第2章 变频空调的构成、控制模式及I2C总线控制技术

第1节 变频空调整机电路的构成与单元电路功能

一、整机电路的构成

变频空调（变频空调器）的电路主要有室内机电路、室外机电路及其通信电路构成。室内机电路由电源电路、微处理器电路、室内风扇电机驱动电路、室外机供电电路构成；室外机电路主要由电源电路、微处理器电路、压缩机驱动电路、室外风扇电机驱动电路、保护电路、四通阀控制电路构成，如图2-1所示。

二、单元电路的功能

1. 电源输入电路

电源输入电路通常由市电过压保护、过流保护和滤波电路3部分构成。市电过压保护电路的作用就是防止市电电压过高导致电源电路、压缩机等部件过压损坏。过流保护电路的作用就是防止压缩机等部件过流时，对市电产生大电流污染。而滤波电路不仅可以滤除市电电网中的高频干扰脉冲，以免电网中的干扰脉冲影响微处理器的正常工作，同时还可以阻止其负载工作时产生的干扰脉冲窜入电网中，影响其他用电设备的正常工作。

2. 电源电路

无论室内机微处理器电路，还是室外机的微处理器电路都采用5V直流电压供电，而驱动电路、导风电机（步进电机）、电磁继电器等负载采用12V直流电压供电，有的IPM驱动电路采用15V直流电压供电，因此需要通过电源电路将220V市电电压变换为5V、12V、15V等多种直流电压，来满足它们正常工作的需要。另外，部分空调的电源电路还要为显示屏供电。

3. 电源检测电路

电源检测电路的主要作用：①为CPU提供电源电路输出电压是否正常的检测信号；②为CPU提供市电电压的同步信号，确保CPU输出的触发信号在晶闸管接近过零处导通，以免晶闸管在导通瞬间过流损坏。

4. 微处理器电路

微处理器电路好比一个人的大脑，它可以自动检测室内、室外温度的变化情况，与用户设置的温度值进行比较，控制着压缩机的运转速度和运行时间，实现制冷、制热功能。

室内微处理器除了执行自动控制功能外，还可以通过接收头接收用户利用遥控器发出的操作指令，改变空调的工作状态。部分空调室内微处理器电路还有应急开机功能，在遥控器损坏或丢失时，可通过该开关强制空调进入工作状态。

室外微处理器主要负责输出压缩机、室外风扇电机的驱动信号，同时它还接收保护信号，当接收到压缩机、室外风扇电机运转异常等保护信号时，输出控制信号使室外机进入保护状态，并通过显示屏或指示灯显示故障代码，提醒用户空调进入相应的保护状态。

为了便于人机交互，室内微处理器电路利用显示屏显示当前室内温度、风速等信息，提示用户空调的工作状态。

5. 温度传感器

变频空调采用的传感器主要有室内环境温度传感器、室内盘管温度传感器、室外环境温度传感器、室外盘管温度传感器、压缩机排气管温度传感器。

（1）室内环境温度传感器

室内环境温度传感器通常安装在室内机热交换器的出风口处，它的主要作用：①在制冷或制热期间检测室内的环境温度，控制压缩机转速和运行时间；②在自动运行模式下控制空调的工作状态；③控制室内风扇的转速。

（2）室内盘管温度传感器

室内盘管温度传感器采用金属外壳，安装在室内热交换器的表面上，它的主要作用：①制冷期间过冷保护，②制热期间过热保护，③控制室内风扇电机的转速，④制热期间用于辅助室外除霜。

（3）室外环境温度传感器

室外环境温度传感器通过塑料架安装在室外机热交换器上，它的主要作用：①在制冷或制热期间检测室外的环境温度，②用于控制室外风扇电机的转速。

（4）室外盘管温度传感器

室外盘管温度传感器采用金属外壳包装，它安装在室外机热交换器的表面上，它的主要作用：①制冷期间过热保护，②制热期间冻结保护，③除霜期间控制热交换器的温度。

（5）压缩机排气管温度传感器

压缩机排气管温度传感器也采用金属外壳，它安装在压缩机排气管上，它的主要作用：①通过检测压缩机排气管温度，控制膨胀阀的开启度和压缩机的转速；②用于排气管过热保护。

6. 操作显示电路

操作显示电路是实现人机对话的窗口，用户通过按键可对空调进行温度调整、风量调整等操作控制，通过显示屏、指示灯、蜂鸣器了解空调的工作状态。

7. 应急开关

应急开关的作用是，在不使用遥控器时，通过该开关可对空调的工作状态进行控制。部分变频空调的应急开关还具有强制空调工作在制冷状态等功能。

8. IPM过流、过热保护检测电路

当压缩机运转异常或IPM工作异常导致IPM过流或过热时，被该模块上的保护电路检测后，为单片机提供保护信号，由单片机输出控制信号，使室外机或整机进入保护状态，以免故障扩大。

9. 压缩机过流保护、过热保护电路

压缩机过流保护电路由电流取样和控制电路两部分构成。电流检测电路的作用就是通过检测市电输入回路电流，实现对压缩机运转电流的检测。当取样信号送到微处理器，微处理器便可对电流进行识别，判断电流正常时，对机组运行没有影响，压缩机正常运转；当压缩机电流过大时，检测信号被微处理器识别后，输出停机信号使压缩机停止工作，避免电流过大给压缩机带来危害。

压缩机过热保护电路也由取样和控制电路两部分构成。当压缩机过热时，它产生的控制信号送到微处理器后，微处理器也会控制该机进入保护状态。

10. 蜂鸣器电路

该电路的作用就是通过鸣叫来提醒用户空调的工作状态。

11. 遥控、接收电路

遥控、接收电路的作用就是用户利用遥控器发射的红外信号被红外接收电路接收后，由它内部的芯片进行处理并解码，将用户的操作信息传送给单片机，从而完成遥控操作功能。

12. 通信电路

通信电路的作用就是将室内机电路板和室外机电路板连接起来，使室内机电路板能够对室外机电路板进行控制，使其按室内机电路板的指令工作。同时，室外机电路板也通过通信电路将它的工作状态反馈给室内机电路板，当室内机电路板接收到信号不正常时，会发出控制信号使室外机或整机停止工作并通过室内机的显示屏、蜂鸣器发出报警信号。