空调控制模块电路分析资料.docx
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空调控制模块电路分析资料
空调控制器电路
一、变频空调控制器原理
1、室内电路可细分为：
电源电路、通讯电路、过零检测、温度采样电路、主芯片采样电
路、显示驱动电路，内风机驱动电路，风门驱动电路等，变频空调相对定频空调室内电控多
一个通讯电路，其余电路基本相同；
2、室外电路可细分为：
电源滤波电路（强电）、通讯电路、风机驱动控制电路、四通阀
驱动电路、温度采样电路、电子膨胀阀驱动电路、主芯片控制电路、电压/电流采样电路、
功率因素校正采样电路（PFC）、开关电源电路、压缩机驱动电路（IPM）等
二、变频空调控制器工作原理
当室内机接通电源时，室内电源220VAC经EMI电路后，通过桥堆整流、滤波转变为
310VDC直流，经电源转换输出12VDC、5VDC直流电压，为单片机及其外围的电路提供电源。
同时，振荡电路和上电复位电路启动单片机开始工作。
此时，便可接受遥控器的信号，空调
器开始检测室内的温度传感器、设定温度以及EEPROM中的数据等，并按照遥控器的设定状
态运行；单片机通过显示屏将空调器的运行状态显示在显示屏上，当接到要求开机的信号时，
室内功率继电器给室外供电。
当室外机得到室内电源后，交流电220VAC经整流及功率因数调整后转换为310VDC直流，
滤波输入到开关电源及IPM模块（驱动压缩机）。
经开关电源输出15VDC、12VDC、5VDC电压
供单片机、IPM驱动电路及其外围的电路工作。
和室内机一样，上电复位电路和震荡电路在
得到5VDC电源之后便启动单片机工作。
此时，单片机开始检测温度传感器，通过室内外通
信回路接收室内机发来的信号；室外直流风机和四通阀按照设定的模式运行，单片机根据室
内传来的指令，通过IPM模块驱动电路及位置反馈电路控制IPM模块使压缩机按指定的转数
运转。
空调整机工作原理示意图
工作原理：
A.压缩机将低温低压的气体压缩为高温高压气体后排出；
B.到四通阀后，通过四通阀的换向作用，将制冷剂流向冷凝器方向；
C.送到冷凝器中的制冷剂通过散热片降低温度，流经干燥器吸收水分；
D.来到毛细管；通过毛细管降压后，制冷剂变为低温低压液体
E.低温低压液体来到蒸发器后，通过散热片和内风机的空气对流作用吸收热量后气化，变
为低温低压气体；
F.低温低压气体通过四通阀后，来到压缩机后，形成循环工作。
注意：
I单向阀的作用：
由于热泵型空调有制冷制热两种方式，通过实验制冷和制热时对制冷剂要求的量
不一样，一般是制热时需要的制冷剂少一些，这样，制冷制热时需要的毛细管长
度是不一样的，因此，在这里加一个单向阀，只在制冷时起作用，制热时不导通
II储液器作用：
防止空调冲氟多，经过蒸发器后回来的不全是气体，而是汽液混合物，而压缩机只能压缩气
体，如果混有液体，可能会造成“液击”
III
制热时方向刚好和制冷相反，制热时，通过四通阀，制冷剂流向蒸发器
房间空调器的基本运行模式如下:
1、自动模式：
系统开机后，运行模式转到自动时，系统先根据当前设定温度与室内温度差
决定运行模式，然后依所决定之模式运行。
以下选择条件中Tr表示室温，Ts表示设定温度。
初次进入自动时，按下列条件选择运行模式：
Tr＞Ts选择制冷模式
Tr=Ts选择送风模式（制冷不开压机）
Tr＜Ts选择制热模式
2、制冷模式：
换向阀掉电，控制器根据当前室温与设定温度的差别决定压缩机的开停。
