美的KFR-26W/BP3N1-L1813 外机变频板，在2015年左右被大量应用在美的直流变频空调中，近年逐步进入到维修高峰期。维修中发现，该板故障率较大，如果更换全新板价格高且不好购买，而换用美的三代通用板则会出现与有些压缩机匹配不良，易造成压缩机噪声大、发热大、性能衰减等现象。笔者就多块该板的维修，总结了一些心得，与同行分享，希望大家少走弯路，一起耕耘空调维修的大市场，以提高检修的速度与质量。
本文将以美的KFR -26W/BP3N1-L1813(V850-1243-DCAC -ZG).D.13.WP1.1型外接变频板为例进行介绍(使用三菱瑞萨V850系列MCU，维修业一般称为CPU，本文通称为CPU)，该型机压缩机驱动模块使用三肯SCM1243MF ，外风机是三线直流风机，其驱动模块常用东芝TPD4135K。
一、外机变频板简介
1.接口
该变频板采用双面印刷电路设计，元件安装、走线较为紧凑，为了便于分析先介绍该板的各接线端口位置及功能，如图1所示。
2.元件
(1)CPU
外机板CPU如图2所示，使用三菱瑞萨V850系列的uPD70F3451GC，是一颗32位高性能MCU，采用V850E1的CPU内核，基于RISC架构，几乎所有指令的执行都可在一个时钟周期内完成，支持乘法、饱和运算、位操作等指令，厂家对其各引脚定义如图2所示。
(2)直流压缩机驱动模块
该模块型号为SCM1243MF ，额定输出电流为15A，搭配在以V850E1为CPU内核方案的板子中，其电流输出更大的型号还有sCM1245MF( 20A )、SCM1246MF( 30A)。
模块内部框图如图3所示，该模块具有以下特点:
1)每相有一套完整的、独立的内部电源、前置驱动、后级驱动、故障保护、自举升压等电路组成，不会与其他相有相互干扰的现象，稳定性较高。
2)每相内置自举二极管、2202的限流电阻器以及通过在HS1、VB1引脚(以U相为例)外置升压电容，来组成自举升压电路，确保后级的IGBT驱动管在上桥时序时能正常工作，同时通过内置自举二极管能有效提高其稳定性。
3)该模块分为两组供电:一组确保内部电路正常工作的供电，俗称“低压供电”，其正常供电电压为DC15V，在DC13.5V~DC16.5V范围内能正常工作;另一组是IGBT电源，其范围为DC300V~DC400V。
4) 该模块有以下完善的保护电路:
电源欠压保护:当模块的供电低至DC11V时，触发模块电源欠压保护功能，模块实施输出锁止，防止欠压下工作导致内部IGBT等元件损坏;当模块供电上升至DC 11.5V时自动解除欠压保护，恢复正常工作。
过电流保护:通过驱动模块LS1、LS2、LS3引脚外接毫欧级无感电阻来检测电流，再输入至模块的OCP1脚(以U相为例)，通过其内部电路处理后接至其芯片内的MOS管栅极，如果因压缩机绕组、模块短路等导致电流过大，一旦OCP1脚检测到电压达到0.5V，从而触发MOS管工作(漏、源极导通)，FO1端的高电平被拉低，而该脚外接CPU，所以CPU会停止输出6路驱动信号，进入过流保护状态，并通过内机显示屏报故障代码，例如:格力空调报"H5"故障代码，美的空调报“PO"或“P41”或“P49"故障代码。
过热保护:驱动模块内置了TSD模块温度检测电路，因功率增加或热交换问题等引起过载的(检测模块温度达到150°C)，TSD模块电路就会被激活，模块内的MOS管工作(漏、源极导通)，F01脚输出的高电平被拉低，从而使CPU对应引脚输出低电平，CPU不输出6路驱动信号，进入保护模式并报“PO"或"P49"或“L3”等故障代码。
(3)直流风机驱动模块
由于是直流变频空调，所以采用了能效更高的直流外风机设计。该直流外风机使用了东芝的TPD4135K驱动模块，该模块额定输出电流为3A，其内部框图如图4所示，并具有以下特点:
