東風(fēng)霸龍507空調(diào)控制器內(nèi)部工作原理

田 勝

（鞍山金和礦業(yè)有限公司， 遼寧 鞍山 114229）

經(jīng)4年研發(fā)， 東風(fēng)霸龍507重型載貨汽車由東風(fēng)柳州汽車有限公司于2008年投入市場(chǎng)。 此產(chǎn)品主要針對(duì)國(guó)內(nèi)載貨汽車的中高端市場(chǎng)。

1 東風(fēng)霸龍507空調(diào)控制器內(nèi)部主要組成部分

東風(fēng)霸龍507控制器 （以下簡(jiǎn)稱控制器） 內(nèi)部主要由穩(wěn)壓電源、 MCU （微控制器）、 空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)繼電器驅(qū)動(dòng)、 傳感器放大電路、 按鍵及LCD屏等電路組成。 控制器實(shí)物外形如圖1所示。

2 控制器內(nèi)部電路工作原理

控制器內(nèi)部由兩塊PCB印刷板組成， 在本文中分別稱為 “面板” 和 “主板”。 兩塊電路板原理圖如圖2、 圖3所示， 它們通過(guò)連接器J1上的13根排線相連接。 圖4是控制器內(nèi)部原理方框圖。 面板U1引腳功能如圖5所示。

東風(fēng)霸龍507空調(diào)控制器引腳編號(hào)示意圖如圖6所示， 其引腳編號(hào)功能如表1所示。

控制器內(nèi)部冷暖轉(zhuǎn)換水閥電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、 溫度設(shè)定及室內(nèi)溫度顯示功能沒(méi)有使用也無(wú)元件安裝 （預(yù)留）， 原因是車輛冷暖轉(zhuǎn)換采用機(jī)械旋鈕關(guān)閉暖風(fēng)水箱的水閥來(lái)完成。 下面按原理圖講述所有電路工作原理。

2.1 電源

表1 東風(fēng)霸龍507空調(diào)控制器引腳編號(hào)功能

在圖3中， 由車輛空調(diào)熔斷器輸出的24 V電源，經(jīng)控制器接口14腳為控制器內(nèi)部提供工作電源。 首先該電源通過(guò)隔離二極管D1、 D2、 D3為以下3部分供電： ①通過(guò)二極管D1隔離， C2濾波后， 為A1、 A2、A3空調(diào)模式轉(zhuǎn)換器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片提供電源； ②通過(guò)二極管D2隔離， C1濾波后， 為風(fēng)機(jī)調(diào)速繼電器驅(qū)動(dòng)及壓縮機(jī)繼電器驅(qū)動(dòng)電路供電； ③通過(guò)二極管D3隔離， C3濾波后， 經(jīng)過(guò)IC2（12 V穩(wěn)壓器） 和IC1（5 V穩(wěn)壓器） 分別輸出12V和5V穩(wěn)壓電源。 C4、 C5是12V電源濾波電容； C6是5V電源濾波電容。 由IC2輸出的12V電源為蒸發(fā)器及室內(nèi)溫度傳感器信號(hào)放大芯片U2供電； 由IC1輸出的5V電源為U1 （MCU）， U3及U4 （8位移位寄存器）， 圖2 的面板U1 （LCD 驅(qū)動(dòng)）等電路供電。 IC1及IC2三端穩(wěn)壓器芯片引腳功能如圖7所示。

