东风霸龙507空调控制器内部工作原理

田 胜

（鞍山金和矿业有限公司， 辽宁 鞍山 114229）

经4年研发， 东风霸龙507重型载货汽车由东风柳州汽车有限公司于2008年投入市场。 此产品主要针对国内载货汽车的中高端市场。

1 东风霸龙507空调控制器内部主要组成部分

东风霸龙507控制器 （以下简称控制器） 内部主要由稳压电源、 MCU （微控制器）、 空调鼓风机及压缩机继电器驱动、 传感器放大电路、 按键及LCD屏等电路组成。 控制器实物外形如图1所示。

2 控制器内部电路工作原理

控制器内部由两块PCB印刷板组成， 在本文中分别称为 “面板” 和 “主板”。 两块电路板原理图如图2、 图3所示， 它们通过连接器J1上的13根排线相连接。 图4是控制器内部原理方框图。 面板U1引脚功能如图5所示。

东风霸龙507空调控制器引脚编号示意图如图6所示， 其引脚编号功能如表1所示。

控制器内部冷暖转换水阀电动机驱动、 温度设定及室内温度显示功能没有使用也无元件安装 （预留）， 原因是车辆冷暖转换采用机械旋钮关闭暖风水箱的水阀来完成。 下面按原理图讲述所有电路工作原理。

2.1 电源

表1 东风霸龙507空调控制器引脚编号功能

在图3中， 由车辆空调熔断器输出的24 V电源，经控制器接口14脚为控制器内部提供工作电源。 首先该电源通过隔离二极管D1、 D2、 D3为以下3部分供电： ①通过二极管D1隔离， C2滤波后， 为A1、 A2、A3空调模式转换器电动机驱动芯片提供电源； ②通过二极管D2隔离， C1滤波后， 为风机调速继电器驱动及压缩机继电器驱动电路供电； ③通过二极管D3隔离， C3滤波后， 经过IC2（12 V稳压器） 和IC1（5 V稳压器） 分别输出12V和5V稳压电源。 C4、 C5是12V电源滤波电容； C6是5V电源滤波电容。 由IC2输出的12V电源为蒸发器及室内温度传感器信号放大芯片U2供电； 由IC1输出的5V电源为U1 （MCU）， U3及U4 （8位移位寄存器）， 图2 的面板U1 （LCD 驱动）等电路供电。 IC1及IC2三端稳压器芯片引脚功能如图7所示。

2.2 风机调速控制

见图3， 当驾驶员调整风机速度档位时， U1的25、 26、 27脚输出串行数据连接到U3、 U4上。 U3和U4是两块8位移位寄存器芯片， 它们将U1送来的串行数据转换成多路低电平控制信号。 当设定为1档风时， U4的7脚输出低电平， 经R16限流后使Q4与Q3复合管导通， 由控制器接口的21脚输出24V电源，控制1档风继电器吸合； 当设定为2档风时， U4的14脚输出低电平， 经R14限流后使Q5与Q6复合管导通，由控制器接口的20脚输出24V电源， 控制2档风继电器吸合； 当设定为3档风时， U4的15脚输出低电平，经R12限流后使Q7与Q8复合管导通， 由控制器接口的18脚输出24V电源， 控制3档风继电器吸合； 当设定为4档风时， U4的16脚输出低电平， 经R10限流后使Q9与Q10复合管导通， 由控制器接口的17脚输出24V电源， 控制4档风继电器吸合。 U1引脚功能如图8所示。 车辆空调风速控制原理图如图9所示。 U3、 U4引脚功能如图10所示。

