五：海信整机电路分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,整机电路分析,1.,1,整机概述,1.,2,开关电源电路分析,1.,3,室内机电路分析,1.,4,室外机电路分析,1.,1,整机概述,室内机电路图,电源,室内风机控制,通讯电路,温度传感器,风门电机,复位与晶振,室外电路,开关电源,电流检测电路,温度传感器,电压检测电路,通讯电路,室外风机控制电路,IPM,基板电路原理图,信号通过光耦驱动,IPM,+15V,供电,280V,电压,压机供电端,功率模块实物,2.2,开关电源电路分析,开关电源实例,TOP,集成电路,高频变压器,反馈电路,电路实物图,滤波元件,元件实物,滤波器,EMI,滤波器的电路及其元件配置,为了减小体积和降低成本，开关电源一般采用简易式单级,EMI,滤波器，典型电路如图,3.1（,a)(d,),所示。,(,a),和（,b),图，中的电容器,C,能滤除串模干扰，区别公是（,a),图将,C,接在输入端，（,b),图则接到输出端。（,c）,和（,d）,图所示电路较复杂，抑制电磁干扰的效果更佳。,（,c）,图中的,L、C1,和,C2,用来滤除共模干扰，,C3,和,C4,滤除串模干扰。,R,为泄放电阻。可将,C3,上积累的电荷放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性,;,断电后还能使电源的进线端,L、N,不带电保证使用的安全性。（,d）,图则是把共模干扰滤波电容,C3,和,C4,接在输出端,。,EMI,滤波器能有效抑制开关电源的电磁干扰。下图中曲线,a,为不加,EMI,滤波器时开关电源上干扰波形。曲线,b,是插入（,c),所示,EMI,滤波器后的波形，电磁干扰大约被衰减,40,dB。,曲线,C,为加上如图（,d),所示,EMI,滤波器后的波形，能将电磁干扰衰减约,50,dB70dB.,EMI,电路效果图,不加,EMI,EMI,滤波的元件的安装位置和选用,EMI,滤波器的安装 位置也很重要。如下图给出了两种布局方式。（,a）,图为正确的布局，,EMI,滤波器尽量远离输出级；（,b）,图为错误布局，因为,EMI,滤波靠近输出级，所以滤波元件上的干扰会串入输出电路,扼流圈,扼流圈分共模、串模两种。通常采用共模扼流圈，由下图可见，共模扼流圈实际由共模电感、串模泄漏电感这两部分构成，因此它对串模干扰也有一定的抑制作用。其优点是能同时起到共模扼流圈、串模扼流圈两种作用，而成本并未增加。共模扼流圈的线径要能承受可能发生的浪涌电流。,抑制瞬态干扰,瞬态干扰是指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时极短，但电压幅度高、瞬间能量大。瞬态干扰会造成开关电源输出电压的波动。当瞬态电压叠加在,U,I,上，使,U,I,U,(BR)DS,时，还会损坏,TOP switch,芯片，必须采取措施来抑制瞬态干扰。通常并联一只压敏电阻器，对浪涌电压进行钳位。,浪涌电压和振铃电压波形,压敏电阻,压敏电阻是一种对外加电压的变化产生敏感的特种电阻。其阻值的变化与外加电压的变化成反比关系，即当外加电压增高时，其电阻值反而减小。目前常用的为氧化锌压敏电阻。,压敏电阻的电流,-,电压特性：压敏电阻的,I-V,特性图，可以看出当压敏电阻两端出现的浪涌电压增至压敏电压时，电阻突然减小，电流会产生一个较大的冲击，等浪涌电压过后，又回到高阻状态，等待下次的被冲击。从而起到保护有关电路的作用。,压敏电阻的选择原则,标称电压的选择：考虑到电源电压的上升波动、压敏电阻工作过程中反复被冲击会造成元件的老化等重要因素。