1)该模块采用芯片内部自举二极管及限流电阻设置，仅需在其外部BSU、BSV、BSW脚与U、V、W间接上10pF/50V的电容，就可完成服务上桥臂的自举升压电路的供电问题。
2)该模块自带DC7V电源输出，为保护电路DIAG引脚设置了上拉电阻供电。
3)该模块同样具有欠压、过流、过热保护功能，保护形式与压缩机驱动模块相似，此处不再赘述。
(4)开关电源模块
采用荷兰帕沃英蒂格盛的TNY279PN模块，该模块功率18W，由于内部高度集成了复杂的电子电路，所以其外部接口电路简单，具有应用便捷的特点。该模块使用6年左右会经常出现输出电压低、发烫故障，主要是模块性能老化所致，更换该模块即可，也可以使用相邻规格的同系列模块替换，例如，可以使用TNY278PN(16W )或TNY280PN( 20W )替换。
1.电源输入电路
电源输入电路原理如图5所示，对应的实物元件位置如图6所示。
该变频板的棕色线接L，蓝色线接N，输入市电AC220V电源，为外机变频板的正常工作提供电源保障。如果因雷击浪涌等有外部瞬间高电压输入时，为了避免高电压进入变频板对后续电路破坏，在电源的输入端设置了保护电路，如图5所示，采用ZNR621的压敏电阻+保险管以及ZNR621压敏电阻+DSA放电管来进行防护。该板子采用的压敏电阻型号为E11621，其基本规格参数如表1所示，E11621压敏电阻标称压敏电压值在1mA电流时为620VDC，应用在交流电路压敏值为385V，直流电路为505V。
如果压敏电阻击穿，因其属于一次性产品，所以严禁"一剪”了之，必须更换，否则如果使用空调场合因防雷装置地线不良，在雷雨天气或附近有高负荷、高频次的电焊作业时容易干扰电网，导致雷击、电涌的瞬间高电压进入电路从而损坏变频板。更换时，如在AC220V电路中使用建议选用E11621，如果选型值过小，如用E11391，则可能在上电过程中压敏电阻击穿，所以要依据厂家提供的参数表进行安全有效的选型。
(2)交流电源输入电路滤波原理
市电会有一定的干扰源，如果外界的电磁干扰通过电源线进入设备，会影响设备的正常工作，同时设备在工作中的各种触头动作、开关变压器、高频率开关管接通/断开等也会产生电磁干扰源，也要避免其通过电源线反窜入电网，传送至其他敏感设备，所以电路中C15、C11和L1组成Π形滤波器，其中C15、C11称为差模电容，也称为“安规X电容”，主要滤除差模干扰;L1是共模电感;C17、C9是共模电容也称为“安规Y电容”，通过接地来滤除共模干扰，组成一套EMI滤波器，净化电源。
在外机变频板维修中，经常会遇到一些板子漏电现象，这时候要重点查找安规Y电容。另外更换安规Y电容要注意其容量与耐压，本板中使用的是4.7nF的电容，选择时容量不能过大，否则会导致“漏电流”变大，造成潜在危险。如果更换规格不合理，在产品测试时其电磁辐射也是超标的。
(3)电源软启动(加载)原理
在电源输入电路中的火线L串接了一颗PTC，标号为PTC1，规格参数MZ3-B，常温下为470，是正温度系数热敏电阻，PTC1两端还并接了外机电源继电器RY1的常开触头。当外机得电时，由于PTC1在常温仅有几十欧阻值，有电流流入负载中的开关电源电路，开关电源得电工作，输出+15V、+12V、+5V电源，提供+5V给CPU，提供+12V给反相器、继电器，CPU得电工作，并通.过⑥脚送出高电平，进入反相器IC20的④脚，从③脚输出低电平接至继电器RY1的一端，另一端接+12V，继电器得电工作，常开触头吸合，此时，该触头把PTC1短接，而PTC1由于之前开关电源负载工作有电流流过就会发热其阻值变大，当被继电器触头短接后大电流从触头直接进入负载为外机板供电，用以驱动压缩机等大电流提供电源保障，此时PTC1很小或者几乎没有电流流过，等同于开路，温度自然就会下降，这样就实现了以弱控强的软启动(也称为“外机板电源加载”)的控制。
