1.2 微電腦控制空調器主控電路的基本工作原理

1.2.1 微電腦控制空調器常用單片微電腦控制芯片

單片微電腦內含CPU（中央處理器）、ROM與RAM存儲器、A/D（模擬/數字）轉換器、運算比較放大器、I/O（輸入/輸出）端口、控制器等電路。在維修時，只要知道它的引腳功能即可，對其內部工作過程可不必詳細了解。微電腦正常工作時，必須具備以下三個條件。

① VCC（或稱VDD）——電源電壓通常為+5V，GND為電源接地線。

② RESET——單片微電腦復位端，正常工作時為低電位，復位時為瞬間VDD電位。當RESET上有一橫線時為低電平復位，正常工作時為高電位VDD。

③ OSC1（X1）和OSC2（X2）——單片微電腦內部時鐘電路引腳端，正常工作時用萬用表測這兩引腳均有2.4V左右的直流電壓。

單片微電腦在正常工作時，一般都有指示燈指示。

變頻空調器中使用的單片微電腦型號各異，4位、8位均有，在實際應用中一般有以下三種結構。

• 單片微電腦再外接一只指令ROM存儲器，例如：uPD78214型芯片外接uPD27C18型存儲器。
• 單片微電腦再外接一只專用的數控PWM處理器去控制變頻壓縮機，例如：TMP47C440AN型芯片外接TC9651型數控處理器。
• 獨立的一塊單片微電腦，它的指令程序存入單片微電腦內部ROM存儲器中。

1.2.2 微電腦控制空調器控制系統的復位電路

復位電路的作用是防止單片微電腦在剛開機通電或受到干擾時出現死機。復位電路按功能來分主要有通電復位、掉電復位和自動復位三種。電路的形式有分立元器件式、運算集成電路式、數字集成電路式、專用集成電路式，設置在其他集成電路中的形式，甚至用時基集成電路555等，它們的作用是相同的。下面介紹常見的典型應用電路，均以RESET復位方式為例。

1.通電復位電路

通電復位的典型應用電路如圖1-2所示。當單片微電腦剛通電時，RESET為低電平，單片微電腦開始復位，R1對C1進行充電，當C1上的電位上升為高電平時復位結束。這種簡單的復位電路由于抗干擾性能較差已極少使用。

2.掉電復位電路

掉電復位的典型應用電路如圖1-3所示。圖中的R1、R2、C1構成通電復位電路。此外，在單片微電腦工作中由于某種原因（如強干擾、電壓波動或自身等原因），使VCC（或VDD）電源下降或有一下降的脈沖，可能造成單片微電腦死機，這時就必須給單片微電腦重新復位，這就是掉電復位。

當電源VCC（或VDD）正常時，圖1-3所示電路中的VT2導通→VT1管截止，當VCC電壓下降到一定值使VDW1截止時，VT2截止→VT1導通，此時單片微電腦開始重新復位，顯然它還有電源過低保護作用。

圖1-4所示電路中使用專用復位集成電路，具有通電復位和掉電復位功能，其工作原理與上述基本相同。

3.自動復位電路

自動復位的典型應用電路如圖1-5所示。單片微電腦通電復位后，在工作中出現死機時，單片微電腦向TA8000⑨腳輸出的CK信號也停止，這時TA8000內部復位電路（看門狗電路）開始向單片微電腦自動復位。

1.2.3 微電腦控制空調器控制系統的時鐘振蕩電路

1.單片微電腦系統時鐘電路

由于微電腦芯片內部已有時鐘振蕩電路，只要在它的引腳OSC1（X1）與OSC2（X2）連接上晶振元件即可。

2.AC電源時鐘電路。

在空調器電路中，一般都有可控硅執行元件，AC（交流）電源時鐘就是用于它的過零觸發以減小干擾。有些單片微電腦就設置了AC電源時鐘的輸入端口，AC電源時鐘除了用于可控硅的過零觸發外，有的還可供微電腦計數或時鐘通信電路用。根據電源的取法不同，可分為：

① 取自電源變壓器次級方式，相關電路如圖1-6所示。

② 取自220V交流電源方式，它是直接取自220V（100V）交流電源的，用光電耦合器進行隔離傳送，典型應用電路如圖1-7所示。光電耦合器除了采用單向輸入的TLP521等型號外，還有的采用100Hz時鐘用的雙向輸入TLP620、PC814X等類型的光電耦合器。

1.2.4 微電腦控制空調器控制系統的工作狀態信號取樣電路

1.模擬量信號取樣電路

空調器的模擬量取樣信號主要有溫度、濕度（自動除濕用）、電流及電壓信號。由于單片微電腦內部已設置了A/D轉換器，故只要將檢測到的信號送到單片機相應接口引腳，即可完成對模擬量信號的檢測（采集）。

