电路相同，见图3-3，均由环温传感器和管温传感器组成。
图3-3 传感器电路
4．接收器电路、应急开关电路
接收器电路将遥控器发射的信号传送至CPU，应急开关电路在无遥控器时可以操作空调器的运行。
早期和目前的室内机主板电路基本相同，见图3-4，即使不同，也只限于应急开关的设计位置或型号。
图3-4 接收器和应急开关电路
5．过零检测电路
过零检测电路的作用是为CPU提供过零信号，以便CPU驱动光耦合器晶闸管。
使用开关电源电路供电的主板，见图3-5左图，检测器件为光耦合器，取样电压为交流220V输入电源。
图3-5 过零检测电路
使用变压器供电的主板，见图3-5右图，检测器件为NPN型晶体管，取样电压为变压器二次绕组整流电路电压。
6．显示电路
显示电路的作用是显示空调器的运行状态。
见图3-6左图，早期多使用单色或双色的发光二极管；见图3-6右图，目前多使用双色的发光二极管，或者使用指示灯+数码管组合的方式。
图3-6 显示电路
7．蜂鸣器电路、主控继电器电路
蜂鸣器电路提示已接收到遥控器信号或应急开关信号，并且已处理；主控继电器电路为室外机供电。
见图3-7，早期和目前的主板两者电路相同。说明：有些室内机主板蜂鸣器发出响声为和弦音。
图3-7 蜂鸣器和主控继电器电路
8．步进电机电路
步进电机电路作用是带动导风板上下旋转运行。
见图3-8，早期和目前的步进电机电路相同。说明：有些空调器也使用步进电机驱动左右导风板。
图3-8 步进电机电路
9．室内风机（PG电机）电路、霍尔反馈电路
室内风机电路改变PG电机的转速，霍尔反馈电路向CPU输入代表PG电机实际转速的霍尔信号。
见图3-9，早期和目前的电路相同。
图3-9 室内风机电路和霍尔反馈电路
二、室外机主板单元电路对比
1．直流300V电压形成电路
直流300V电压形成电路的作用是将输入的交流220V电压转换为平滑的直流300V电压，为模块和开关电源电路供电。
见图3-10，早期和目前的电控系统均由PTC电阻、主控继电器、硅桥、滤波电感、滤波电容等5个主要元器件组成。
图3-10 直流300V电压形成电路
不同之处在于滤波电容的结构形式，最早期的电控系统通常由1个容量较大的电容组成（位于电控系统内的专用位置），目前电控系统通常由2～4个容量较小的电容并联组成（焊接在室外机主板）。
2．PFC电路
PFC（功率因数校正）电路的作用是提高功率因数，减少电网干扰和污染。
早期空调器通常使用无源PFC电路，见图3-11左图，在整流电路中增加滤波电感，通过LC（滤波电感和电容）来提高功率因数。
图3-11 PFC电路
目前空调器通常使用有源PFC电路，见图3-11右图，在无源PFC基础上主要增加了IGBT、快恢复二极管等元器件，通过室外机CPU计算和处理，驱动IGBT来提高功率因数和直流300V电压值。
3．开关电源电路
变频空调器的室外机电源电路全部使用开关电源电路，为室外机主板提供直流12V和5V电压，为模块内部控制电路提供直流15V电压。
最早期的主板通常由分立元件组成，以开关管和开关变压器为核心，输出的直流15V电压通常为4路。
早期和目前的主板通常使用集成电路的形式，见图3-12，以集成电路和开关变压器为核心，直流15V电压通常为单路输出。
图3-12 开关电源电路
4．CPU三要素电路
CPU三要素电路是CPU正常工作的必备电路，具体内容参见室内机CPU。
早期和目前大多数空调器主板的CPU三要素电路原理相同，见图3-13左图，供电为直流5V，设有外置晶振和复位电路。
图3-13 室外机CPU三要素电路
格力变频空调器室外机主板CPU使用DSP芯片，见图3-13右图，供电为直流3.3V，无外置晶振。
5．存储器电路
存储器电路的作用是存储相关参数和数据，供CPU运行时调取使用。
见图3-14左图，早期主板的存储器型号多使用93C46；见图3-14右图，目前主板多使用24C××系列（如24C01、24C02、24C04等）。
图3-14 存储器电路
6．传感器电路、压缩机顶盖温度开关电路
传感器和压缩机顶盖温度开关电路的作用是为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，压缩机顶盖温度开关检测压缩机顶部温度是否过高。
见图3-15，早期和目前的电路相同。
图3-15 室外机温度检测电路
7．电压检测电路
电压检测电路的作用是向CPU提供输入市电电压的参考信号。
最早期的主板多使用电压检测变压器，向CPU提供随市电变化的电压，CPU内部电路根据软件计算出相应的市电电压值。
见图3-16，早期和目前主板的CPU通过电阻检测直流300V电压，由软件计算出相应的交流市电电压值，起到间接检测市电电压的目的。
图3-16 电压检测电路
8．电流检测电路
电流检测电路的作用是提供室外机运行的电流信号或压缩机运行的电流信号，由CPU通过软件计算出实际的运行电流值，以便更好地控制压缩机。
最早期的主板通常使用电流检测变压器，向CPU提供室外机运行的电流参考信号。
见图3-17左图和中图，早期和目前的主板由模块其中的1个引脚，或模块电流取样电阻，输出代表压缩机运行的电流参考信号，由外部电路将电流信号放大后提供给CPU，通过软件计算出压缩机实际运行电流值。
图3-17 电流检测电路
说明：早期和目前的主板还有另外一种常见形式，见图3-17右图，就是使用穿线式电流互感器。
9．模块保护电路
模块保护信号由模块输出，送至室外机CPU。
最早期的主板模块输出的保护信号经光耦合器耦合送至室外机CPU；见图3-18，早期和目前的主板模块输出的保护信号直接送至室外机CPU。
图3-18 模块保护电路
10.主控继电器电路、四通阀线圈电路
主控继电器电路控制主控继电器触点的闭合与断开，四通阀线圈电路控制四通阀线圈的供电与失电。
见图3-19，早期和目前的主板电路相同。
图3-19 主控继电器和四通阀线圈电路
11.室外风机电路
室外风机电路的作用是控制室外风机运行。
最早期的部分空调器室外风机一般为2档风速或3档风速，室外机主板有2个或3个继电器；早期和目前空调器室外风机转速一般只有1个档位，见图3-20，室外机主板只设有1个继电器。
说明：早期和目前空调器部分品牌的机型，也有使用2档或3档风速的室外风机；如果为全直流变频空调器，室外风机供电为直流300V，不再使用继电器。
图3-20 室外风机电路
12.6路信号电路
6路信号由室外机CPU输出，通过控制模块内部6个IGBT的导通与截止，将直流300V电压转换为频率与电压均可调的模拟三相交流电，驱动压缩机运行。
最早期的主板CPU输出的6路信号不能直接驱动模块，需要使用光耦合器传递，因此模块与室外机CPU通常设计在两块电路板上，中间通过连接线连接。
见图3-21，早期和目前主板的CPU输出的6路信号可以直接驱动模块，通常将室外机CPU和模块设计在一块电路板上，不再使用连接线和光耦合器。
图3-21 6路信号电路