2.整流滤波与PFC电路
整流滤波与PFC电路原理如图7所示，整流滤波实物如图8所示，PFC电路实物如图9所示。
由于电机属于感性负载，尤其在中高频运转时就会使电流与电压波形相位差明显，电流波形畸变，无功功率变大，导致功率因数变低，压缩机、直流风机发热量也变大，此时能效比较低，为了改善此现象，在变频板中加入了PFC(功率因数调整)电路。当压缩机中高频运行时，通过采样电路检测直流母线电压变低和电流变化，就启动PFC电路，CPU的69脚输出方波脉冲，电压越低占空比越大，经电阻R30(1k)后输入至IC7(S4427)的②、④脚进行升压(放大)，从⑤、⑦脚输出幅值15V的脉冲，通过驱动电阻R27、R31后连接至S1(IG-BT)管，来控制其导通/截止，从而对电抗器L进行充放电，这样形成较高电压通过续流二极管D8给电容器E9、E10充电，确保在大电流时仍然保持母线电压的稳定，也就确保了压缩机中高频运转时充沛的电力。如果压缩机工作频率变低，CPU的69脚输出的占空比变小，IGBT管工作频率也会变低，维持电容E9、E10电压的稳定。
3.开关电源电路
开关电源电路原理如图10所示，对应的实物元件位置如图11所示。
经滤波后的直流电进入开关变压器T1的初级线圈①、③端，并从③端接至电源模块TNY279PN的④脚(内部接MOS开关管的D极，⑤-⑧脚并接，接开关管的S极，即热地)，而其④脚通过模块内部电路产生5.85V电源给②脚外接的电容器C58充电，达到电压值后模块工作，在其内部产生pwM方波脉冲送至内部的MOS开关管开关管工作，开关变压器的初级线圈通过电磁感应使各次级线圈得电并输出以下三路电压:
第一路通过D6整流，E4.E3滤波以后，得到+12V电压，为继电器、反相器供电，再通过7805得到+5V电压为CPU、传感器提供电压;
第二路通过D1整流，E16滤波后输出+19V，再经过7815得到+15V电压，为压缩机、风机驱动模块低压侧供电;第三路通过D5整流、E5滤波、R96限流，为电源模块TNY279PN的②脚供电，并给C58充电，保障电源模块工作电源。
(2)开关电源调压过程
如果因市电变高等原因导致开关电源次级输出电压变高，此时在+12V处接的由电阻R29、R45组成的采样分压电路得到的分压值也变高，此电压送至AZ431调压管的R极，当该电压达到+2.5V时，AZ431调压管的K.A极导通，光耦器EL816初级的发光二极管两端有压差致使其发光，而次级接收到初级的发光信号使其集电极与发射极也导通，这样就把电源模块TNY279PN的①脚电压直接拉低，这时模块内部PWN方波脉冲占空比变小，开关管工作频率变低，变压器初级线圈电压变低，次级线圈感应电压也变低，这样就把输出的高电压拉低调整至正常的+12V。
反之，如果因市电输入电压偏低或者负载过重电流大，导致拉低次级电压，这样由R29、R45组成的采样分压电路得到的分压值变低，送至AZ431调压管的R极的电压未达到+2.5V基准电压，AZ431调压管的K、A极不导通，光耦器EL816初级的发光二极管两端没有压差致使其不发光，而次级由于没有接收到初级的发光信号使其集电极与发射极不导通，从而使电源模块TNY279PN的①脚电压变高，这时模块内部PWN方波脉冲占空比变大，开关管工作频率变高，变压器初级线圈电压也变高，次级线圈感应电压变高，此时，把输出的低电压拉高调整至正常的+12V。
如此周而复始，不断采样、不断调整，把开关变压器次级输出电压稳定在+12V，也就稳定了变频板+5V、+15V电压。
4.直流母线电压检测电路
直流母线电压检测电路原理如图12所示，对应实物元件位置如图13所示。
