电流环通信电路硬件设计指引

由天下分享时间：2025/2/1 14:27:39 加入收藏我要投稿点赞

美的中央空调事业部设计规范编号：QMZ-J34.221-2006

电流环通信电路硬件设计指引

（发布日期：2006-04-08）

1 范围

本设计指引对美的中央空调事业部变频空调上室内机与室外机通信普遍采用的共N线电流环通信电路的硬件基本原理、各器件的参数计算选择、相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。

本设计指引适用于美的中央空调事业部变频空调的控制器电路的设计。 2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T2421-1999 电工电子产品环境试验第1部分：总则

GB/T2423.1-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T2423.2-2001 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热

试验

GB/T2423.22-2002 电工电子产品环境试验规程第2部分：试验方法试验N：温度变化 GB4706.1-2005 家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求

GB4706.32-2004 家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求 QMK-J29.001 空调器电子控制器 3 定义 3.1

通信电路

实现信号（如0，1信号）从一端传输到另一端的电路。 3.2

电流环通信电路

将信号载在电流环上，实现较远距离信号传输的通信电路。 3.3

共N线

电流环与交流电源的零线（N线）共用一根线。

美的中央空调事业部设计规范编号：QMZ-J34.221-2006 4 总述

由于空调室内机与室外机的距离比较远，两个芯片之间的通信不能直接相连，因此中间必须增加驱动电路，以增强通信信号，抵抗外界的干扰。采用共N线电流环通信电路，可以以最低成本实现较远距离的信号传输。 5 电路设计 5.1 电路原理图

见下页。 5.2 通信原理

当通信处于室内发送、室外接收时，室外OUT-TXD置高电平，室外发送光耦IC21始终导通，若室内IN-TXD发送高电平“1”，室内发送光耦IC2导通，电流环闭合，室内接收光耦IC1、室外接受光耦IC20导通，室外OUT-RXD接收高电平“1”；若室内IN-TXD发送低电平“0”，室内发送光耦IC2截止，电流环断开，接收光耦IC1、IC20截止，室外OUT-RXD接收低电平“0”，从而实现了通信信号由室内向室外的传输。同理，可分析通信信号由室外向室内的传输过程。 5.3 电路分析 5.3.1 电源电路 5.3.1.1 功能

为电流环提供电源。 5.3.1.2 电路组成

D1，R1，R2，R3，E1，C1，DZ1组成电源电路。

D1半波整流，C1高频滤波，E1平滑滤波， R1，R2电阻分压、限流，R3电阻分流，DZ1稳压24V。

交流220V经D1半波整流，R1，R2分压、限流，R3分流后，稳压二极管DZ1将输出电压稳定在24V，再经E1，C1滤波后，为电流环提供稳定的24V电压。 5.3.2 电流环电路 5.3.2.1 功能

实现较远距离的信号传输。 5.3.2.2 电路组成

IC1，R5，C3，IC2，C2，R4，D2，D20，R20，C20，IC21，IC20，R21，C21组成电流环。光耦IC1，IC2，IC20，IC21起隔离作用，防止电流环上的大电流、高电压串入芯片内部，损坏芯片，R4，R20电阻限流，将稳定的24V电压转换为3mA左右的电流，R5，R21电阻分流，保护光耦，D2，D20防止N、S反接导致其它元器件损坏，C2，C3，C20，C21高频滤波。 5.3.3 发送接收电路 5.3.3.1 功能

实现信号的接收与发送

美的中央空调事业部设计规范编号：QMZ-J34.221-2006

+5VR26560R24R25OUT-TXDQ2012KIC21PC851R20D20D2R4IC1PC817+5V2K90132K/3W1N40071N40072K/3WC3R5R71025.1KIN-RXDR6C41KC205.1K102+5V471/250VC2R8R23IC20PC817560OUT-RXD471/250V1K100uF/35VC22R22Q1102R95.1KR21C219013IN-TXD5.1K102R3E1DZ12KIC2PC851C11N4749A+5V100K473R1012KR2R1D1L11K/3W11K/3W1N4007OUTDOOR CIRCUITNINDOOR CIRCUIT3

美的中央空调事业部设计规范编号：QMZ-J34.221-2006 5.3.3.2 电路组成

R24，R25，R26，Q20，IC21组成室外发送电路，R22，R23，C22，IC20组成室外接收电路，R8，R9，R10，Q1，IC2组成室内发送电路，R6，R7，C4，IC1组成室内接收电路。