2.2 風(fēng)機(jī)調(diào)速控制

見圖3， 當(dāng)駕駛員調(diào)整風(fēng)機(jī)速度檔位時(shí)， U1的25、 26、 27腳輸出串行數(shù)據(jù)連接到U3、 U4上。 U3和U4是兩塊8位移位寄存器芯片， 它們將U1送來(lái)的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多路低電平控制信號(hào)。 當(dāng)設(shè)定為1檔風(fēng)時(shí)， U4的7腳輸出低電平， 經(jīng)R16限流后使Q4與Q3復(fù)合管導(dǎo)通， 由控制器接口的21腳輸出24V電源，控制1檔風(fēng)繼電器吸合； 當(dāng)設(shè)定為2檔風(fēng)時(shí)， U4的14腳輸出低電平， 經(jīng)R14限流后使Q5與Q6復(fù)合管導(dǎo)通，由控制器接口的20腳輸出24V電源， 控制2檔風(fēng)繼電器吸合； 當(dāng)設(shè)定為3檔風(fēng)時(shí)， U4的15腳輸出低電平，經(jīng)R12限流后使Q7與Q8復(fù)合管導(dǎo)通， 由控制器接口的18腳輸出24V電源， 控制3檔風(fēng)繼電器吸合； 當(dāng)設(shè)定為4檔風(fēng)時(shí)， U4的16腳輸出低電平， 經(jīng)R10限流后使Q9與Q10復(fù)合管導(dǎo)通， 由控制器接口的17腳輸出24V電源， 控制4檔風(fēng)繼電器吸合。 U1引腳功能如圖8所示。 車輛空調(diào)風(fēng)速控制原理圖如圖9所示。 U3、 U4引腳功能如圖10所示。

2.3 壓縮機(jī)控制

按鍵S1、 S9、 S8 分別為溫度設(shè)定＋、 溫度設(shè)定－、 A/C控制。 當(dāng)駕駛員設(shè)定溫度后，U1 （參見圖3） 會(huì)按以下過(guò)程進(jìn)行控制：①根據(jù)室內(nèi)溫度傳感器信號(hào)控制暖風(fēng)水閥是否開啟 （詳見下文）； ②駕駛員按下A/C開關(guān)后，U1通過(guò)25、 26、 27 的數(shù)據(jù)控制U4的17腳輸出低電平， 通過(guò)R8限流后使Q1與Q2復(fù)合管導(dǎo)通， 由控制器接口3腳輸出24V電源， 控制車上壓縮機(jī)繼電器吸合， 壓縮機(jī)離合器也吸合， 制冷系統(tǒng)開始工作。 同時(shí)U3的5腳輸出低電平， 通過(guò)插座J1驅(qū)動(dòng)面板D13發(fā)光， 指示制冷系統(tǒng)工作。 蒸發(fā)器溫度傳感器信號(hào)通過(guò)控制器接口15腳、 電阻R33接U2的10腳， 通過(guò)U2-C、 U2-D放大后， 蒸發(fā)器溫度信號(hào)輸入到U1的3腳。 U1根據(jù)蒸發(fā)器溫度下降低于5 ℃時(shí)控制壓縮機(jī)離合器斷開，當(dāng)溫度高于5℃時(shí)， 壓縮機(jī)離合器重新接通工作。

2.4 空調(diào)模式轉(zhuǎn)換控制

空調(diào)吹風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)換工作原理示意圖如圖11所示。

2.4.1 冷暖風(fēng)轉(zhuǎn)換控制

室內(nèi)溫度傳感器通過(guò)控制接口16腳連接U2的3腳， 再通過(guò)U2-A、 U2-B放大后， 室內(nèi)溫度信號(hào)輸入到U1的2腳， U1根據(jù)室內(nèi)溫度信號(hào)來(lái)控制暖風(fēng)水閥是否關(guān)閉。 U1的25、 26、 27腳輸出串行數(shù)據(jù)， 控制U3的16、 17腳輸出高/低電平信號(hào)， 再輸入到冷暖水閥電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片A1的1、 2腳。 R1、 R2為A1輸入上拉電阻。 A1的3、 5腳輸出電壓通過(guò)控制器接口4腳、 10腳驅(qū)動(dòng)冷暖水閥電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)， 完成水閥開/關(guān)。 U2、 A1、 A2、 A3及Q1～Q10引腳功能如圖12所示。