在电路中D11用于钳位保护，例如，电阻R64阻值变小，电流就会变大，分压值变高，如果没有D11的话，当超过CPU工作极限电压的时候容易烧毁CPU，而通过D11钳位后送至CPU的③脚最高电压也就是5.7V，实现钳位保护。
5.过零检测电路
过零检测电路原理如图14所示，对应的实物元件位置如图15所示。
6.温度传感器电路
温度传感器电路原理如图16、图17所示，对应的实物元件位置如图18所示。由于图16和图17原理图一样，此处仅对图16进行分析。
如果排气温度传感器开路，此时使用美的大黄检测仪仍然可以短时间开机，但压缩机、外风机运行约2分钟左右压缩机先停，之后外风机停转，并报故障码E54，同时外机板的红色LED指示灯从正常的常亮变为频闪。
如果外机环境温度传感器T4开路，外机板上红色的LED指示灯频闪，并报“E53”故障码，其此时使用美的大黄检测仪仍然可以开机，压缩机、外风机运转，大约3分钟左右压缩机停转，但外风机一直运转。
如果外机热交换器管温传感器T3开路，外机板上红色的LED指示灯会频闪，并报"E52"故障码，使用美的大黄检测仪仍然可以开机，并且压缩机、外风机一直运转不停机。
如果外机的三个传感器有短路现象，就会使外机板红色LED灯频闪，并在检测仪上报“E54"或“E53"或“E52"故障码。
7.复位电路
复位电路原理如图19所示，对应的实物元件位置如图20所示。
为了确保CPU能正常工作，往往需要在启动前对CPU进行清零复位工作。本复位电路采用AZ7042Z复位三极管配合C200电容组成复位电路，外机板子刚在上电时， CPU的35引脚为低电平，一会后变为高电平，采用低电平复位方式。在实际检修中经常遇到C200电容漏电，导致CPU的脚电压偏低，CPU不工作，红色的LED指示灯熄灭。
8.晶振电路
9.整机电流检测
整机电流检测原理如图22所示，对应的实物元件位置如图23所示。
通过在无感水泥电阻R34的上端并接电阻R25，上拉电阻R24后接至CPU的⑥脚。当外机板.上电未启动时，测量CPU的⑥脚的电压为0.5V，外机启动运转后此电压会随着工作电流变大电压变低，当低至接近0V(母线电流约为28A)时整机过电流保护并报P8故障码。
10.PFC电流检测
PFC电流检测电路原理如图24所示，对应的实物元件位置如图25所示。
异常情况:如果因外机热交换不良、压缩机卡缸、绕组短路等导致电流变大或者S1击穿，就会有大电流流经采样电阻R34，这样在与整流桥相接端就会产生一个负的电压，例如，短路电流为30A，这样就会产生一个-0.6V电压，此电压送到比较器电路的电阻R43一端，拉低比较器2903的⑤脚、③脚电压，此时，⑤脚、③脚仅有7.48V，小于⑥脚、②脚电压7.5V，所以比较器的⑦脚输出低电平，把CPU的⑦脚电压拉低为低电平进行保护;同时，比较器的①脚也为低电平，这样就把CPU的69脚发送的PFC方波脉冲通过电阻R30后直接接地，强迫停止PFC电路的工作起到保护作用。PFC电路有问题时美的大黄检测仪会报P1故障码。
11.压缩机驱动与相电流检测电路
压缩机驱动与相电流检测电路如图26所示，对应的实物元件位置如图27所示。
相电流及位置检测原理:当机子正常运行时，流过功率管采样无感水泥电阻R115的电流小于25A。当因压缩机卡缸绕组短路等造成流过电阻R115电流达到25A时，通过电阻R114加到oCP1~OCP3脚电压达到0.5V时，就会实现IPM模块硬件保护，以及触发FO1~F03脚为低电平，从而使CPU的52脚为低电平，这样就停止发送6路驱动信号，实现保护，而正常时CPU的52脚为高电平。另外，通过电阻R77接到CPU的①脚还可以实现对压缩机转子位置检测，用以准确的输出方波时序来有效控制压缩机运转，如果该部分电路有问题美的大黄检测仪会报“P4"故障代码。
12.风机驱动与相电流检测电路
风机驱动与相电流检测电路如图28所示。
网友评论