以
Tr表示室温，Ts表示设定温度，则：
Tr≥Ts+1压机开
Tr≤Ts-1压机关
Ts-1＜Tr＜Ts+1压机维持原状态
3、除湿模式：
以下Tr表示室温，Ts表示设定温度。
初次进入除湿，压机、室外风机、室内风机按以下规定运转：
Tr＞Ts+2，压机、外风机连续运转，室内风机以设定风速运转。
Ts≤Tr≤Ts+2，压机、室外风机运行10分钟停6分钟，室内风机以低速运转。
Tr＜Ts，压机、外风机停止工作，室内风机以低速运转。
4、送风模式：
压缩机及室外风机停止运行，室内风机可进行高速、中速、低速设定，风叶可选择
摆动或停留在某一位置上。
5、制热模式：
四通阀控制：
进入制热状态压机开机，四通阀一直得电，制热压机关机，四通阀滞
后2分钟关，若有制热转入其它状态，则压机先停，2分钟后四通阀关。
初次进入制热时（根据室温与设定温度的差别），压机、外风机开启，8分钟后检测
室内温度，室内控制器根据当前室温跟设定温度的差别给室外发
信号决定压缩机的开停。
以下Tr表示室温，Ts表示设定温度，ΔT表示补偿温度，则：
Tr≥（Ts+4）+ΔT+1压机关
Tr≤（Ts+4）-1压机开
三、空调室内机控制器电路
1、电源电路
电源是为室内机空调器电气控制系统提供所需的工作电源，如单片机、电加热及一些控制检
测电路工作电源等。
主要由开关变压器、控制IC、嵌位电路以及输入输出整流滤波组成。
有使用线性电源也有使用开关电源，线性电源的优点是可靠性高、EMI好，缺点是无法应对
宽电源输入，一般只有200V-240V之间，工频变压器体积大，无法实现大功率输出，输出电
压波动大，效率低，待机功耗无法控制；开关电源体积小，效率高，电压输入范围宽，一般
为160V-270V之间，缺点是设计复杂维修难，抗雷击能力较低
A、线性电源电路
线性变压器
电源部分
FUSE101:
延时保险丝，可以防止电控器的长时间过流或短路，可在输入电压过高时，与RV101
一起保护后续电路免受冲击而损坏
RV101:
压敏电阻,在电路收到高压冲击时，通过压敏电阻及时放电，保护后续电路（主要为
防雷击）；
C101：
X电容，EMI滤波，用以抑制差模干扰；
T1:
线性变压器；
BD1:
4个二极管组成的桥式整流电路；
E101:
整流滤波电容，C102:
磁介电容104，起吸收高频信号作用；
辅助电源：
DC12V电压为控制板中反向驱动器UL2003、室内上电、负离子、电加热、换新风继电器、蜂
鸣器等电路提供工作电源；
DC12V经7805三端稳压器输出DC5V电压，为主芯片、EEPROM等工作电源
过零检测部分
C点接变压器次级整流后的脉动直流端，电阻R43与R44组成分压网络，当F点电压为0.7V
时,C点电压应该为1.4V，此时三极管N4导通，F点电压被钳位在0.7V，单片机接口端出现
低电平；当C点电压低于1.4V时，F点电压低于0.7V，三极管不导通，单片机接口在上拉
电阻的作用下为高电平。
D9：
1N4007隔离二极管，防止后端电容对取样点的影响。
G点检测到的信号为方波信号
B、开关电源电路
内机板主要有三种：
安森美NCP1200P60、三肯A6059H、PITOP-258，在第四部分与外机
开关电源一起分析
2、复位电路
复位原理：
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有干扰，电源会出现一些不稳定的因素，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输出一复位信号。
