東風霸龍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)， 東風霸龍507重型載貨汽車由東風柳州汽車有限公司于2008年投入市場。 此產(chǎn)品主要針對國內(nèi)載貨汽車的中高端市場。

1 東風霸龍507空調(diào)控制器內(nèi)部主要組成部分

東風霸龍507控制器 （以下簡稱控制器） 內(nèi)部主要由穩(wěn)壓電源、 MCU （微控制器）、 空調(diào)鼓風機及壓縮機繼電器驅(qū)動、 傳感器放大電路、 按鍵及LCD屏等電路組成。 控制器實物外形如圖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。

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

控制器內(nèi)部冷暖轉(zhuǎn)換水閥電動機驅(qū)動、 溫度設定及室內(nèi)溫度顯示功能沒有使用也無元件安裝 （預留）， 原因是車輛冷暖轉(zhuǎn)換采用機械旋鈕關閉暖風水箱的水閥來完成。 下面按原理圖講述所有電路工作原理。

2.1 電源

表1 東風霸龍507空調(diào)控制器引腳編號功能

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。 首先該電源通過隔離二極管D1、 D2、 D3為以下3部分供電： ①通過二極管D1隔離， C2濾波后， 為A1、 A2、A3空調(diào)模式轉(zhuǎn)換器電動機驅(qū)動芯片提供電源； ②通過二極管D2隔離， C1濾波后， 為風機調(diào)速繼電器驅(qū)動及壓縮機繼電器驅(qū)動電路供電； ③通過二極管D3隔離， C3濾波后， 經(jīng)過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）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 風機調(diào)速控制

見圖3， 當駕駛員調(diào)整風機速度檔位時， 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送來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多路低電平控制信號。 當設定為1檔風時， U4的7腳輸出低電平， 經(jīng)R16限流后使Q4與Q3復合管導通， 由控制器接口的21腳輸出24V電源，控制1檔風繼電器吸合； 當設定為2檔風時， U4的14腳輸出低電平， 經(jīng)R14限流后使Q5與Q6復合管導通，由控制器接口的20腳輸出24V電源， 控制2檔風繼電器吸合； 當設定為3檔風時， U4的15腳輸出低電平，經(jīng)R12限流后使Q7與Q8復合管導通， 由控制器接口的18腳輸出24V電源， 控制3檔風繼電器吸合； 當設定為4檔風時， U4的16腳輸出低電平， 經(jīng)R10限流后使Q9與Q10復合管導通， 由控制器接口的17腳輸出24V電源， 控制4檔風繼電器吸合。 U1引腳功能如圖8所示。 車輛空調(diào)風速控制原理圖如圖9所示。 U3、 U4引腳功能如圖10所示。

2.3 壓縮機控制

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

2.4 空調(diào)模式轉(zhuǎn)換控制

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

2.4.1 冷暖風轉(zhuǎn)換控制

室內(nèi)溫度傳感器通過控制接口16腳連接U2的3腳， 再通過U2-A、 U2-B放大后， 室內(nèi)溫度信號輸入到U1的2腳， U1根據(jù)室內(nèi)溫度信號來控制暖風水閥是否關閉。 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， 再輸入到冷暖水閥電動機驅(qū)動芯片A1的1、 2腳。 R1、 R2為A1輸入上拉電阻。 A1的3、 5腳輸出電壓通過控制器接口4腳、 10腳驅(qū)動冷暖水閥電動機正/反轉(zhuǎn)， 完成水閥開/關。 U2、 A1、 A2、 A3及Q1～Q10引腳功能如圖12所示。

2.4.2 新風轉(zhuǎn)換控制

當駕駛員按下新風轉(zhuǎn)換按鍵 （內(nèi)/外循環(huán)） 時，U1通過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， 再輸入到新風轉(zhuǎn)換驅(qū)動芯片A2的1、 2腳。 R3、 R4為A2輸入上拉電阻。 A2的3、 5腳輸出電壓通過控制器接口12、 24腳， 驅(qū)動新風轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電動機正/反轉(zhuǎn)， 完成內(nèi)/外循環(huán)的轉(zhuǎn)換。

2.4.3 吹風模式轉(zhuǎn)換控制

模式轉(zhuǎn)換驅(qū)動器內(nèi)部設有4檔行程位置開關， 即吹臉與吹腳、吹臉、 吹風檔、 吹腳。當處于不同位置時，控制器接口5、 2、 1、13腳會根據(jù)相應位置狀態(tài)與負極接通。 吹風模式轉(zhuǎn)換控制原理如圖13所示。

例如， 當模式轉(zhuǎn)換器處于吹臉與吹腳位置時，控制器接口2腳被開關接負， 通過R29限流， 光耦合U6內(nèi)部LED發(fā)光， 光敏管導通。 U1的16腳由高電平變成低電平， U1識別到模式轉(zhuǎn)換器此時正處于吹臉位置， 此時駕駛員再按下模式轉(zhuǎn)換按鍵選擇吹風檔時， 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腳輸出電壓通過控制器接口11、 23腳， 驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電動機轉(zhuǎn)動， 當轉(zhuǎn)動到吹風檔位置時， 控制器1腳被接負。 U1識別到該位置信號后，停止電動機轉(zhuǎn)動控制， 完成吹風檔模式的轉(zhuǎn)換。

2.5 按鍵照明

當打開車上的夜間燈光時， 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，按鍵照明也有效）。

2.6 LCD驅(qū)動與背光

當車上點火開關處于ON檔位時， 控制器處于待機狀態(tài)， 此時當按下除OFF鍵以外任何按鍵時，控制器開始工作。 主板U1 （MCU） 與面板U1 （LCD驅(qū)動） 通過插座J1相連， 主板U1通過串行數(shù)據(jù)將顯示信號輸入到面板U1上， 并將控制器工作狀態(tài)顯示到LCD上。 同時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導通。 Q11的c極 （極電集） 輸出24 V電源。 通過插座J1與控制器面板相連， 經(jīng)R22～R29限流后， 驅(qū)動D17～D20藍色高亮發(fā)光二極管發(fā)光作為LCD背光。