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看圖學習變頻空調器電控系統維修
來源:本站整理  作者:佚名  2015-09-06 05:30:44


 

    第六節 單電源模塊
    第二代模塊的特征是6路信號光耦驅動及控制電路電源為4路15V供電,在2003年左右逐步減少使用,改為單電源模塊,稱為第三代模塊或后續系列的模塊,特征是控制電路只使用1路直流15V供電,具有CPU輸出信號直接驅動(無需使用光耦)、體積小、成本低、故障率低等優點,因此目前生產的變頻空調器全部使用單電源模塊。

    一、單電源模塊基礎知識
    1.型號
    變頻空調器通常使用3個公司生產的模塊,即日本三洋公司、日本三菱公司和美國飛兆(或譯作仙童)公司,海信變頻空調器最先使用三洋公司單電源模塊,三菱公司模塊產品系列最多,使用量也最大,飛兆公司的模塊日前才開始使用。模塊型號及主要參數見表5-17。

    2.特點
    ①HVIC和LVIC使用專用高壓芯片(600V),可以直接從室外機CPU接收信號,無需絕緣電路(如光耦)。
    ②驅動電源使用自舉升壓電路結構,實現單電源驅動。
    ③三相交流變頻輸出電路使用平面型IGBT或CSTBT功率芯片,實現更低損耗。
    ④模塊6路信號(上橋3路信號和下橋3路信號)輸入引腳即CPU輸出的6路信號,載波頻率為5kHz。
    ⑤采用高電平驅動邏輯,取除了第二代模塊低電平驅動方式對電源投入和切斷時的時序要求,增強了模塊自保護能力,并且可直接由DSP或3V級單片機驅動。
⑥采用高導熱性絕緣框架的新型熱阻結構,實現了更優良的散熱性能,使芯片小型化成為可能,超小型封裝也能達到與第二代產品幾乎相同的溫升。
    ⑦完善內部保護功能,降低故障率。
    ⑧6路信號開啟IGBT的標準電壓為2.3V,最高2.6V,最低2.1V,關閉IGBT的標準電壓為1.4V。室外機處于待機狀態即CPU未輸出6路信號時,模塊引腳電壓為0V; CPU控制壓縮機運行即輸出6路信號時,電壓由0V上升至2.3V.
    注1:如果CPU 6路信號輸出引腳至模塊輸入引腳之間接有上拉電阻,將電壓拉至5V,則6路信號的相關引腳待機狀態為5V、,CPU輸出6路信號時,引腳電壓由5V下降至2.3V.
    注2:實測壓縮機高頻運行時及低頻運行時電壓一直為2.3V,這說明2.3V電壓只能代表CPU已輸出6路信號,但不能判斷是壓縮機高頻運行信號還是低頻運行信號。
    注3:測量模塊的引腳電壓時,應在壓縮機運行前接好萬用表的表筆,在運行過程中最好不要動,如果改測其他引腳電壓,容易引起模塊保護,導致壓縮機停機。
    3.作用
    模塊的作用是接收CPU輸出的6路信號,將直流 300V電壓轉換為頻率可調的電壓驅動壓縮機運行。在實際應用中,同一個型號的模塊既可以驅動交流變頻壓縮機,又可以驅動直流變頻壓縮機。
    例如海信KFR-25GW/27BP交流變頻空調器,使用飛兆FSBB 15CH60模塊,驅動慶安YZR-18R單轉子交流變頻壓縮機;海信KFR-26GW/36ZBP直流變頻空調器,也使用飛兆FSBB 15CH60模塊,驅動美芝DA89X 1 C-20FZ3單轉子直流變轉速壓縮機。兩種機型最主要的區別是:驅動交流變頻壓縮機的室外機電控系統只設計一個CPU,作用是采集模擬信號和室內機CPU的通信信息,處理后驅動模塊;驅動直流變轉速壓縮機的室外機電控系統設有兩個CPU,其中一個、CPU負責和室內機的通信、采集模擬信息等,另外一個CPU則主要負責驅動模塊。

    二、內部電路
    1.方框圖
    上述型號的單電源模塊內部電路方框圖基本相同,本節以飛兆FSBB 15CH60模塊的應用原理圖為例說明,如圖5-66所示。其內部由3個HVIC. 1個LVIC. 6個IGBT開關管、6個續流二極管等主要元器件組成。3個HVIC驅動3個上橋(即P側)IGBT開關管,LVIC驅動3個下橋(即N側)IGBT開關管。