在直流状态下，标称值应大于等于,1.33,倍工作电压；在交流工作状态下，标称值电压应大于等于,1.86,倍工作电压；若所保护电路过电压几率较高，工作动作频繁，其标称的选择应适当放宽，如直流,1.6,倍；交流,2.2,倍。,通流量的选择：通流量指通流容量。通常压,敏电阻本身所能承受的极限能量一般要大于过电压能量的,2,倍，这样保证压敏电阻不会因为冲击而导致压敏电压的下跌。故在压敏电压确定后，在电路安装间容许情况下，尽量选择通流量大的元件。,压敏电阻通常采用直标法，直观，极易识别,MY23,型 型号,600,V/5KA,通流容量,压敏电压标称值,电路实物图,压敏电阻,压敏电阻典型电路,压敏电阻,整流元件实物,整流电路分析全波整流,电压波形,滤波电容的选择,钳位电路,钳位电路,钳位电路的作用,在,TOP,Switch,关断时刻，由高频变压器漏感产生的尖峰电压，会叠加在直流高压,U1,和感应电压,Uor,上，可使功率开头管的漏极电压超过,700,V,而损坏芯片。为此在初级绕组两端必须增加漏极钳位保护电路。,由,TVS,和,VD1,组成的双向瞬态电压抑制器的,V-I,特性曲线如下图,特性曲线,TOP Witch,电源芯片,TOP,简化图,电源集成块电路实物,公司应用电路,分立元件开关电源,开关电源电路原理分析,开关自激振荡电路：交流,220,V,经整流硅桥整流、电解电容滤波输出的约,300,V,的峰值电压（即电路板上的,CN02,和,CN07,接口）分两路送至开关振荡电路：一路经开关变压器的绕组加到开关管的集电极；另一路经稳压管,ZD02,稳压后给开关管基极提供微导通电压，于是开关管,Q01,导通，其集电极有电流流过，因此开关变压器,T02,初级绕组,T02（5-7）,产生上正下负的感应电压，该电压经开关变压器,耦合给次级,T02（10-11,）（,即正反馈绕组），正反馈绕组把感应的电压反馈到开关管的基极，使开关管的集电极电流增大。这样，由于正反馈电路的作用，很快进入饱和导通。开关管饱和导通时，集电极电流保持不变，初级绕组上的感应电压消失，正反馈停止，开关管退出饱和状态，并进入放大状态。此时，开关管集电极电流瞬间大大减小，因初级绕组的电流不能突变，故而产生很强的反向感应电压偶合给次级（即正反馈绕组），,正反馈绕组的反向感应电压经正反馈使开关管反偏截止。,开关管截止后，开关变压器初级绕组无电流通过，感应电压消失，电源又通过稳压管给开关管基极提供导通电压，使开关管重新导通，并重复上述过程。这样，周而复始便形成了自激开关过程。开关变压器的次级便得到所需的高频脉冲电压，经脉冲整流、滤波、稳压后送给负载。,开关管导通时，能量全部存储在开关变压器的初级，次级整流二极管,D21、D20、D19、D18、D17,未能导通，次级相当于开路；当开关管截止时，初级绕组反极性，次级绕组同样也反极性使次级的整流二极管正向偏置而导通，初级绕组向次级绕组释放能量。次级在开关管截止时获得能量，这样，电网的干扰就不能经开关变压器直接偶合给次级，具有较好的抗干扰能力。,此外，开关电源电路还有一些保护的电路,：,在开关变压器初级,T02（5-7）,绕组上并联,R27、C09,和二极管,D13,组成了缓冲电路。作用是使开关变压器初级绕组上之间的电压变化速率减缓。这样，一方面可以使开关管工作在较安全的工作区内，减小开关管的截止损耗；另一方面则可以使输出端的开关尖峰电平大大降低。控制机理是：当开关管由饱和转向截止的过程中，由于初级绕组上的电压反向，使得二极管,D13,导通。,这时相当于在初级绕组之间并上一个电容，从而使开关管,Q01（CE）,极上的。,电压上升速率变缓。当开关管再导通时，电容上的能量经电阻释放，以使开关管再截止时缓冲电路仍起作用并在,Q01,上的二极管,D16,是续流二极管，是为了让开关管,Q01,截止时，放掉,Q01,的,C-E,极的电荷，以提高开关管,Q01,的开关效率。