2.4.2 新風(fēng)轉(zhuǎn)換控制

當(dāng)駕駛員按下新風(fēng)轉(zhuǎn)換按鍵 （內(nèi)/外循環(huán)） 時(shí)，U1通過(guò)25、 26、 27腳輸出串行數(shù)據(jù)， 控制U3的14、15腳輸出高/低電平， 再輸入到新風(fēng)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)芯片A2的1、 2腳。 R3、 R4為A2輸入上拉電阻。 A2的3、 5腳輸出電壓通過(guò)控制器接口12、 24腳， 驅(qū)動(dòng)新風(fēng)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)， 完成內(nèi)/外循環(huán)的轉(zhuǎn)換。

2.4.3 吹風(fēng)模式轉(zhuǎn)換控制

模式轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)有4檔行程位置開關(guān)， 即吹臉與吹腳、吹臉、 吹風(fēng)檔、 吹腳。當(dāng)處于不同位置時(shí)，控制器接口5、 2、 1、13腳會(huì)根據(jù)相應(yīng)位置狀態(tài)與負(fù)極接通。 吹風(fēng)模式轉(zhuǎn)換控制原理如圖13所示。

例如， 當(dāng)模式轉(zhuǎn)換器處于吹臉與吹腳位置時(shí)，控制器接口2腳被開關(guān)接負(fù)， 通過(guò)R29限流， 光耦合U6內(nèi)部LED發(fā)光， 光敏管導(dǎo)通。 U1的16腳由高電平變成低電平， U1識(shí)別到模式轉(zhuǎn)換器此時(shí)正處于吹臉位置， 此時(shí)駕駛員再按下模式轉(zhuǎn)換按鍵選擇吹風(fēng)檔時(shí)， U1的25、 26、 27腳輸出串行數(shù)據(jù)， 控制U3的6、 7腳輸出高/低電平， 輸入到模式轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)芯片A3的1、 2腳， R5、 R6為A3的輸入上拉電阻。 A3的3、 5腳輸出電壓通過(guò)控制器接口11、 23腳， 驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到吹風(fēng)檔位置時(shí)， 控制器1腳被接負(fù)。 U1識(shí)別到該位置信號(hào)后，停止電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制， 完成吹風(fēng)檔模式的轉(zhuǎn)換。

2.5 按鍵照明

當(dāng)打開車上的夜間燈光時(shí)， 小燈電源經(jīng)控制器接口8腳再經(jīng)二極管D14隔離、 插座J1與面板相連，為面板R1～R11、 D1～D12組成的按鍵照明電路供電。D1～D12為藍(lán)色高亮LED發(fā)光二極管， 它們?yōu)榭刂破魃纤邪存I提供夜間照明 （控制器處于OFF狀態(tài)時(shí)，按鍵照明也有效）。

2.6 LCD驅(qū)動(dòng)與背光

當(dāng)車上點(diǎn)火開關(guān)處于ON檔位時(shí)， 控制器處于待機(jī)狀態(tài)， 此時(shí)當(dāng)按下除OFF鍵以外任何按鍵時(shí)，控制器開始工作。 主板U1 （MCU） 與面板U1 （LCD驅(qū)動(dòng)） 通過(guò)插座J1相連， 主板U1通過(guò)串行數(shù)據(jù)將顯示信號(hào)輸入到面板U1上， 并將控制器工作狀態(tài)顯示到LCD上。 同時(shí)U1 （MCU） 的25、 26、 27腳輸出串行數(shù)據(jù)， 控制U4的6腳輸出低電平， 經(jīng)R18限流后使Q11導(dǎo)通。 Q11的c極 （極電集） 輸出24 V電源。 通過(guò)插座J1與控制器面板相連， 經(jīng)R22～R29限流后， 驅(qū)動(dòng)D17～D20藍(lán)色高亮發(fā)光二極管發(fā)光作為L(zhǎng)CD背光。