直流变频空调基本原理和结构
直流变频空调基本原理及结构
直流变频空调基本原理及结构直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机，其控制电路与交流变频控制器基本一样。
（1）直流变频空调的基本原理•直流变频概念我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。
•无刷直流电机无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。
这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。
无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。
所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。
•转子位置检测由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。
实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。
在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。
一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线，捕捉到感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈施加方波电压；由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电机换相。
•直流变频空调与交流变频空调的电控区别交流变频空调的变频模块按照SPWM调制方法，通过三极管的通断，给压缩机三相线圈同时通电，压缩机为一三相交流压机。
变频空调电控-常见零部件工作原理剖析
定速能力大小固定
交流变频与直流变频的主要区别：
• 交流变频压缩机：通过改变电源的频率和电压来改变电机的转速；定子绕 组上通过的电流和转子绕组上的感应电流形成的磁力线的相互作用实现压 机运转，转子绕组有电流通过，产生电能损耗。
• 直流变频压缩机：压缩机定子产生旋转磁场与转子永磁磁场直接作用，实 现压缩机运转。转子是永磁体，没有线圈/绕组，无需外部供电，不产生电 能损耗，效率高、节能；直流变频压缩机属于同步控制，时刻检测压缩机 转子位置，控制压缩机转速。
扼流圈
压 敏 电 阻
内机电源电路工作原理
电源：AC220V经电源变压器T1降压后输出AC12V，再经整流滤波电路，输 出DC12V。DC12V供驱动电路（驱动继电器、蜂鸣器、步进电机及集成驱动 器TDG2003）和稳压集成电路7805工作。7805工作后提供稳压的DC5V，供 室内板微电脑芯片CPU及其附件工作。
遥控接收电路
显示板在接收到遥控器信号后，将遥控 信号直接发送至室内控制板进行处理， 遥控接收信号不经过显示板主控CPU 处理。室内控制电路在接收到显示板 发送的遥控信号后，经过处理再将处 理信号反馈至显示主控CPU，显示相 应的内容。
遥控接收电路
红外接收头好坏判断： 接收头接上5V电压，输出端接万用表，按遥
控器任意键，对准接收器，万用表指针应 在3-4.5V 之间任意一电压点摆动为好的。 红外线遥控接收头就是将光敏二极管和放 大电路组合到一起的元件，一般是接收放 大、解调一体头，它能完成接收、放大、 解调等功能。
交流滤波电路
• 交流滤波电路是干净输入的交流电源，抑制高频干扰及共模信号的输入；同 时，也抑制空调控制系统产生的干扰信号污染电网。
变频空调的工作原理
变频空调的工作原理不论是美的的全直流变频空调还是格力的1赫兹变频空调或者是海尔的节能变频空调，总之空调行业内的几大巨头都在主推变频空调，越来越多的数据都已经表明，变频空调已然成为主流首选了。
今天群坛空调网小编来给大家讲讲变频空调什么是变频空调许多消费者在选购空调时往往不明白变频空调和定频空调之间有何差异，尤其是变频空调作为一种新兴的空调技术，变频空调的工作原理及优势是许多人重点关注的话题。
变频空调分为直流变频空调与交流变频空调两种。
是指在普通空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统。
它的基本结构和制冷原理和普通空调完全相同。