,室内电路分析,上电复位电路,上电复位电路,在控制系统中的作用是启动单片机开始工作。但在电源上电以及在正常工作时电压异常或干扰时，电源会有一些不稳定的因素，为单片机工作的稳定性可能带来严重的影响。因此，在电源上电时延时输出给芯片一复位信号。上电复位电路另一个作用是，监视工作时电源电压是否正常。若电源有异常则会进行强制复位。复位输出脚输出低电平需要持续三个,(12/,fc s),或者更多的指令周期，复位程序开始初始化芯片内部的初始状态。等待接受输入信号（若如遥控器的信号等）。,上电复位电路原理图,上电复位电路原理分析,5,V,电源通过,MC34064,的2,脚输入，,1,脚便可输出一个上升沿，触发芯片的复位脚。电解电容,C13,是调节复位延时时间的。当电源关断时，电解电容,C13,上的残留电荷通过,D13,和,MC34064,内部电路构成回路，释放掉电荷。以备下次复位启用。,MC34064,内部结构框图,输入输出特性曲线,振荡电路,振荡电路,在单片机系统中，为系统提供一个基准的时钟序列。振荡信号犹如人的心脏，使单片机程序能够运行以及指令能够执行。以保证系统正常准确地工作。,振荡电路原理图,振荡电路原理分析,振荡器的脚和,3,脚分别接入,TMP87PH46N,的19,脚和,20,脚，,2,脚接地。在单片机,TMP87PH46N,内部集成了两个高频滤波电容，分别连接到,XT01,的1,脚和,3,脚，并连接到地。以消除振荡信号的高频杂波，为单片机提供一个,8,MHz,的稳定时钟频率。,过零检测电路,过零检测电路,在控制系统中为单片机提供一个输入检测和控制信号。他在电控系统中的作用有如下两个方面：一个是用于控制室内风机的风速；另一个方面是检测室内供电电压的异常。室内风机的控制将在下节描述。,因,7805,后级存在一些电容，在室内机供电电压断掉或电源电压异常时，电容还存留一些电荷，芯片还会短时在电容残留电荷提供电源的情况下还会继续工作工作。在这种情况下有可能会发生意想不到 的意外。为防止这种意外情况的发生，在,7805,的前级检测电源电压，可使单片机能够迅速地响应电源的变化。,过零检测电路原理图,输出波形,输出波形为,100,Hz,形波,过零检测电路原理分析,电源变压器输出,AC12V，,经,D02、D08、D09、D10,桥式整流输出一脉动的直流电，经,R12,和,R16,分压提供给,Q01，,当电,Q01,的基极电压小于,0.7,V,时，,Q01,不导通；而当,Q01,的基极电压大于,0.7,V,时，,Q01,导通。这样便可得到一个过零触发的信号。,桥式整流之后波形,在经过,D02、D08、D09、D10,桥式整流之后，的波形。如图所示,Q01,集电极的输出波形,室内风机框图,室内风机控制电路,室内风机控制,室内风机是将室内空气经冷却的铝箔使室内空气的温度降低，而室内风机控制电路是控制室内风机风速依据环境条件（或者设定风速）而自动地调节调节风量。,室内风机控制原理图,室内风机控制电路分析,本空调器室内风机是使用的单相异步电动机。室内风速改变的电气原理是通过电压来改变风速。单片机通过过零检测电路对交流电零点的检测而得到一个控制起始点。此时，风机驱动信号延时（延时的时间长度是在一个交流电的半个时间周期内）输出（以过零点为起始点）通过,TMP87PH46N（6,脚）,驱动光电耦合器（,IC05）,导通，单相异步电动机开始加电运转。延时的时间长短决定了室内风机的不同风速。,室内风机运转的状态通过风机转速的反馈而输入给单片机（即芯片,7,脚），通过检测室内风机运转的状态，以便有效准确地控制室内风机的风速。