CN104979817B - 一种家用空调室内外通信防错保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用空调室内外通信防错保护电路，包括半波整流高压检测电路和光耦自锁电路；半波整流高压检测电路与家用空调室内外通信电路的室内外通讯端连接，用于检测室内外通讯端是否有高压输入；光耦自锁电路分别与半波整流高压检测电路和家用空调室内外通信电路的发送光耦连接，用于当室内外通讯端有高压输入时，锁定发送光耦为截止态。本发明通过增加半波整流高压检测电路和光耦自锁电路，在室内外通讯端上有高压输入时，仍可保证通讯光耦及其他器件不受损坏，避免了由于误操作或低待机功耗方案中室内外通讯端在强弱电之间非正常切换等任何非正常情形或方案不完善而带来的通讯光耦等器件损坏的问题。

Description

一种家用空调室内外通信防错保护电路

技术领域

本发明涉及电路控制领域，特别是涉及一种家用空调室内外通信防错保护电路。

背景技术

目前，家用空调室内外通讯电路一般采用共N线的电流环方案，通讯电源一般通过半波整流来获得，有的位于室外侧，有的位于室内侧，这决定了共N线电流环中电流的流向。

当通讯电路位于室内侧时，其电路原理如图1所示；当通讯电路位于室外侧时，其电路原理如图2所示。参照图1和图2，当室内发送、室外接收时，室外发送光耦IC4始终导通，假设室内发送高电平“1”时，室内发送光耦IC1导通，电流环闭合，室内接收光耦IC2、室外接收光耦IC3导通，室外接收到高电平“1”；假设室内发送低电平“0”时，室内发送光耦IC1截止，电流环断开，接收光耦IC2、IC3截止，室外接收到低电平“0”，从而实现了通信信号由室内向室外的传输。

当室外发送、室内接收时，室内发送光耦IC1始终导通，假设室外发送高电平“1”时，室外发送光耦IC4导通，电流环闭合，室外接收光耦IC3、室内接收光耦IC2导通，室内接收到高电平“1”；假设室外发送低电平“0”时，室外发送光耦IC4截止，电流环断开，接收光耦IC2、IC3截止，室内接收低电平到“0”，从而实现了通信信号由室外向室内的传输。

但是，发明人在实现本发明时发现，现有技术存在以下问题：

空调室内外联机线一般采用四芯线，信号的定义分别为L、N、GND和 COMM，联机线两侧应当分别按信号定义准确无误的接到室内室外侧的端子排上，但不能排除有接错的可能，在几种接错的可能中：

(1)若COMM口被错误的接到L上时，就有损坏通讯电路的可能。参照图1和图2，从室外侧来看，L，N的交流电压被直接加在光耦IC4次级和IC3正向二极管上，当交流电压处于负半周期时，因二极管D3的反向耐压较高，不会有问题；当交流电压处于正半周期时，电压加在光耦IC4次级的集射极之间，若最大值超出集射极的耐压范围，就有损坏击穿光耦IC4和IC3及其他器件的可能。TLP851和PC851为常用的高压光耦，其Vceo的最大承受值为300V,当交流输入为220V时，峰值电压约310V，已经超出限值，当交流输入为264V时，峰值电压约为374V，远远超出Vceo的最大值，故有损坏的可能。

(2)对于外机侧上电的具有低待机功耗的空调，供电在室外侧，但是待机时室外侧是断电的，这样在由待机态启动时，系统需采用许多切换元件，例如继电器。其原理一般是将室内侧L先切换到COMM线上，即将COMM线当作L线通过联机线引到室外侧，此时室外侧的切换元件也是将COMM线先与通讯电路断开，接到L上，触发室外侧后级上电，再控制室外侧切换元件将COMM线与L断开，再恢复与通讯电路的连接。在此过程中，室内和室外需要充分协调，控制逻辑复杂，不能排除有室内侧L尚未与COMM线分离，室外侧已经将COMM线恢复与通讯电路连接的可能，此时也相当于LN之间的电压直接加到了IC4与IC3之间，类似于(1)中所述的情形，更严重的是，此时室外侧后级已经带电，从而有单片机直接控制IC4导通的可能，这样LN就直接短路了，会造成严重的后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种家用空调室内外通信防错保护电路，用以解决现有技术在电源与通讯电路非正常连接时损坏通讯器件的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种家用空调室内外通信防错保护电路， 所述防错保护电路包括半波整流高压检测电路和光耦自锁电路；所述半波整流高压检测电路与家用空调室内外通信电路的室内外通讯端连接，用于检测所述室内外通讯端是否有高压输入；所述光耦自锁电路分别与所述半波整流高压检测电路和家用空调室内外通信电路的发送光耦连接，用于当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，锁定所述发送光耦为截止态。

进一步，所述半波整流高压检测电路包括第一电阻、整流二极管和稳压二极管；所述第一电阻的一端与所述室内外通讯端连接，另一端与所述整流二极管的正极连接，所述整流二极管的负极与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极连接到所述光耦自锁电路。

进一步，所述半波整流高压检测电路包括第二电阻、整流二极管和稳压二极管；所述整流二极管的正极与所述室内外通讯端连接，所述整流二极管的负极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极连接到所述光耦自锁电路。