① 溫度信號取樣電路一般使用負溫度系數的熱敏電阻器，其典型應用電路如圖1-8所示。

• 室內機需要取樣的溫度：主要有室內機空氣溫度、風筒出氣溫度、室內機熱交換器溫度。
• 室外機需要取樣的溫度：主要有室外機熱交換器溫度或膨脹閥（或減壓毛細管）前溫度、壓縮機溫度（或壓縮機出氣溫度）、驅動壓縮機模塊溫度（這兩處也可能不使用熱敏電阻器而使用溫度開關）、室外機空氣溫度、膨脹閥（或減壓毛細管）后的溫度、壓縮機吸氣溫度，另外還有一些取樣溫度依機型需要而設定。

常用的熱敏電阻器有5kΩ、10kΩ、15kΩ、20kΩ、25kΩ、45kΩ、55kΩ、60kΩ（均在25℃時測得）。少數也有采用500kΩ的。此外，海爾空調器的變頻機室內機熱交換器溫度熱敏電阻器均為23kΩ（25℃時測得）。其中電阻值較大的熱敏電阻器（45kΩ以上）一般用在溫度較高位置（如壓縮機溫度、壓縮機排氣管溫度）。熱敏電阻器電阻值誤差應在10%內，否則應重換。

② AC主電源電流信號取樣電路。AC主電源電流（總電流）的取樣一般使用電流互感器，其典型應用電路如圖1-9所示。

③ 電壓信號取樣電路。電壓信號取自未穩壓的直流電源，其典型應用電路如圖1-10所示，也有用較小的線性變壓器從AC主電源上取樣，并經整流濾波后供單片微電腦使用，其典型應用電路如圖1-11所示。

2.非模擬量取樣電路

取樣信號是“0”（低電平）和“1”（高電平）的電平信號或者是相應的觸發信號及對應風扇電動機轉速的脈沖或數字信號，它們主要用于空調器的保護或風扇電動機速度的控制。

（1）溫度保護取樣

常見的溫度保護采集點有驅動壓縮機模塊溫度、壓縮機溫度。取樣元件常用OLR溫度開關（110℃左右斷開，95℃左右閉合，壓縮機溫度使用的OLR是118℃左右）。其典型應用電路如圖1-12所示。

（2）電流保護取樣

電流保護取樣主要用于對直流風扇電動機、壓縮機做過流保護，使用串接電阻器的方法進行取樣，電路方框圖如圖1-13所示。

（3）電壓保護取樣

電壓保護取樣主要是對室外機DC主電源欠壓保護，其典型應用電路如圖1-14所示。其工作過程是當DC主電源欠壓時，VD1截止→VT1截止→VT2導通→PC光電耦合器截止→VT3導通，其集電極為低電平→單片微電腦的欠壓保護電路得低電位后，經解析進入欠壓保護程序。

3.需要說明的問題

單片微電腦通過對上述工作狀態信號的采集和綜合判斷來決定機器的運行，溫度取樣電路的作用如表1-1所列，電壓、電流的取樣電路功能作用如表1-2所列。

表1-1 溫度取樣電路的作用

（續表）

表1-2 電流、電壓取樣電路的作用

必須說明的是由于單片微電腦對取樣信號的判斷是綜合的，也就是“模糊”控制。另外，單片微電腦的功能和使用傳感器的種類、位置、多少及機型等都是不同的，這樣它們的作用就更加“模糊”了，使用最少溫度傳感器的冷暖機只用4個：室內機空氣溫度、室內機熱交換器溫度、室外機熱交換器溫度和壓縮機溫度。所以，表1-2及表1-3所列的作用，對不同的機型都有一定差異，僅供參考。

1.2.5 微電腦控制空調器其他常用功能電路

單片微電腦的外圍還有起電壓倒相或電流緩沖作用的三極管、集成電路（反相負載緩沖器，如6路74LS04、7路uPA2003、8路LB1257等，這類集成電路在空調器控制電路中的功能作用基本相同）。需要說明的是室外單片微電腦輸出的U、V、W、X、Y、Z六路送到壓縮機驅動電路的PWM信號，有些機型還會在其間加一塊起電流緩沖、隔離作用或倒相作用的6路緩沖集成電路。在更換此類緩沖集成電路時，一定要使用高速的（例如74HC系列正相74HC405、反相74HC4049等），如使用普通的74LS04、M54527等易導致空調器保護或驅動模塊損壞。

另外，單片微電腦的外圍電路還有指示燈、開關或跳線（機型選擇、功能選擇、鍵盤）、遙控接收電路等，這些電路的特點及連接方法與普通空調器基本相同。