,室内风速为高速时的波形,室内风机驱动信号的电参数,室内风速为低速时的波形,室内风速为静音时的波形,步进电机控制电路,步进电机控制电路,步进电机在控制系统中，主要是用来改变室内机出风的方向，以便吹到房间尽可能大的空间；或者是定位于某一个方向吹风。步进电机就是控制风门叶片的摆动角度的。,步进电机控制电路,步进电机控制电路,步进电机在控制系统中，主要是用来改变室内机出风的方向，以便吹到房间尽可能大的空间；或者是定位于某一个方向吹风。步进电机就是控制风门叶片的摆动角度的。,步进电机控制原理图,步进电机控制原理分析,步进电机的控制信号经单片机的,33,脚、,35,脚、,36,脚、,37,脚输出，再经驱动器,TD62003AP,驱动输出，直接控制步进电机的摆动。,温度传感器电路,室内温度传感器,是用来检测室内温度和盘管温度。给单片机提供一个温度信号，以便单片机进行检测和控制。,温度传感器电路原理分析,:,随温度变化的温度传感器，经,R26,和,R28,分压取样，提供一随温度变化的电平值，供芯片检测用。,电感,L02、L03,是为了防止电压瞬间跳变而引起芯片的误判断。电感,L04,是为了防止温度传感器电源波动的。,温度传感器原理图,EEPROM,电路、显示屏信号传输电路以及遥控接受电路,此电路将空调器运行的状态数据（如检测到的温度、运行方式等），传输给显示屏显示出来。,EEPROM,设定了一些空调器运行状态的参数（如风速的设定，步进电机的转动等），并通过,EEPROM,与单片机和显示屏进行数据交换。,电路原理图,电路原理分析,EEPROM,和显示屏数据传输公用两条数据线,SI（4）,和,SO（3,），,另外一条时钟线,SCK（5,）。,EEPROM,和显示屏分别通过,EE CS（1）,和,DSP CS（2）,选择信号选择。遥控器接受信号通过显示屏上的光敏接受头接受遥控器信号，经,R14,输入的芯片的,31,脚（遥控接受）。,显示屏亮度检测电路,显示屏亮度检测电路,通过对室内光线亮度的检测，使,VFD,显示屏的明暗强度适应环境的亮度。特别是在夜晚时，,VFD,显示屏会变得比较暗一些，而不致影响人们的休息。,显示屏亮度检测电路原理分析,:,亮度检测通过显示屏的光敏三极管,经,CN02,的1脚,经滤波取样输入到单片机的亮度检测的,(26),。,检测亮度的参考电平值,单片机,26,脚的电平值,VP26,通讯电路,通讯电路,是室内机与室外机进行通讯的通道。其电路的工作方式是半双工串行通讯。,电路原理分析,通讯电路电源,，,AC220V,经过,R10、R07、R04，,再经,ZD01,稳压管至,DC24V。,电容,C01,和,C03,以及,R06,直流滤波。提供室内通讯用电源；室外部分的,ZD01（30V）,以及,C04、C05，,稳压滤波后提供室外通讯用电源。,当室内向室外发送信号时，,G（SO）,向室外发送数据信息，,W（SO）,保持低电平，,W（SI）,接受室内发送来的信息；当室外向室内发送信息时，,W（SO）,向室内发送数据信息,G（SO）,保持低电平。,通讯电路原理图,强电通讯,强电通讯,：,（半双工串行通讯电路）。,AC220V,电压经电阻,R502,后，再,经,D503,半波整流输出,DC(90V-110V)，,提供通讯电源。当室外向室内发射信号时，,G(SO),保持低电平，,G(SI),接收来自外机的信号；同样，当室内向室外发射信号时，,W(SO),保持低电平,电压检测电路,电压检测电路,是用来检测室外机供电的交流电源的。若室外供电电压过低或过高，则系统会进行保护。如工作电压是否在允许的范围之内，或着在运行时电压是否出现异常的波动等。