进一步，所述光耦自锁电路包括电控开关，所述电控开关的控制端与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，所述电控开关闭合；所述电控开关的一端与所述发送光耦的初级的正极连接，另一端接地。

进一步，所述电控开关采用第一光耦，所述第一光耦的初级与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，所述第一光耦导通；所述第一光耦的次级的集电极与所述发送光耦的初级的正极连接，所述第一光耦的次级的发射极接地。

进一步，所述第一光耦的次级的集电极通过第三电阻与电源的正极连接，所述第三电阻用于设置所述第一光耦的次级电流。

进一步，所述防错保护电路还包括第二光耦，所述第二光耦与所述发送光耦串联。

本发明有益效果如下：

本发明通过增加半波整流高压检测电路和光耦自锁电路，在室内外通讯端上有高压输入时，仍可保证通讯光耦及其他器件不受损坏，避免了由于误操作或低待机功耗方案中室内外通讯端在强弱电之间非正常切换等任何非正常情形或方案不完善而带来的通讯光耦等器件损坏的问题。

附图说明

图1是现有技术的一种家用空调室内外通讯电路的室内侧电路原理图；

图2是现有技术的一种家用空调室内外通讯电路的室外侧电路原理图；

图3是本发明实施例的一种家用空调室内外通信防错保护电路的电路原理图；

图4是TLP421光耦的次级特征曲线图；

图5是本发明实施例的另一种家用空调室内外通信防错保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为了解决现有技术在电源与通讯电路非正常连接时损坏通讯器件的问题，本发明提供了一种家用空调室内外通信防错保护电路，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例1

本发明实施例的一种家用空调室内外通信防错保护电路如图3所示，所述防错保护电路包括半波整流高压检测电路和光耦自锁电路；所述半波整流高压检测电路与家用空调室内外通信电路的室内外通讯端COMM连接，用于检测所述室内外通讯端COMM是否有高压输入；所述光耦自锁电路分别与所述半波整流高压检测电路和家用空调室内外通信电路的发送光耦IC4连接，用于当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端COMM有高压输入时， 锁定所述发送光耦IC4为截止态。

本实施例中，所述半波整流高压检测电路包括第一电阻R18、整流二极管D4和稳压二极管ZD2；所述第一电阻R18的一端与所述室内外通讯端COMM连接，另一端与所述整流二极管D4的正极连接，所述整流二极管D4的负极与所述稳压二极管ZD2的负极连接，所述稳压二极管ZD2的正极连接到所述光耦自锁电路。

另外，所述半波整流高压检测电路也可以采用以下形式：该电路包括第二电阻、整流二极管和稳压二极管；所述整流二极管的正极与所述室内外通讯端连接，所述整流二极管的负极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极连接到所述光耦自锁电路。即整流二极管和电阻交换位置。

所述光耦自锁电路包括电控开关，所述电控开关的控制端与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端COMM有高压输入时，所述电控开关闭合；所述电控开关的一端与所述发送光耦IC4的初级的正极连接，另一端接地。本实施例中，所述电控开关采用第一光耦IC5，所述第一光耦IC5的初级与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端COMM有高压输入时，所述第一光耦IC5导通；所述第一光耦IC5的次级的集电极与所述发送光耦IC4的初级的正极连接，所述第一光耦IC5的次级的发射极接地。

所述第一光耦IC5的次级的集电极通过第三电阻R13与电源的正极连接，所述第三电阻R13用于设置所述第一光耦IC5的次级电流。

下面参照图3，以室外侧为例，对本实施例的电路进行具体描述。为防止任何情况下室内外通讯端COMM被错误的接成L导致光耦IC4和IC3过流或过压损坏，本实施例增加了半波整流高压检测电路及光耦IC5，并将IC5次级输出与发送光耦IC4的初级相连形成自锁电路。当COMM和N之间有高压输入时，IC5导通，强制将光耦IC4初级二极管正极接地使其处于截止态，IC4次 级承受高压，在其承受范围以内可保证不损坏。

本实施例中，D点为输入，B点为输出，在任何情况下，D点电压足够高时均需保证B点电平为低，以保证IC4截止。当IC4处于导通态时，D点电压使得流过IC4次级、IC3初级的电流不应当超出其限值，当IC4处于截止态时，D点电压不应超过IC4次级最大耐压值。

本实施例中，光耦IC5采用TLP421光耦，图4是TLP421光耦的次级特征曲线图。根据图4可知，要使B点电压足够低，必须使IC5次级进入饱和区。IC5初级电流不能小于2mA，因R13将IC5次级电流限制在10mA左右，从曲线上看，可以认为随D点电压升高，IC5初级电流慢慢升高，当IF约为5mA，次级电流也上升到5mA时，Vce＝0.3V，此时可确保IC4进入截止态。测试中，以这个点为参考点，验证保护电路的可靠性。