2.3 压缩机控制

按键S1、 S9、 S8 分别为温度设定＋、 温度设定－、 A/C控制。 当驾驶员设定温度后，U1 （参见图3） 会按以下过程进行控制：①根据室内温度传感器信号控制暖风水阀是否开启 （详见下文）； ②驾驶员按下A/C开关后，U1通过25、 26、 27 的数据控制U4的17脚输出低电平， 通过R8限流后使Q1与Q2复合管导通， 由控制器接口3脚输出24V电源， 控制车上压缩机继电器吸合， 压缩机离合器也吸合， 制冷系统开始工作。 同时U3的5脚输出低电平， 通过插座J1驱动面板D13发光， 指示制冷系统工作。 蒸发器温度传感器信号通过控制器接口15脚、 电阻R33接U2的10脚， 通过U2-C、 U2-D放大后， 蒸发器温度信号输入到U1的3脚。 U1根据蒸发器温度下降低于5 ℃时控制压缩机离合器断开，当温度高于5℃时， 压缩机离合器重新接通工作。

2.4 空调模式转换控制

空调吹风系统机械转换工作原理示意图如图11所示。

2.4.1 冷暖风转换控制

室内温度传感器通过控制接口16脚连接U2的3脚， 再通过U2-A、 U2-B放大后， 室内温度信号输入到U1的2脚， U1根据室内温度信号来控制暖风水阀是否关闭。 U1的25、 26、 27脚输出串行数据， 控制U3的16、 17脚输出高/低电平信号， 再输入到冷暖水阀电动机驱动芯片A1的1、 2脚。 R1、 R2为A1输入上拉电阻。 A1的3、 5脚输出电压通过控制器接口4脚、 10脚驱动冷暖水阀电动机正/反转， 完成水阀开/关。 U2、 A1、 A2、 A3及Q1～Q10引脚功能如图12所示。

2.4.2 新风转换控制

当驾驶员按下新风转换按键 （内/外循环） 时，U1通过25、 26、 27脚输出串行数据， 控制U3的14、15脚输出高/低电平， 再输入到新风转换驱动芯片A2的1、 2脚。 R3、 R4为A2输入上拉电阻。 A2的3、 5脚输出电压通过控制器接口12、 24脚， 驱动新风转换器内部电动机正/反转， 完成内/外循环的转换。

2.4.3 吹风模式转换控制

模式转换驱动器内部设有4档行程位置开关， 即吹脸与吹脚、吹脸、 吹风档、 吹脚。当处于不同位置时，控制器接口5、 2、 1、13脚会根据相应位置状态与负极接通。 吹风模式转换控制原理如图13所示。

例如， 当模式转换器处于吹脸与吹脚位置时，控制器接口2脚被开关接负， 通过R29限流， 光耦合U6内部LED发光， 光敏管导通。 U1的16脚由高电平变成低电平， U1识别到模式转换器此时正处于吹脸位置， 此时驾驶员再按下模式转换按键选择吹风档时， U1的25、 26、 27脚输出串行数据， 控制U3的6、 7脚输出高/低电平， 输入到模式转换驱动芯片A3的1、 2脚， R5、 R6为A3的输入上拉电阻。 A3的3、 5脚输出电压通过控制器接口11、 23脚， 驱动模式转换器内部电动机转动， 当转动到吹风档位置时， 控制器1脚被接负。 U1识别到该位置信号后，停止电动机转动控制， 完成吹风档模式的转换。

2.5 按键照明

当打开车上的夜间灯光时， 小灯电源经控制器接口8脚再经二极管D14隔离、 插座J1与面板相连，为面板R1～R11、 D1～D12组成的按键照明电路供电。D1～D12为蓝色高亮LED发光二极管， 它们为控制器上所有按键提供夜间照明 （控制器处于OFF状态时，按键照明也有效）。

2.6 LCD驱动与背光

当车上点火开关处于ON档位时， 控制器处于待机状态， 此时当按下除OFF键以外任何按键时，控制器开始工作。 主板U1 （MCU） 与面板U1 （LCD驱动） 通过插座J1相连， 主板U1通过串行数据将显示信号输入到面板U1上， 并将控制器工作状态显示到LCD上。 同时U1 （MCU） 的25、 26、 27脚输出串行数据， 控制U4的6脚输出低电平， 经R18限流后使Q11导通。 Q11的c极 （极电集） 输出24 V电源。 通过插座J1与控制器面板相连， 经R22～R29限流后， 驱动D17～D20蓝色高亮发光二极管发光作为LCD背光。