,电压检测电路原理分析,：室外交流,220,V,电压经电压互：感器,T01,输入，输出一交流低电压，经,D08、D09、D10、D11,桥式整流，再经,R26、R28、C10,滤波之后，输出一直流电平，此电平与输入的交流电成一定的函数关系。,电压检测电路的电气参数,常用的电流检测电路,采用集成运算放大器,LM358,内部电路,室外机电路分析,室外电路分析,室外风机四通阀控制电路,此控制电路,是用来控制空调器的室外风机和四通阀启动运行的。调节室外风机的风速以及制冷制热的切换。,室外风机四通阀控制电路原理分析,：,单片机的,1、2、22和21,脚输出控制信号（此信号为高电平），经反相器,U01（TD62003AP）,驱动后输出一触发信号（此信号为低电平）使室外风机和四通阀动作。,此电路中有一个,CN06（FAN CAP）,插座，他是用来接风机电容的，因室外风机为单相异步电动机，故需一启动电容来启动。,另外，此电路中的继电器在断开瞬间会产生一个较强的反电动势。为不引起此反电动势对电路引起不利的影响而在继电器两端接了一个二极管以消除反电动势。在电路中的二极管,D23、D24、D25,便是。还有室外风机和四通阀在接通或断开瞬间也会产生反电动势，故也需将其消除，,R01、C01、R04、C02、R05、C03,便是。,室外风机四通阀原理图,温度传感器电路,温度传感器电路,是用来检测室外的环境温度、系统的盘管温度、压缩机的排气温度以及压缩机的过载保护。为单片机提供一个判断和控制的依据。,温度传感器电路原理分析,随温度的变化而阻值亦随之变化的温度传感器，经电阻,R59、R39、R58、R31分压取样,C36、C30、C32、C16,滤波之后输入到芯片相应的管脚，进行,A/D,采样转换。,温度传感器电路的原理图,温度传感器电路的电气参数,EEPROM,和运行状态指示电路,EEPROM,和运行状态指示电路概述,EEPROM,记录着系统运行时的一些状态参数，如：压缩机的,V/F,曲线；运行状态指示则显示空调器运行时的状态，如：故障指示,EEPROM,和运行状态指示电路原理分析,93,C46,在,SCK（46）,的作用下，通过,93,C46（4）,将数据输出，,3,脚将数据读入。,运行指示灯与,93,C46,公用数据线。,EEPROM,和运行状态指示原理图,运行状态指示灯,过零检测电路过零检测电路,是检测室外机提供的交流电源是否异常的，因,7805,后级有电解电容的存在，在电源突然断掉时电解电容还存留一些电荷，导致系统不能立即停止。当过零检测电路有一旦检测到室外交流电源没有时，单片机会立即停止工作。,电路原理分析,：,当有,AC220V,电源输入时，在正弦波的正半周，,TLP521,光电耦合器导通，输出一低电平提供给单片机。,过零检测电路原理图,IPM,功率模块分析,PWM,驱动电路,PWM,驱动电路,是控制功率模块输出三相频率可变的交流电以控制压缩机的运转。,电路原理分析,单片机经过一定的算法，通过,U02,的33,脚到,39,脚输出一控制信号，控制功率模块的输出。,IPM,基板,电路原理分析,PWM,信号,CN01,输入,经过光电耦合器输入到,IPM,模块,CN02,为,IPM,模块工作提供工作电压。,PM20CTM60,的15,脚为,IPM,模块过流或过热保护信号的输出，当,IPM,过流或过热时，便输出一个信号，经光电耦合器输入到室外机的单片机，通知故障，并进行保护。,IPM,基板电路原理图,信号通过光耦驱动,IPM,+15V,供电,滤波基板电路,滤波基板电路,是干净输入的交流电源，抑制高频干扰及共模信号的输入；同时，也抑制空调控制系统产生的干扰信号污染电网。,电路原理分析,:,交流电源从,IN1,和,IN2,输入,经,C10,高频滤波,通过电抗器抑制干扰,又经,C11、C12,和,C13,高频滤波之后输出较为干净的交流电源。,电路原理图,