经验证，上述方案可行。在设定的一组参数里，R18约为10k欧姆，ZD2为24V稳压二极管，R13为560欧姆，当COMM上有高压输入，D点电压上升至约48V时，IC5开始导通，后逐渐进入饱和区，D点电压上升到约80V时，IC5次级已经接近完全饱和，也将B点电压钳制在0.3V，这时IC4已经截止了。D点电压继续上升，最后IC5次级电流升至最大约10mA，完全饱和，B点电压约为零，IC4完全截止。

即便在IC4处于导通态时，COMM上突然来了高压，半波整流高压检测电路检测到D点的高压，光耦IC5次级A点处电流从零开始缓慢上升，经过约220us，A点电流约5mA，B点电压已经开始下降，光耦IC4逐渐关断。在A点电流上升至最大值约10mA后，B点电压即为IC5次级饱和压降，接近于零，光耦IC4此时一定是截止的，IC4的次级承受D点的高压。该情形中，D点电压在上升到80V以后,光耦IC5完全进入饱和态，使得IC4完全截止，IC4承受全部高压。D点电压在上升到80V以前，由于此时IC4是导通的，流过IC4和IC3的最大电流会上升到15mA，不会导致这两个光耦损坏。

测量数据如保护电路的触发电压及响应时间等或许存在不同程度的误差， 然而也足以说明该保护电路的瞬态特性能够满足在交流高压输入时将IC4初级B点及时钳位在0.3V以下使得IC4次级处于截止态，防止光耦IC4和IC3过流及过压损坏的要求。响应时间较交流输入的周期高一个数量级，即便在60Hz时也不会有问题，相应的触发点不会改变。

本实施例通过增加半波整流高压检测电路和光耦自锁电路，在室内外通讯端上有高压输入时，仍可保证通讯光耦及其他器件不受损坏，避免了由于误操作或低待机功耗方案中室内外通讯端在强弱电之间非正常切换等任何非正常情形或方案不完善而带来的通讯光耦等器件损坏的问题。

实施例2

本发明实施例的一种家用空调室内外通信防错保护电路如图5所示，与实施例1相比，本实施例的防错保护电路增加了第二光耦IC6，所述第二光耦IC6与所述发送光耦IC4串联。

在实施例1中，发送光耦IC4采用PC851光耦，PC851光耦次级耐压Vceo为300V，在交流输入约230V时，峰值电压约320V，已经超限。当交流输入更高时，PC851有损坏的可能。这种情况在COMM被错误的接到L上并有更高的电压输入长时间运行时仍会发生。

为解决上述问题，本实施例通过增加与光耦IC4串联的同样的光耦IC6，使得COMM端与N之间耐压的承受值增加到2倍的Vceo，约为600V。这样的话，即使COMM端与N之间的交流电高达264V，峰值电压高达374V，也不会导致通讯电路的损坏，并且通过调整R13，半波整流高压检测电路仍然会发挥前述及时拉低B点电压以保证IC4和IC6从导通态迅速进入截止态的自锁作用，而且所增加电路不影响正常的通讯机制。

本实施例不但具有实施例1的优点，而且通过与发送光耦IC4串联第二光耦IC6的方式，增加了COMM端与N之间耐压的承受值，减少了通讯光耦的损害几率。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将 意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (5)

1.一种家用空调室内外通信防错保护电路，其特征在于，所述防错保护电路包括半波整流高压检测电路和光耦自锁电路；

所述半波整流高压检测电路与家用空调室内外通信电路的室内外通讯端连接，用于检测所述室内外通讯端是否有高压输入；

所述光耦自锁电路分别与所述半波整流高压检测电路和家用空调室内外通信电路的发送光耦连接，用于当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，锁定所述发送光耦为截止态；

所述半波整流高压检测电路包括第一电阻、整流二极管和稳压二极管；

所述第一电阻的一端与所述室内外通讯端连接，另一端与所述整流二极管的正极连接，所述整流二极管的负极与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极连接到所述光耦自锁电路；

或者，所述半波整流高压检测电路包括第二电阻、整流二极管和稳压二极管；

所述整流二极管的正极与所述室内外通讯端连接，所述整流二极管的负极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述稳压二极管的负极连接，所述稳压二极管的正极连接到所述光耦自锁电路。

2.如权利要求1所述的家用空调室内外通信防错保护电路，其特征在于，所述光耦自锁电路包括电控开关，所述电控开关的控制端与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，所述电控开关闭合；所述电控开关的一端与所述发送光耦的初级的正极连接，另一端接地。

3.如权利要求2所述的家用空调室内外通信防错保护电路，其特征在于，所述电控开关采用第一光耦，所述第一光耦的初级与所述半波整流高压检测电路连接，当所述半波整流高压检测电路检测到所述室内外通讯端有高压输入时，所述第一光耦导通；所述第一光耦的次级的集电极与所述发送光耦的初级的正极连接，所述第一光耦的次级的发射极接地。

4.如权利要求3所述的家用空调室内外通信防错保护电路，其特征在于，所述第一光耦的次级的集电极通过第三电阻与电源的正极连接，所述第三电阻用于设置所述第一光耦的次级电流。

5.如权利要求1至4任一项所述的家用空调室内外通信防错保护电路，其特征在于，所述防错保护电路还包括第二光耦，所述第二光耦与所述发送光耦串联。