    2. HVIC功能及作用
    模塊內部的3個HVIC結構完全相同,用來驅動3個上橋IGBT。以U相為例進行說明,圖5-67所示為HVIC方框圖,共有6個引腳,其中OUT引腳在模塊內部處理,不與模塊外圍元器件連接。

   (1)引腳功能
    IN為信號輸入引腳,連接CPU的上橋輸出信號引腳;OUT為信號輸出引腳,連接3個IGBT的基極。
    VCC為15V供電引腳,連接直流15V電壓正極;COM為接地引腳,3個HVIC的COM引腳連在一起,并與LVIC的GND引腳一起連接直流15V電壓負極。兩個引腳的直流15V電壓為控制電路電源,向輸入電路、電平轉換電路和驅動電源欠壓鎖定電路供電。
    VB為自舉升壓電路正極,連接升壓電容正極;VS為負極,連接上橋與下橋IGBT的中點,即U、V、W輸出端。兩個引腳的直流15V電壓為驅動電路電源,向驅動電路供電。
   (2)單元電路作用
    CPU輸出的上橋(Up、Vp、wp)驅動信號直接送至HVIC的輸入引腳IN,轉換電平后輸出至驅動電路,驅動電路放大信號,輸出引腳OUT分別驅動3個上橋IGBT的導通與截止。
    驅動電源欠壓鎖定電路檢測自舉升壓電路產生的直流15V電壓,正常時對電路沒有影響,當電壓低于一定值后使輸入電路閉鎖,不再處理CPU輸出的信號,上橋的3個IGBT保持關斷狀態,只有電壓上升至正常值后才會解除保護。
    說明:驅動電源的直流15V電壓過低時只會停止處理CPU輸出的上橋信號,不會向CPU輸出故障保護信號。
    3. LVIC功能及作用
    模塊內部只有一個LVIC,驅動3個下橋IGBT,同時處理欠壓保護、過載保護、溫度保護。圖5-68所示為LVIC內部方框圖,其共有11個引腳,其中3個OUT引腳在模塊內部處理,不與模塊外圍元器件連接。

   (1)引腳功能
    VCC為15V供電引腳,連接直流15V電壓正極;GND為接地引腳,連接直流15V電壓負極。兩個引腳的直流15V電壓為控制電路電源,向內部電路供電。說明:LVIC供電只有1路控制電路電源,沒有驅動電路電源。
    UN、VN、WN為信號輸入引腳,連接CPU的下橋信號輸出引腳;UOUT、VOUT、WOUT為信號輸出引腳,分別連接3個下橋IGBT的基極。
    FO為模塊葆護信號輸出引腳,連接CPU的模塊保護檢測引腳;CFO為模塊保護輸出的脈寬設定引腳,由外接電容的容量決定。
    CSC為過載保護輸入引腳(包括過流及短路),外部連接模塊電流的取樣電阻,內部連接SC(過載)電路。
   (2)單元電路作用
    CPU輸出的3路下橋(UN、VN、WN)驅動信號直接送至LVIC的輸入引腳IN,轉換電平后輸出至驅動電路,驅動電路放大信號,輸出引腳UOUT、VOUT、WOUT驅動3個下橋IGBT的導通與截止。
    控制電源檢測電路檢測直流 15V電壓,.當低于13V時,輸出信號至FO邏輯電路,FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅動信號,使下橋的3個IGBT保持關斷狀態,同時FO引腳變為低電平,CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。
    溫度檢測電路的溫度傳感器檢測模塊基板表面溫度,當溫度高于100℃時,輸出信號至FO邏輯電路,FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅動信號,使下橋的3個IGBT保持關斷狀態,同時FO引腳變為低電平,CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。
    CSC引腳的SC電路檢測模塊電流取樣電阻的電壓;室外機運行電流正常時,CSC引腳電壓低于SC電路的閡值,對電路沒有影響;當整機運行電流過大或模塊內部IGBT短路引起電流過大時,CSC引腳電壓高于SC電路閡值,SC電路輸出信號至FO邏輯電路,FO邏輯電路使輸入電路不再處理CPU輸出的下橋驅動信號,使下橋的3個IGBT保持關斷狀態,同時FO引腳變為低電平,CPU的模塊保護引腳檢測后立即停機進行保護。

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