導(dǎo)讀一、功率模塊原理與外形功率模塊是變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)中較重要的器件之一，也是故障率較高的一個(gè)器件。功率模塊將IGBT連同驅(qū)動(dòng)電路和多種保護(hù)電路封裝在同一模塊內(nèi)....

一、功率模塊原理與外形

功率模塊是變頻空調(diào)器電控系統(tǒng)中較重要的器件之一，也是故障率較高的一個(gè)器件。功率模塊將IGBT連同驅(qū)動(dòng)電路和多種保護(hù)電路封裝在同一模塊內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，提高了穩(wěn)定性。功率模塊只有固定在外圍電路的控制基板上，才能組成模塊板組件。

功率模塊可以簡(jiǎn)單地看作電壓轉(zhuǎn)換器。室外機(jī)主板CPU輸出6路信號(hào)，經(jīng)功率模塊內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路放大后控制IGBT幵關(guān)管的導(dǎo)通與截止，將直流300V電壓轉(zhuǎn)換成與頻率成正比的模擬三相交流電壓（交流30~220V、頻率15-120HZ）,驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行。三相交流電壓越高，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率（即制冷效果）越高；反之，三相交流電壓越低，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率（即制冷效果）就越低。三相交流電壓的高低由室外機(jī)CPU輸 出的6路信號(hào)決定。

二、輸入與輸岀電路

1.輸入部分

①p、n：由濾波電容提供直流3oov電壓，為模塊內(nèi)部幵關(guān)管供電，其中p端外接濾波電 容正極，內(nèi)接上橋3個(gè)IGBT開關(guān)管的集電極；N端外接濾波電容負(fù)極，內(nèi)接下橋3個(gè)IGBT開關(guān) 管的發(fā)射極。

②15V:由幵關(guān)電源提供，為模塊內(nèi)部控制電路供電。

③ 6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)：由室外機(jī)CPU提供，經(jīng)模塊內(nèi)部控制電路放大后，按順序驅(qū)動(dòng)6個(gè) IGBT幵關(guān)管的導(dǎo)通與截止。

2.輸出部分

①u、v、w：上橋與下橋的中點(diǎn)，輸出與頻率成正比的模擬三相交流電，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行。

②FO （保護(hù)信號(hào)）：當(dāng)模塊內(nèi)部控制電路檢測(cè)到過熱、過電流、短路、15V電壓低4種故障時(shí)，輸出保護(hù)信號(hào)至室外機(jī)CPU。

說(shuō)明：直流300V供電回路中，在實(shí)物圖上未顯示PTC電阻、室外機(jī)主控繼電器和濾波電感等元器件。

三、常見模塊形式和分類

根據(jù)CPU輸出6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)至模塊內(nèi)部控制電路的過程，模塊可分為使用光耦耦合與直接驅(qū)動(dòng)兩種。

1、使用光耦耦合的模塊特點(diǎn)

① 通常用于早期生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器。

② CPU輸出的6路信號(hào)經(jīng)光耦耦合至模塊內(nèi)部控制電路，模塊輸出的保護(hù)信號(hào)也是經(jīng)光耦耦合至CPU,即CPU電路與模塊內(nèi)部電路相互隔離。

③ 模塊與CPU控制電路通常設(shè)計(jì)在兩塊電路板上，使用排線連接。

④ 模塊內(nèi)部控制電路使用的直流15V電壓通常為4路供電。

⑤ 模塊通常與幵關(guān)電源電路設(shè)計(jì)在一塊電路板上。

2、信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)的模塊特點(diǎn)

① 通常用于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器或直流變頻空調(diào)器。

② CPU輸出的6路信號(hào)直接送至模塊內(nèi)部控制電路，中間無(wú)光耦。

③ 模塊通常與CPU控制電路集成到一塊電路板上面。

④ 模塊內(nèi)部控制電路使用的直流15V電壓通常為單路供電。

⑤ 體積更小，智能化程度更高，成本更低，且不易損壞（指模塊內(nèi)部IGBT幵關(guān)管不易損壞）。

⑥ 模塊內(nèi)部集成電流檢測(cè)電路或外置模塊電流檢測(cè)電阻，只需外圍電路放大信號(hào)，即可輸送至CPU電流檢測(cè)引腳。

3.只具有功率模塊功能的模塊

代表有海信KFR-4001GW/BP.海信KFR-3501GW/BP等機(jī)型，此類模塊多見于早期的交流變頻空調(diào)器。

使用光耦傳遞6路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直流15V電壓由室外機(jī)主板提供（分為單路15V供電和4路15V供電兩種）。

模塊的常見型號(hào)為三菱PM20CTM060,可以稱其為第二代模塊，其最大負(fù)載電流20A, 最高工作電壓600V,設(shè)有鋁制散熱片，目前已經(jīng)停止生產(chǎn)。

4.帶開關(guān)電源的模塊

代表有海信KFR-2601GW/BP、美的KFR-26GW/BPY-R等機(jī)型。此類模塊多見于早期的交流變頻空調(diào)器，在只有功率模塊功能的模塊板基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。

該類模塊的模塊板增加了幵關(guān)電源電路，次級(jí)輸出4路直流15V和1路直流12V兩種電壓：直流15V電壓直接供給模塊內(nèi)部控制電路；直流12V電壓輸出至室外機(jī)主板7805穩(wěn)壓塊，為室外機(jī)主板供電，室外機(jī)主板則不再設(shè)計(jì)幵關(guān)電源電路。