变频空调的主机是自动进行无级变速的，可以根据房间情况自动提供所需的冷（热）量；当室内温度达到期望值后，空凋主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转，实现“不停机运转”，从而保证环境温度的稳定。
变频空调的工作原理表征气体状态参数的三个物理量：温度/压力/比体积1.温度：摄氏温标℃华氏温标℉热力学温标K 换算关系：华氏=9/5 t+32 k=273.15+t2.压力：Pa 1Pa=1N/M2 1MPa=106 Pa=10kgf/cm2 P= Pb+ Pg （大气压Pb ；表压力Pg ）3.比体积：V= v/m3 （单位质量的物质所占体积）4.焓：物质所含内能与物质所作推挤功之和，是计算空调换热的常用物理量。
空调制冷剂在一个循环系统中，通常包含着温度、压力，以及体积的变换，通过计算这些变化量，可以得出空调的制冷能力供电频率高，压缩机转速快，空调制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调制冷（热）量就小，这就是所谓“变频”的原理。
变频空调中都装有变频器，这个变频控制器是如何工作的呢？国内规定的电压220V，频率50Hz 的电流经整流滤波后得到310V 左右的直流电，此直流电经过逆变后，就可以得到用以控制压缩机运转的变频电源，这就能将50 赫兹的电网频率转变为30-130 赫兹。
直流变频空调基本原理和结构
直流变频空调基本原理及结构直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机，其控制电路与交流变频控制器基本一样。
（1）直流变频空调的基本原理•直流变频概念我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。
•无刷直流电机无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。
这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。
无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。
所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。
•转子位置检测由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。
实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。
在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。
一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线，捕捉到感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈施加方波电压；由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电机换相。
•直流变频空调与交流变频空调的电控区别交流变频空调的变频模块按照SPWM调制方法，通过三极管的通断，给压缩机三相线圈同时通电，压缩机为一三相交流压机。
直流变频空调工作原理
直流变频空调工作原理
直流变频空调是一种利用直流电源和变频技术实现空调温度调节的系统。
工作原理如下：
1. 直流供电：直流变频空调系统使用直流电源供电，相比传统交流电源，直流电源更高效、节能，减少电能转换过程中的能量损失。
2. 变频技术：直流变频空调采用变频技术控制压缩机的运转速度，从而实现对制冷/制热能力的精确调节。
变频技术通过调
整压缩机驱动电机的转速，自动调整制冷剂流量和压缩机工作状态，以满足室内温度要求。
3. 传感器控制：直流变频空调内置温度传感器和湿度传感器，能够实时感知室内环境参数。
这些传感器将感知到的温度、湿度等信息传给控制器。
4. 控制器调节：控制器根据传感器反馈的室内环境信息，和用户设定的温度要求，调节变频驱动器控制压缩机的速度和温度。
通过控制器精确计算和调整压缩机转速，实现室内温度的精确控制。
5. 双向热交换：直流变频空调系统通过蒸发器和冷凝器实现制冷和制热。
在制冷模式下，冷媒在蒸发器中吸收室内热量，蒸发变为低温低压气体。
然后通过压缩机将低温低压气体压缩成高温高压气体，然后在冷凝器中散发热量。
在制热模式下，工作原理相反。
总的来说，直流变频空调通过直流供电和变频技术实现高效节能的空调调节，通过传感器和控制器对室内环境参数进行感知和调节，通过蒸发器和冷凝器实现制冷和制热。
