格力立式空調(diào)拆解：電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案充滿驚喜

如今，空調(diào)算是每個(gè)家庭夏日必備的消暑電器之一。市面上的空調(diào)品牌琳瑯滿目，就國(guó)內(nèi)而言，格力作為空調(diào)的龍頭企業(yè)，質(zhì)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(diào)，看看到底內(nèi)部是怎樣的電路方案？又是如何來保證空調(diào)的高品質(zhì)？

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(nèi)部硬件電路方案。

拆解完可以看到，內(nèi)部主要包含兩塊電路板。簡(jiǎn)單區(qū)分一下，小的一塊暫時(shí)稱作主控制板；而大的一塊則命名為電源和驅(qū)動(dòng)板。

分別來看下主控制板和電源/驅(qū)動(dòng)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(chǔ)空調(diào)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(qū)動(dòng)芯片以及觸摸驅(qū)動(dòng)芯片。板載的蜂鳴器通常作為遙控器控制或者按鍵操作時(shí)的聲音反饋。

主控板另外一側(cè)有兩顆達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)IC，也叫作復(fù)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(qū)動(dòng)空調(diào)的結(jié)構(gòu)擺動(dòng)部件?？赡芎芏嗳擞幸蓡?，為何不用直接用MCU驅(qū)動(dòng)？單純的MCU驅(qū)動(dòng)可能會(huì)出現(xiàn)問題，比如驅(qū)動(dòng)能力不夠，電平信號(hào)不兼容等，而采用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，家里的電器基本上都帶有無線模塊實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)網(wǎng)，所以空調(diào)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(jī)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(shí)現(xiàn)供電。至于主控制板背面，基本沒器件。

l? 電源/驅(qū)動(dòng)板

接下來再來看下電源/驅(qū)動(dòng)板。細(xì)看一下才發(fā)現(xiàn)，雖然筆者把它叫作電源和驅(qū)動(dòng)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(dú)的穩(wěn)壓器供電。

另外，這塊板子上同樣采用了達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)IC實(shí)現(xiàn)空調(diào)上下掃風(fēng)等功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

而在空調(diào)的強(qiáng)電部分，可以看到幾個(gè)大個(gè)的繼電器作為控制空調(diào)壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)、電輔熱等功能的開關(guān)。

而在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分。除了一顆用于反激式AC/DC轉(zhuǎn)換器的電源控制器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有專門的微控制器控制，配合3顆Pi的器件（BRD1163C）實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分可以細(xì)看下，比較有意思。如上圖所示，首先電路設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)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(guān)。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(gè)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(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單原理圖概覽。內(nèi)部集成兩顆600V ?N溝道功率FREDFET，實(shí)現(xiàn)半橋的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然這只是一相的驅(qū)動(dòng)，三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要3顆，也就是實(shí)際拆解出來后看到的電路設(shè)計(jì)。

其實(shí)這邊還有一個(gè)特別的地方，驅(qū)動(dòng)電路并沒有在電機(jī)內(nèi)部，為什么呢？眾所周知，電機(jī)內(nèi)部是封閉的，長(zhǎng)期工作內(nèi)部溫度較高，加上驅(qū)動(dòng)模塊是功率模塊，工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的熱，那這些對(duì)電機(jī)內(nèi)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(jī)驅(qū)動(dòng)電路放在外面（即內(nèi)機(jī)控制板上），可以大大降低電機(jī)內(nèi)部的溫升，從而提高了電機(jī)的可靠性以及壽命，并且還能降低電機(jī)成本。

一開始我也提到這個(gè)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(dá)98%的效率。加上分布式的設(shè)計(jì)，熱量分配到3個(gè)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(dāng)豐富的特性，可以參考下圖總結(jié)。

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

另外，這顆BridgeSwitch還有一個(gè)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(huì)導(dǎo)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(dāng)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(shè)計(jì)資料，相信對(duì)想要了解這顆BridgeSwitch器件的工程師都會(huì)有非常大的幫助。

小結(jié)

以上就是整個(gè)格力空調(diào)內(nèi)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(guó)產(chǎn)芯和國(guó)外芯都有，而在可靠性要求比較高的功率器件方面，國(guó)外半導(dǎo)體芯片所占的比重較多。尤其是電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案中，3顆Pi的BridgeSwitch器件（BRD1163C）所實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)方案相當(dāng)亮眼。由于內(nèi)部集成了豐富的功能，不僅使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)電路放到了外面的內(nèi)機(jī)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(shè)計(jì)方案，都值得借鑒。