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美的全直流变频空调外机电源输入与开关电源原理

1、过压保护与电源滤波电路

电源输入部分主要就是对交流电进行滤波,经C1、L6、C5、C6 吸收、过滤、隔离高频谐波等的处理。外机板子的L(棕色线)、N(蓝色线)接AC220V,经FU101(20A)保险管后并接了一只压敏电阻ZR1,该电阻能承受的瞬态电压值为620V,电源电路中如果瞬间串入高电压,如雷电等超过620V就会击穿短路,使FU101熔断从而保护之后的电路免受高压损坏。在 L、N 之间还接了安规X电容C1以及Y电容C5、C6,确保机子工作时PFC功率管、驱动模块产生的电磁干扰不串入外电网以及对外网的干扰进行吸收,避免影响本机的电源,确保工作的稳定性,使其EMI、EMC安规测试达标。

2、外机大电流供电控制

在火线L上串接了热敏电阻PTC1以及大电流继电器RY1。PTC1的作用就是,当内机送电到外机时,经PTC1(阻值一般为20Ω~60Ω)给后续电路供电,关键是给开关电源供电,使开关电源工作,产生CPU所需的+5V电压。这样外机CPU得电工作,从43脚输出高电平至反相器KID65003AF的②脚,从⑮脚输出低电平接到RY1继电器线圈的一端,另一端接+12V,此时继电器触头闭合,大电流从触头流过,为大功率的变频驱动模块、PFC电路提供电源。由于该热敏电阻有一定的发热量,在电路中损坏的几率也比较大。

3、整流滤波与PFC电路

L、N电源经EMI、EMC处理后通过继电器RY1接至25A整流桥BR1,由交流变为直流电,通过并接C3、E1、E2、C8抗干扰和滤除纹波后输出+310V左右的直流电供压缩机驱动模块、开关电源等使用。电感L601、二极管D601以及电容E1、E2为PFC电路中的储能与充电器件,为压缩机在不同频率旋转提供足够的电流。直流回路中还串接了0.01Ω的电阻R601,用于检测直流电源的回路电流。开启实时过流保护作用,避免严重过负载或短路的大电流导致更大的安全隐患。

4、开关电源电路

+310V直流电流经开关变压器的初级绕组后接至电源模块6A161H的⑦、⑧脚(也就等同于芯片内部MOS管的D极),通过②、③脚接地(等同于S极接地)。⑦、⑧脚得电后经内部电路处理给外接的电容器E401、C402充电,确保模块的⑤脚得到工作电压,芯片工作后产生PWM脉冲去控制调节内部开关管的“开/关”,激活开关电源电路从而得到所需的输出电压。当开关模块工作后,开关变压器次级绕组输出电压有三路:第一路经电阻R402限流、二极管D402整流、电容E401、C402滤波后为模块的⑤脚提供工作电源;第二路是接整流二极管D403、滤波电容E403、C407得到+12V的电压为继电器、反相器供电,此外还接了AS7805三端稳压块,为CPU、传感器、比较器等提供电源。C406、R411目的就是保护D403避免过大的反峰电压击穿管子,提高D403的耐用度与可靠性;第三路接整流二极管D404和滤波电容E402、C405,得到+15V的电压为压缩机驱动模块内部电路以及PFC 模块和直流风机模块供电。

稳压及调节过程:当市电输入变低或负载变重都会导致开关电源输出的电压变低,此时经电阻R407~R409分压后在R408上电压也比较低,三端可控稳压源N431的R极电压与芯片内部基准电压比较变低就会导致KA极导通能力变弱,这样模块④脚与地之间流通电流变小,促使模块内发出PWM脉冲变宽,占空比变大,控制MOS开关管导通时间变长,因此整个开关电源输出电压调整变高,系统通过这样不断采样来调节、稳定输出电压;

如果因输入电压变高或负载变轻,开关电源次级输出电压变高其调节过程为:通过采样电阻R407~R409分压后在R408上电压变高,就会使N431三端可控稳压源的R极电压比基准电压高,促使KA极导通能力变强,因此模块④脚流过光耦至地之间的电流变大,模块内发出的驱动MOS管的PWM脉冲变窄,占空比变小,使MOS振荡频率变低把输出电压调整也变低,从而不间断采样电压来进行实时调节,达到稳定开关电源输出电压的作用。

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