直流变频空调的原理
直流变频空调的原理
直流变频空调是一种采用直流电源，并通过变频技术调节电机转速的空调系统。
其工作原理可以通过以下步骤进行解释：
1. 直流电源供电：首先，直流变频空调从直流电源中获取电能。
这种电源可以是直接连接到交流电源的整流器，也可以是通过太阳能电池或电池组等可再生能源提供的直流电源。
2. 转换为交流电：直流电源的电能经过逆变器进行转换，转换成交流电以供电给空调系统的压缩机和风扇等部件。
逆变器是一个关键组件，它将低压直流电转换为高压交流电。
3. 控制器解析信号：控制器对温度、湿度和其他环境参数感应器的信号进行解析。
这些传感器通常安装在室内和室外，以便实时监测空气质量和环境温度等数据。
4. 变频调节电机转速：根据控制器解析的信号，控制器向逆变器发送指令，调节压缩机和风扇电机的转速。
通过更改电机的转速，可以调整空气循环和冷凝量，从而实现空调系统的制冷或供暖效果。
5. 温度调节和控制：在空调系统运行期间，控制器会根据设定的温度要求进行调节和控制。
一旦环境温度达到设定值，控制器会停止或减小压缩机和风扇电机的运转，以避免能源浪费。
通过采用直流电源和变频调速技术，直流变频空调可以实现能源效率的最大化。
相比传统的交流电压调节空调系统，它能更
精确地控制电机的转速和功率输出，从而节约能源和降低运行成本。
此外，直流变频空调系统还能提供更加舒适和稳定的室内环境，减少噪音和震动等不良影响。
直流变频多联机介绍
技术创新
随着技术的不断进步和应用需求的多样化，直流变频多联 机将在能效、智能化和环保等方面实现更多创新突破。
市场竞争
市场竞争将进一步加剧，品牌间的合作与兼并将成为常态， 中小品牌需通过差异化竞争和创新来寻求突破。
遵循安装规范
按照厂家提供的安装规范进行安装，确保管路连接正确、无泄漏， 同时保证室内机与室外机的水平度和垂直度。
调试与检测
安装完成后进行系统调试和检测，确保各项参数正常，运行稳定。
使用与维护保养建议
合理使用
避免频繁开关机，尽量保持多联机在稳定状态下运行。
定期清洗与保养
定期清洗过滤网、冷凝器和蒸发器等部件，以保证系 统正常运行和延长使用寿命。
05
CHAPTER
直流变频多联机与其他空调 系统的比较
与传统空调系统的比较
01
节能性
直流变频多联机采用直流变频技术，能够根据室内外温度和湿度变化自
动调节压缩机和风扇的转速，从而更加节能。而传统空调系统通常采用
定频技术，能耗相对较高。
02
舒适性
直流变频多联机能够根据室内外温差快速调节温度，使室内温度更加均
直流变频多联机应用案例
商业建筑应用
商场
直流变频多联机在商场中广泛应 用于制冷和供暖，能够满足大型 商业空间的高负荷需求，同时实 现节能和高效运行。
办公楼
在办公楼中，直流变频多联机可 以为整栋大楼提供冷暖空调，提 高室内舒适度，并降低运行成本 。
公共设施应用
医院
直流变频多联机适用于医院等公共设 施的空调系统，能够提供稳定、高效 的制冷和供暖服务，确保医疗环境的 舒适度和空气质量。
直流变频空调概念：什么是直流变频空调
直流变频空调概念：什么是直流变频空调直流变频空调主要是由直流变频压缩机和直流变频器组成，直流变频器将市电转化为直流电源，并送至功率模块（IPM）受驱芯片送来的控制信号控制，模块输出是受控的直流电源，受控直流电源输送给直流压缩机控制压缩机转速。
直流变频空调与交流变频空调相比，电源转换少一次，没有直流逆转为交流的过程提高了电源的功率，同时直流压缩机比交流压缩机效率高，因此直流变频效率高更节电。
直流变频压缩机转子为永磁体，自身产生磁力线与定子中绕组间的电流产生作用，实现压缩运转，由于转子没有绕阻，没有电流通过，因此，不会产生损耗，效率高。
交流变频压缩机的运转是靠定子绕组上通过的电流转子绕阻上的感应电流形成的磁力线的相互作用实现的，因此转子绕阻有电流通过，产生损耗，因此直流变频压缩机要比交流变频压缩机效率要高30%-50%。
直流变频空调器，控制系统中所有器件均同直流控制，不再需要多路整流装置，所有电气元件都可安装在室外机组中去，比采用交流变频技术的空调器节电20%。
变频空调变频原理：变频空调的核心是指变频压缩机（变频器）即通过改变电流的频率实现对压缩机转速的调节，从而实现控制室温波动的目的。
当空调高功率运转迅速，接近所设定温度后，压缩机便在低速转，低能耗状态运转，仅以所需的功率维持设定的温度，这样不但温度稳定，还避免了压缩机频繁的开开停停所造成的寿命衰减，而且耗电量大大下降，实现了高效节能普通直流变频空调的三大部件：直流变频压缩机、直流电机、变通控制芯片。
普通交流变频空调的三大部件：直流变频压缩机、普通PC电机、普通控制芯片。