接通电源，+5V由
0到开始上升，当电压上升至4.2V时，三极管P201获得导通条件，P201导通，REST脚获
得高电平，系统完成复位，当电源上升至+5V时，P201饱和导通，电源达到稳定状态，系统
工作在稳定状态下。
当系统电源出现异常，+5V电源低于4.2V时，P201不导通，REST脚变
为低电平，系统无法完成复位动作。
系统上电时复位电路波形图
系统掉电时复位电路波形图
3、PG内风机控制电路
在主芯片内部程序的控制下，由PG_OUT口输出风机控制信号，并由三极管和双向光耦
可控硅R3BMF51（AQH2223）进行控制，可实现室内风机的运转、停转及无级调速等功能。
当
主芯片PG_OUT口输出一个PWM波至三极管N5，当输出为高电平时，三极管N5导通，光耦
可控3脚为低电平，这样光耦可控硅的内部发光管导通，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；
R61、C27为内风机的阻容吸收元件，以保护IC7光耦可控硅，L1为风机输出滤波电感，
C15是内风机启动电容
很多电路中三极管N5用2003反向驱动器替代
4、PG内风机反馈电路
室内风机的转速是受反馈电路控制，内风机反馈电路工作原理是：
由于内风机转子上
的三个磁条，经过霍尔元件时，就会产生霍尔效应，从而产生一个脉冲，即输出一个高电平，
通过CN27端子2脚送入主芯片，主芯片根据此端口送入的脉冲数来判定风机转速，从而实
现主芯片对风机的调速控制。
电路图如下：
5、柜机交流风机控制电路
主芯片输出控制信号，经2003反相器或三极管输出低电平，相应继电器开始工作，
交流风机开始工作；继电器弱电引脚并联的二极管为续流二极管。
与外机交流风机工作原理
相同
6、直流风机控制电路
挂机和柜机直流风机的控制方式相同，风机插座挂机采用XH-7芯空2针，柜机采用
VH-6插座，其中一脚悬空。
直流风机采用+310V和+15V双电压供电模式，310V高压为供风
机绕组工作使用，15V电压为风机内电路板的工作电源电压。
VSP为风机转速控制信号，主芯片发出的风机风速控制信号为+5V的脉冲数字信号，
经过数模转换电路，转换为+15V的模拟信号，控制电机内电路板以产生PWM电压波形；
风速反馈信号为12脉冲/转，脉冲幅值+15V，因主芯片工作电压为+5V，因此需在电
源板上将其转换成+5V的信号后，才能供给主芯片以检测外风机转数
（挂机直流风机）
（柜机直流风机）
7、步进电机（导板、摆叶）驱动电路
步进电机部分驱动为主芯片输出口经过限流电阻加至2003反相驱动器输入端，对应
IC5输出端16-14脚输出，当IC5电源端脚接上+12V电压时，IC5任何一脚输入端低电平时
（0V）对应的输出端则输出+12V，当IC5任何一脚输入端高电平时（5V）时则对应的输出端
输出0V低电平，实现步进电机的步进动作，步进电机有4个绕组，5个抽头，公用抽头接
+12V电压，当A路输出低电平时A步动作，其它步进以此类推
8、蜂鸣器驱动电路
1、挂机内板采用的都是无源4KHZ蜂鸣器，即蜂鸣器内部不带振荡源的，所以由主芯片
输出脉冲频率信号来驱动它向，从主芯片13脚输出PWM波经R58电阻至IC5第7脚，经IC5
第10脚输出驱动BUZZ，蜂鸣器声音由PWM频率控制
2、柜机产品蜂鸣器布置在显示面板上，采用XY22GP-25HF（无源-2K）音乐蜂鸣器，特别在
开关机时有不同变调的和弦音.