R7，R9，R23，R24电阻限流，R10，R25，R6，R22电阻分流，保护光耦，C4，C22高频滤波。 5.4 器件选择 5.4.1 整流二极管D1

由于是半波整流，因此要选反向击穿电压较高的二极管，如1N4007的反向击穿电压≥1000V，同时要根据工作电流选取二极管的功率。 5.4.2 光耦IC1、IC2、IC20、IC21

光耦的选型要根据通信的速率考虑光耦的开通延时和关断延时（尤其要考虑高温时光耦的延时会加大），如通信波特率为600bps，即每位数据的宽度约为1666μs，则光耦的开通延时或关断延时最大不能超过80μs；由于外界干扰的作用，会在发送光耦的输出端感应出较高的电压，因此发送光耦还要选用耐压较高的型号（同理，电容C2、C20也要选用耐压较高的型号）。如光耦PC851的集电极-发射极耐压为300V，开通延时和关断延时最大为12μs；另光耦PC817的集电极-发射极耐压为35V，开通延时和关断延时最大为18μs，作为信号接收光耦。 5.4.3 分流电阻R5、R10、R21、R25

电阻R5、R10、R21、R25起分流作用，保护光耦不被大电流损坏，但其阻值不能选的太小，否则会使电阻分流过大，光耦输入电流过小，影响光耦的开关速度或开通不完全。 5.4.4 分压限流电阻R1、R2

电阻R1、R2要根据稳压管DZ1的工作电流范围来选择，本电路电流环电流为3mA～6mA，稳压电压为24V，电源电压在175V～275V之间，可计算出分压电阻阻值为20K～40K。考虑大功率电阻比较难找，可以用多个较小功率电阻串联，一般选择两个11K、3W的功率电阻。电阻选取时还要考虑电阻的耐压，因电阻直接接在高压端，电阻耐压要高于300V。 5.4.5 限流电阻R4、R20

电阻R4、R20的选型要根据电流环电流的大小来选择。电流环电流过大，则通讯波形不好；过小，则电流环无法正常工作，导致经常出现通讯保护。电流环电流一般选3mA～6mA，则总限流电阻约为4K～8K，为保证通信可靠性，选择较大的通信电流，则室内、室外各一个电阻，各分一半为2K。为防止N、S两端误接到L、N两端上，损坏电阻，故要选择功率比较大的电阻，为保证电路可靠性，需要选择3W以上。

5.4.6 高频滤波电容C2，C3，C4，C20，C21，C22

高频滤波电容C2，C3，C4，C20，C21，C22选取时，一般不要大于0.001uF，过大会使通讯信号的波形有部分被滤出，导致通讯不良。C3，C4， C21，C22选择耐压50V的102即可，C2，C20选择耐压250V的471即可。 5.4.7 稳压二极管DZ1

稳压二极管DZ1的作用是稳定电流环工作电压，提供通信电流环需要的工作电流。一般选用24V稳压二极管，为保证电流环的电流大于3mA，需要选择1W的稳压二极管，故电路中选择1W、24V稳

美的中央空调事业部设计规范编号：QMZ-J34.221-2006 压的稳压二极管1N4749A。 5.4.8驱动三极管Q1、Q20

为保证足够大的驱动电流驱动光耦，在室内外信号发射端增加两个三极管进行驱动，三极管选择9013或9014。 5.4.9限流电阻R8、R26

为防止电流过大烧坏光耦，在PC815的驱动端增加两个限流电阻R8、R26，R8、R26取值560?或680?。

5.4.10其余各元器件参考值见电路原理图中的标注。 5.5 PCB布线设计

因电源电路、电流环电路与交流220V电源直接相连，因此在进行PCB设计这两部分电路属于强电电路，他们必须与弱电电路（如发送接受电路）保持一定的爬电距离和电气间隙，必须满足国标GB4706.1的爬电距离和电气间隙要求。同时充分考虑电路抗干扰问题。 6 电路的注意事项

6.1 电路设计完成后，要满足国标GB/T2421、GB/T2423.1、GB/T2423.2、GB/T2423.3、GB/T2423.22

规定的试验要求，尤其要在高温环境下考验通信的可靠性，要求在室内环境55℃、室外环境85℃下能确保通信正常，用示波器测试通信波形，无波形丢帧的现象发生。

6.2 电路设计完成后，需要增加低温环境下的通信可靠性测试，要求在室外－15℃下确保通信正常，用

示波器测试通信波形，不应出现波形丢帧的现象。