数字直流变频空调是彩数字直流压缩思想内容的空调高效数字直流变频压缩机的独特优点在于它摒弃了普通压缩机原有的“交流电压——直流电压——变转速方式交流电机”的循环工作方式，采用先进的“交流电压——直流电压——变转速方式数字电机”控制技术，减少在工作中转变次数，使电能转化效率大大提高。
变频空调则依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小，电能消耗少，其全过程度大大提高，而运用变频技术控制的空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。
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直流变频空调基本原理及结构
直流变频空调其关键在于采用了无刷直流电机作为压缩机，其控制电路与交流变频控制器基本一样。
（1）直流变频空调的基本原理
•直流变频概念
我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。
•无刷直流电机
无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。
这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。
无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。
所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。
•转子位置检测
由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。
实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。
在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电。
一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线，捕捉到感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈施加方波电压；由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电机换相。
•直流变频空调与交流变频空调的电控区别
交流变频空调的变频模块按照SPWM调制方法，通过三极管的通断，给压缩机三相线圈同时通电，压缩机为一三相交流压机。
直流变频空调的变频模块每次导通二个三极管（A+、A-不能同时导通，B+、B-不能同时导通，C+、C-不能同时导通），两相线圈通以直流电，驱动转子运转，另一相线圈不通电，但有感应电压，根据感应电压的大小可以判断出转子的位置，进而控制绕组通电顺序。
直流变频相比交流变频多一位置检测电路。
下图为直流变频空调的电路原理图：
下图为直流变频空调压缩机各绕组电压控制例图
直流变频空调可分为两类，一类是只有压缩机采用无刷直流电机；二是不仅压缩机，还包括室内风机、室外风机都采用了无刷直流电机，而且制冷剂的调节方式也由毛细管变为电子膨胀阀，这就是全直流变频空调。
KFR-35GW/BP2Y，就是一款全数字直流变频空调（其中其压缩机更是采用了高性能的双转子直流变频压缩机）。
三. 变频空调电路分析
变频空调电控总体框图如下
概述：
室内电路与普通空调基本相同，仅增加与外机通讯电路，通过信号线“S”，按一定的通讯规则与室外机实现通讯，信号线“S”通过的为+24V电信号。
室外电路一般分为三部分：室外主控板、室外电源电路板、IPM变频模块组件。
电源电路板完成交流电的滤波、保护、整流、功率因素调整，为变频模块提供稳定的直流电源。
主控板执行温度、电流、电压、压机过载保护、模块保护的检测；压机、风机的控制；与室内机进行通讯；计算六相驱动信号，控制变频模块。
变频模块组件输入310V直流电压，并接受主控板的控制信号驱动，为压缩机提供运转电源。
1.通讯电路
•通讯规则：从主机（室内机）发送信号到室外机是在收到室外机状态信号处理完50毫秒之后进行，副机同样等收到主机（室内机）发送信号处理完50毫秒之后进行，通讯以室内机为主，正常情况主机发送完之后等待接收，如500毫秒仍未接收到信号则再发送当前的命令，如果1分钟（直流变频为1分钟，交流变频为2分钟）内未收到对方的应答（或应答错误），则出错报警；同时发送信息命令给室外，以室外机为副机，室外机未接收到室内机的信号时，则一直等待，不发送信号，通讯时序如下所示：