蜂鸣器控制模块有两个驱动引脚和主芯片相连，一个是振荡信号输入引脚，由主芯片提
供相应频率的方波信号驱动蜂鸣器发声，另一个是供电控制端，供电切断后蜂鸣器靠电解电
容放电维持其发声，会有音量渐渐变小的效果；
如下309D蜂鸣器原理图，端口BUZZ-CON为供电控制端，BUZZ-PWM为振荡信号输入端，
均由主芯片输出信号。
当主芯片BUZZ-CON输出高电平时，三极管N3开始导通，当N3导通
后三极管P2导通，开始给蜂鸣器供电，同时给电解电容E5充电.此时当主芯片BUZZ-PWM
端口有一定频率的方波信号发出，则蜂鸣器可依靠电解电容E5放电发出声音，但随着电容
电量的减少，音量会逐渐减少，形成蜂鸣器声音渐变的和弦音效果。
如果要实现变调的效果，
则可以通过在短时间内切换不同
9、室内上电、负离子、电加热、换新风、四通、外风驱动电路
内机板中弱电驱动强电部分主要有电加热、负离子、换新风、室内外电脑板上电，由
主芯片相应引脚输出控制信号，通过三极管或2003反向器控制继电器线圈的导通，继电器
线圈引脚一端接+12V,当另一引脚为低电平时线圈得电，这时继电器开关闭合，电路就处于
工作状态。
当线圈失电，开关断开电路不工作；
其中继电器弱电引脚两端并联一个二极管，通常称为续流二极管，因为继电器线圈可
以储存能量的（线圈会阻止电流的突变，即电流只能慢慢增大和减少），如果使线圈一下断
电，它两端就会产生很大的电压，这样就可能使线圈损坏、相连接的元器件击穿。
这时，
我们只要在线圈两端接上二极管，便可以使它产生一个回路（断电时相当于在线圈两端接
根短路线），使线圈储存的能量放完，这个二极管在这里起到续流的作用.
10、室温盘管传感器检测电路
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，室温传感器是采
用的环氧树脂封装的热敏电阻（目前挂机使用的型号为WF1K233）、室内盘管温度传感器是
采用紫铜壳灌封的热敏电阻（挂机使用型号WF4F103），它们均为负温度系数的热敏电阻，
如下附规格书；
温度传感器（新高理
）-WF4F103,WF1K233
如下柜机温度检测电路图：
温度检测传感器通过插座CN9与主板相连，5V经室温传感器（类
似可变电阻）、R40分压电阻、以及R43电阻组成分压取样电路，在制冷或制热状态时，将
随温度变话的电压值送至主芯片ROOM脚，主芯片根据此脚的电压与设定的室内温度值进行
比较，会自动调节空调的运转频率，进而控制室内温度在设定范围之内；5V经盘管传感器
（类似可变电阻）、R42分压电阻、以及R41电阻组成分压取样电路，在制热状态时，盘管
温度传感器和室温传感器相互配合控制室内温度，并有防止送冷风或调节室内风机转速的作
用。
4.7uf的电容作用：
平滑波形，容值的大小主要取决于传感器引线的长度，线越长电容
的容值相应会增大；若出现电容漏电或短路，芯片引脚检测的电压值被拉低，会导致空调不
能不能正常工作；
若室温或盘管传感器开路或短路，空调会显示相应的故障代码（E1:
室温传感器故障;E2:
内盘管传感器故障）
部分产品增加的湿度传感器检测电路，另外定频柜机内板有增加外环温和外盘管检测
电路，其控制原理相同。
注意取样电阻阻值，该电阻不可随意替换，否则会影响控制温度精度
柜机：
室温和盘管均为20K-1%
挂机：
室温20K-1%
盘管3.3k-1%
（柜机）
（挂机）
（定频柜机--外环温和外盘管检测电路）
11、E方存储器电路
空调使用的E方存储器有：
24C02、24C04、24C08，其工作电压为5V，通过SCL控制信
息端，SDA传输数据.其主要存储实现空调控制的各种数据，如风机转速、掉电记忆、错误
代码等.E方芯片的第6脚为时钟线SCL，与主芯片相连，运行时钟由主芯片确定，E方芯片
第5脚为数据线SDA,通过电阻R23与主芯片相连，与之作数据交换；C10-0.1uf贴片电容为
高频滤波电容，可增加E方的抗干扰能力，E方芯片的1-3引脚与GND相连，R22、R24分别
为E方的时钟与数据提供上拉电压，使之稳定工作。
如下图：
E方芯片程序错误、焊接异常、芯片损坏，显示面板显示相应的故障代码：
E4
12、遥控接收及显示接口电路
A、挂机
两种接口：
8芯片插座、10芯插座，如下图：
遥控接收电路主要为红外信号接收头组成，布置在空调显示板上，当遥控接收头接收到
遥控器发射的红外信号时，其输出扣将信号通过连接端口送到主芯片IR脚，主芯片根据遥
控指令进行译码，输出相应的控制信号，再通过此接口传送到显示板显示出相应的工作状态；
并在操作遥控器的同时，主芯片输出脉冲信号，蜂鸣器会发出“滴”一声响.
