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1、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
2、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40d
3、B。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50dB70dB.,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
4、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UI上，使UIU(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
5、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
6、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 600V/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700V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
7、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220V经整流硅桥整流、电解电容滤波输出的约300V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
8、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
9、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
10、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
11、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,5V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
12、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8MHz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
13、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100Hz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0.7V时，Q01不导通；而当Q01的基极电压大
14、于0.7V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
15、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
16、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。,