•电路分析
由于空调室内机与室外机的距离比较远，因此两个芯片之间的通信（+5V信号）不能直接相连，中间必须增加驱动电路，以增强通信信号（增加到+24V），抵抗外界的干扰。
下图为室内外通讯电路图，其中上部份为室内通讯电路，下部份为室外通讯电路。
二极管D1、电阻R1、R2、R47、电容C3、C4、稳压二极管CW1组成通讯电路的电源电路，交流电经D1半波整流，R1、R2限流后，R47电阻分流后，稳压二极管CW1将输出电压稳定在24V，再经C3、C4滤波后，为通信环路提供稳定的24V电压，整个通信环路的环流为3mA左右。
光耦IC1、IC2、PC1、PC2起隔离作用，防止通讯环路上的大电流、高电压串入芯片内部，损坏芯片，R3、R18、R21、R22电阻限流，将稳定的24V电压转换为3mA的环路电流，R23、R42电阻分流，保护光耦，D2、D5防止N、S反接。
当通信处于室内发送、室外接收时，室外TXD置高电平，室外发送光耦PC2始终导通，若室内TXD发送高电平“1”，室内发送光耦IC2导通，通信环路闭合，接收光耦IC1、PC1导通，室外RXD接收高电平“1”；若室内TXD发送低电平“0”，室内发送光耦IC2截止，通信环路断开，接收光耦IC1、PC1截止，室外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。
2.交流电源的滤波及保护
下图为室外电源电路板上的滤波及保护电路
该部分主要的功能是吸收电网中各种干扰，并抑制电控器本身对电网的电磁串扰，以及过压保护及防雷击保护。
FS1为延时保险丝，可以防止电控器的长时间过流或短路，同时，又可在输入电压过高时，与ZMR1一起保护后续电路免受冲击而千万损坏。
AS1、ZMR2共同组成防雷击保护电路。
C1、T1、C4、C5、C2组成有效的电磁干扰滤波器，该滤波器有双向作用，即能吸收电网对电控器的干扰，也能阻止电控器本身的谐波进入电网。
3.变频器高压直流供电部分
下图为室外电源电路板上的高压直流供电电路
该部分的功能是将交流输入整流滤波为300V左右的高压直流供给变频驱动部分作为主能源。
并将已畸变的电流波形校正减少高次滤波（以奇次为主）对电网的干扰。
并且提高功率因素。
PTC1、RL3组成延时防瞬间大电流电路，以防止上电初期对电容的过大的电流冲击，以免插入电源插头时，插头与插座间打火，如果室内外机通讯正常，延时3-5秒手，RL3
吸合。
整流桥堆DB1将交流整流为直流，该器件可能发生的故障有断路和短路，断路时引起的现象是压缩机启动后，转动一会即会停止，产生欠压保护；短路可引起的现象是用户的保险烧断或限电保护器动作。
C81-C83为主滤波电容，该电容有可能过太击穿，另外电解液干涸及使用环境温度过高均可使其损坏。
损坏分两种情况：失效（含断路）和短路，前者表现与桥堆断路相同，后者与桥堆短路相同。
DB2、C26、L1组成功率因素校正电路，此部分中DB2为故障关键点，该器件固定在散热铅型材上，其断路时与DB1现象相同，更换即可，短路则无明显表现，只是对电网易产生干扰，不影响变频空调的使用。
4.变频模块
如下图，P、N端接入300V高压直流电，CZ端子从主控板处接来控制信号，控制六个三极管的通断，以获得准确控制电压，U、V、W对压缩机输出控制电压，交流变频输出的为三相交流电，直流变频输出的为通电绕组不断改变的直流电。
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5.全直流风扇电机
美的全直流变频空调室内、外风扇电机使用的都是直流电机，以下为它们的接线图。
•室内直流风机
通过改变电压大小的方式来控制风机转速，Vc的电压范围在9～36V之间，电压越高，风机转速越高，电压越低，风机转速越低；+5V为风机内电路控制板的工作电压；
•室外直流风机
室外直流风机工作原理与直流压缩机基本相同，只是PWM电压波形形成电路做在了电机内；Vc为高压直流供电部分提供的直流电源，供风机绕组工作使用，300V左右，由于
用户电源电压有高有低，因而Vc实际在200V-375V之间；+15V电压为风机内电路板的工作电源电压；Vsp为风机转速控制信号，室外主控芯片发出的外风机风速控制信号为+5V的脉冲数字信号，经过数字／模拟转换电路，转换成最大电压+15V的模拟信号，即Vsp，控制电机内电路板以产生PWM电压波形；风速反馈信号为12脉冲/转，脉冲幅值+15V，因主控板芯片工作电压为+5V，因此需在电源板上将其转换成+5V的信号后，才能供给外主控芯片以检测外风机转数。