显示板供电部分也由连接提供，挂机显示板工作电压5V
注意：
测试发现显示异常主要排查点有显示板型号是否正确、显示连接电路焊接是否异常.
（挂机内板显示接口电路）
（显示板接口及遥控接收电路）
B、柜机
通过4芯端子将显示板和内板相连，采用的是三线制通讯电路，两根电源线12V、GND，
一根通讯线COM，其中该连接口的+12V为显示板提供工作电压；空调产品通讯电路采用三极
管传输方式实现面板和内板之间的数据传递。
内板向显示板传输信息过程：
如下图：
内板向显示板传送的信息包括室温、内盘管、外盘管空调运行的模式及用户
设定的信息等.当内板主芯片要输出数据时，由芯片的1-4-MBTX（不同产品端口定义会有差
异）口输出数据包，经三极管N2放大，通过插座CN11的1脚传送给显示板；再经过显示板
上N2三极管放大后到显示板芯片的COMM-R端口，经显示板主芯片译码后显示屏显示相应
的符号；
内板接收显示板信息过程：
如下图：
显示板向内板传送的信息包括温度、风速设置、运行模式等，这些信息打
包成数据包经显示板COMM-T端口输出，经三极管N1放大后通过连接端口传送到内板CN11
的1脚；再经过内板的N1三极管放大输送到内板的1-5-MBRX端口，内板主芯片接收到显示
板的信息做出相应的运行动作；
备注：
海尔空调产品显示板和内板之间通讯故障代码：
E8
（内板面板间通讯接口电路）
（显示板通讯连接电路）
13、智能远程控制检测电路：
远程控制特点：
利用手机、平板电脑、台式电脑通过网络技术实现对空调的远程控制，
远程控制空调开关、温度、运行模式等各种运行状态；
控制方法（如下图）：
通过远程控制端口CN36的2脚实验数据的发送和接收，其中
1-57-TXD为内机板主芯片发送数据端口，经过N7放大传送到CN36的2脚，外部信号经过
CN36的2脚经三极管N6放大到主芯片1-58-RXD，此为数据接收端口，发送和接收的过程同
以上内机和显示板的通讯电路
其中：
在通讯电路端口两个4148二极管为通讯接口钳位二极管，主要为显示板与内电
脑板的通讯端口保护，使内电脑板与显示板的端口电压最高不超过+12.7V与-0.7V，以保护
内电脑板主芯片与显示板主芯片不会因为过压而损坏
钳位二极管原理：
二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于
截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目
的
作用：
在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；
1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端
电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！
2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截止，其电位将不会受二极管的
任何作用；
4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上；
（忽略管压降）
5.正常工作，哪个二极管也不导通
四、空调室内外机开关电源电路
1、安森美NCP1200P100（外机）、内机NCP1200P60—开关MOS管外置
应用电路
电路工作原理分析：
该开关电源为反激式开关电源，当MOS开关管导通时，电压加在变压器初级两端，变压器充
电，能量为E=1/2LI²，此时次级整流二极管反向截止，变压器只进行能量存储，并不对负
载放电，次级相当于开路，负载端所需的能量有负载侧电容提供。
