格力立式空調拆解：電機驅動方案充滿驚喜

如今，空調算是每個家庭夏日必備的消暑電器之一。市面上的空調品牌琳瑯滿目，就國內而言，格力作為空調的龍頭企業(yè)，質量過硬、可靠有保障。所以今天與非網(wǎng)將拆解一款格力的立式空調，看看到底內部是怎樣的電路方案？又是如何來保證空調的高品質？

拆解

拆解過程可以參考視頻，本文就不多贅述了，像這類成熟可靠的大家電產(chǎn)品，拆解非常方便。主要來看看拆解的后的內部硬件電路方案。

拆解完可以看到，內部主要包含兩塊電路板。簡單區(qū)分一下，小的一塊暫時稱作主控制板；而大的一塊則命名為電源和驅動板。

分別來看下主控制板和電源/驅動板的電路。

l? 主控制板

主控制板的PCB板一半都涂有三防漆，所以芯片上的絲印不是太清楚，但是根據(jù)硬件布局和接口信息，也能大概判斷出都是些什么功能的芯片。

首先中間這顆為主控，采用LQFP封裝的微控制器，旁邊有EEPROM器件作為存儲空調的一些固件信息。并且通過板載的顯示接口和觸摸接口可以推斷出另外兩顆芯片分別是顯示驅動芯片以及觸摸驅動芯片。板載的蜂鳴器通常作為遙控器控制或者按鍵操作時的聲音反饋。

主控板另外一側有兩顆達林頓驅動IC，也叫作復合晶體管陣列，這是干什么用的呢？從電路布局來看，主要用于驅動空調的結構擺動部件?？赡芎芏嗳擞幸蓡?，為何不用直接用MCU驅動？單純的MCU驅動可能會出現(xiàn)問題，比如驅動能力不夠，電平信號不兼容等，而采用達林頓驅動IC，由于這些工作電壓高，工作電流大，并且還能在5V工作電壓下與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。所以非常有必要。

另外主控制板上還搭載WiFi模塊。目前國內物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，家里的電器基本上都帶有無線模塊實現(xiàn)智能聯(lián)網(wǎng)，所以空調上也不例外，這樣你既可以用遙控器控制，同樣也可以通過手機APP連接操作，非常方便。無線模塊是通過旁邊專門的穩(wěn)壓器實現(xiàn)供電。至于主控制板背面，基本沒器件。

l? 電源/驅動板

接下來再來看下電源/驅動板。細看一下才發(fā)現(xiàn)，雖然筆者把它叫作電源和驅動板，但顯然它的功能不止如此，這塊板子上同樣有控制電路。并且微控制器上同樣涂有三防漆，旁邊同樣帶有一顆EEPROM。微控制器同樣通過單獨的穩(wěn)壓器供電。

另外，這塊板子上同樣采用了達林頓驅動IC實現(xiàn)空調上下掃風等功能的電機驅動。

而在空調的強電部分，可以看到幾個大個的繼電器作為控制空調壓縮機、外風機、電輔熱等功能的開關。

而在電機的驅動部分。除了一顆用于反激式AC/DC轉換器的電源控制器。電機驅動電路有專門的微控制器控制，配合3顆Pi的器件（BRD1163C）實現(xiàn)電機的驅動。

電機驅動部分可以細看下，比較有意思。如上圖所示，首先電路設計相當簡潔，周圍沒有太多的元器件，另外也沒看到PCB板做大量的散熱處理。究其原因還是跟這3顆Pi的器件（BRD1163C）有關。一開始筆者以為這3顆就是單純的MOSFET。但是查了下資料才發(fā)現(xiàn)Pi官方給它們定義了一個專業(yè)的名詞叫BridgeSwitch。

一了解就發(fā)現(xiàn)不止于MOSFET的功能，可以參考下面這張實現(xiàn)電機驅動的簡單原理圖概覽。內部集成兩顆600V ?N溝道功率FREDFET，實現(xiàn)半橋的驅動。當然這只是一相的驅動，三相電機驅動需要3顆，也就是實際拆解出來后看到的電路設計。

其實這邊還有一個特別的地方，驅動電路并沒有在電機內部，為什么呢？眾所周知，電機內部是封閉的，長期工作內部溫度較高，加上驅動模塊是功率模塊，工作時也會產(chǎn)生大量的熱，那這些對電機內部的元器件壽命及可靠性都有非常大的影響。而這里將電機驅動電路放在外面（即內機控制板上），可以大大降低電機內部的溫升，從而提高了電機的可靠性以及壽命，并且還能降低電機成本。

一開始我也提到這個PCB板上沒有做大量的散熱處理。原因還是歸功于這顆BridgeSwitch器件（BRD1163C）的特性，高達98%的效率。加上分布式的設計，熱量分配到3個封裝上，根本無需散熱片，同樣也能節(jié)省一定的成本。

此外，這顆BridgeSwitch（BRD1163C）還具備相當豐富的特性，可以參考下圖總結。

值得一提的是，有關電機驅動的EMI問題，這顆BridgeSwitch器件（BRD1163C）也較好的控制了。我們都知道電機是產(chǎn)生EMI干擾的主要源頭，加上電機的三相輸入線較長，EMI并不好處理。由于BridgeSwitch內部集成的功率器件的體二極管的反向恢復極軟以及BridgeSwitch對其功率器件的電壓變化斜率加以控制，使得此電機驅動的EMI特性非常的好。

另外，這顆BridgeSwitch還有一個很厲害的特性，可以自供電而無需輔助電源給其供電，這就大大提高了可靠性，也就是說輔助電源即便工作不正常并不會導致BridgeSwitch的損壞。

其它特性本文就不一一例舉說明了。總之這顆BridgeSwitch器件的功能特性相當豐富。想要具體了解具體的可以參考Pi的官方規(guī)格書（BRD1163C），以及眾多的參考設計資料，相信對想要了解這顆BridgeSwitch器件的工程師都會有非常大的幫助。

小結

以上就是整個格力空調內部硬件的電路方案，你覺得如何呢？就筆者看下來，單純從器件方案來說國產(chǎn)芯和國外芯都有，而在可靠性要求比較高的功率器件方面，國外半導體芯片所占的比重較多。尤其是電機驅動方案中，3顆Pi的BridgeSwitch器件（BRD1163C）所實現(xiàn)的驅動方案相當亮眼。由于內部集成了豐富的功能，不僅使電路設計簡潔，并且依托于它的高效率，無需使用外部散熱片，而且將電機驅動電路放到了外面的內機控制板上，避免了EMI的干擾，所以無論是器件本身還是電路設計方案，都值得借鑒。