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。
到MOSFET再次导通时，开关电源完成一个工作周期。
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。
开关变压器次级经快恢复二极管、高频滤波电解电容滤波后得到输出电压。
外机板工作过程如下（见下图）：
P/N（DC310V）输入后N极为地，P极为正，分两路输入，一路经T1变压器初级后送入MOS
管漏极，另一路经ZD1，R24电阻后送入IC1脉宽调制芯片第8脚做输入电压检测，同时也
为自身提供工作电压，通过6脚外接E3电容滤波使工作电压更稳定，此芯片第5脚输出PWM
波来控制M1的导通状态，使之T1变压器由电能转换为磁能，次级由磁能转换为电能输出，
通过3个绕组得到4路电压，其中一路12V经三端稳压7805输出+5V电压为电脑板主芯片
及E方、传感器、复位电路等提供工作电源，+12V为继电器、2003反相驱动器的工作电源，
此路电源地为单独隔离的地；开关电源的主电源回路为+5VD，T1变压器6、7绕组得到感应
电压经D7二极管整流，E5电容、L3电感以及E6电容组成的LCπ型滤波后送入模块板做模
块板上主芯片的工作电源，+5VD电压通过电阻R29限流后加入IC2光耦PC817输入端，IC3
（TL431）做取样基准，R28与R32组成反馈取样，取样点电压为2.5V，当此点电压升至3.5V
左右光耦导通，IC1第三脚电压拉低，IC1停止输出，开关管截止，此时电容E5开始放电，
当电压低于4.9V时，IC1芯片输出PWM，控制M1开关管导通，使变压器T1电磁转换蓄能，
5V通过D7二极管整流，电容充电滤波，开关电路周而复始的重复工作，使电压稳定输出，
R16电阻为电流取样电阻，调整PWM波的输出脉宽；另一路为+15V电源，为模块板上的逆变
模块提供驱动极的工作电压，注+5VD与+15V公用地，与输入的整流地（N）相连，称为高低
压共地。
内机板工作过程：
同外机板，输出电压为+12V和+5V;
此处R、C组成吸收电路，由于开关电源的开关频率较
开关管关断的瞬间，高频变压器铁芯中储存的
高（100KHZ左右），在输出整流管D20关断后的反向
能量会通过初级线圈的漏感产生的尖峰电压
恢复过程中，会产生开关噪声，容易损坏整流管D8。
脉冲，其和直流电源和感应电压上，导致MOS
这一吸收电路虽然起到一定的抑制作用，但是效果仍
管的漏极电源超过700V而被损坏，因此在变
不理想，况且在电阻上还会造成功率损耗。
应该在次
压器初级绕组的两端增加浪涌吸收电路：
由阻
级整流滤波器上串联一只磁珠
容元件+超快恢复二极管构成RCD电路
Vref=2.5V
高频变压器：
能量储存，隔离输出，电压变换；
初级绕组极性与次级绕组、反馈绕组极性相反；当开关管导通时，
电能以磁场能力方式存储在初级绕组中，D7/D8/D9截止；断开时，
D7/D8/D9导通，能量传递给次级；此为反激式开关电源特点
（NCP1200P100—外机板控制电路）
（NCP1200P60—内机板控制电路）
其中开关电源中采用TL341稳压原理如下：
TL431是一个内部具有温度补偿的电压参考源和一个放大器的三端精密稳压器件。
至少需要1mA的静态
工作电流。
偏置电阻的选择：
相位补偿电路：
2、三肯A6059H—开关MOS管内置
封装及PIN脚定义
应用电路
电路工作原理分析：
STR-A6000系列产品是开关电源,集成了功率MOSFET和电流模式PWM控制器IC的电源IC
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