模塊的常見型號(hào)同樣為三菱PM20CTM060,由于此類模塊已停止生產(chǎn)，而市場(chǎng)上還存在大量使用此類模塊的變頻空調(diào)器，為供應(yīng)配件，目前有改進(jìn)的模塊作為配件出現(xiàn)，如使用東芝或三洋的模塊，東芝型號(hào)為IPMPIG20J503L。

5.集成CPU控制電路的模塊

代表有海信KFR-26GW/11BP等機(jī)型，此類模塊多見于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器或直流變頻空調(diào)器。

該類模塊的模塊板集成CPU控制電路、室外機(jī)電控系統(tǒng)的弱電信號(hào)控制電路。室外機(jī)主板只是提供模塊板所必需的直流15V（模塊內(nèi)部控制電路供電）、5V（室外機(jī)CPU和弱電信號(hào)控制電路供電）電壓，以及傳遞通信信號(hào)、驅(qū)動(dòng)繼電器等功能。

該類模塊的生產(chǎn)廠家有三菱、三洋、飛兆等，可以稱其為第三代模塊，與三菱 PM20CTM060系列的模塊相比，有著本質(zhì)區(qū)別：

一是6路信號(hào)為直接驅(qū)動(dòng)，中間不再需要光耦，這也為集成CPU提供了必要的條件；

二是成本較低，通常采用非鋁制散熱片；

三是模塊內(nèi)部控制電路使用單電源直流15V供電；

四是內(nèi)部可以集成電流檢測(cè)電阻元件，與外圍元器件電路即可組成電流檢測(cè)電路。

6.控制電路和模塊一體化的模塊

代表有美的KFR-35GW/BP2DN1Y-H （3）,三菱重工KFR-35GW/AIBP等機(jī)型，此類模塊多見于目前生產(chǎn)的交流變頻空調(diào)器、直流變頻空調(diào)器和全直流變頻空調(diào)器，也是目前比較常見的一種類型，在集成CPU控制電路模塊的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。

模塊、室外機(jī)CPU控制電路、弱電信號(hào)處理電路、幵關(guān)電源電路、濾波電容、硅橋、通信電路、PFC電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路等，也就是說(shuō)室外機(jī)電控系統(tǒng)的所有電路均集成在一塊電路板上，只需配上傳感器、濾波電感等少量外圍元器件即可以組成室外機(jī)電控系統(tǒng)。

該模塊的生產(chǎn)廠家有三菱、三洋、飛兆等，可以稱其為第四代模塊，是目前最常見的控制類型，由于所有電路均集成在一塊電路板上，因此在出現(xiàn)故障后維修時(shí)也最簡(jiǎn)單。

四、模塊測(cè)量方法

無(wú)論何種類型的模塊，使用萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，內(nèi)部控制電路工作是否正常不能判斷，只能對(duì)內(nèi)部的6個(gè)幵關(guān)管做簡(jiǎn)單的檢測(cè)。

從模塊內(nèi)部IGBT幵關(guān)管簡(jiǎn)圖可知，萬(wàn)用表顯示值實(shí)際為IGBT幵關(guān)管并聯(lián)6個(gè)續(xù)流二極管的測(cè)量結(jié)果，因此應(yīng)選擇二極管擋，且P、N、U、V、W端子之間應(yīng)符合二極管的特性。

1、測(cè)量P、N端子

測(cè)量過程相當(dāng)于D1和D2（或D3和D4、D5和D6）串聯(lián)測(cè)量。

紅表筆接P端、黑表筆接N端，為反向測(cè)量，結(jié)果為無(wú)窮大；紅表筆接N端、黑表筆接P端,為正向測(cè)量，結(jié)果為733mV。

如果正反向測(cè)量結(jié)果均為無(wú)窮大，為模塊P、N端子幵路；如果正反向測(cè)量接近0mV,為模塊P、N端子短路。

2、測(cè)量P與U、V, W端子

相當(dāng)于測(cè)量D1、D3, D5。

紅表筆接P端，黑表筆接U、V、W端，測(cè)量過程相當(dāng)于反向測(cè)量D1、D3、 D5, 3次結(jié)果相同，應(yīng)均為無(wú)窮大。

紅表筆接U、V、W端，黑表筆接P端，測(cè)量過程相當(dāng)于正向測(cè)量D1、D3、 D5, 3次結(jié)果相同，應(yīng)均為406mV.

如果反向測(cè)量或正向測(cè)量時(shí)P與U、V、W端結(jié)果接近OmV,則說(shuō)明模塊P與U、P與V、P 與W端擊穿。實(shí)際損壞時(shí)有可能是P與U、P與V端正常，只有P與W端擊穿。

3、測(cè)量N與U、V、W端子

相當(dāng)于測(cè)量D2、D4、D6?

紅表筆接N端，黑表筆接U、V、W端，測(cè)量過程相當(dāng)于正向測(cè)量D2、D4、 D6, 3次結(jié)果相同，應(yīng)均為407mV。

紅表筆接U、V、W端，黑表筆接N端，測(cè)量過程相當(dāng)于反向測(cè)量D2、D4、 D6, 3次結(jié)果相同，應(yīng)均為無(wú)窮大。

如果反向測(cè)量或正向測(cè)量時(shí)，N與U、V、W端結(jié)果接近OmV,則說(shuō)明模塊N與U、N與 V、N與W端擊穿。實(shí)際損壞時(shí)有可能是N與U、N與W端正常，只有N與V端擊穿。

4、測(cè)量U、V、W端子

由于模塊內(nèi)部無(wú)任何連接，U、V、W端子之間無(wú)論正反向測(cè)量，結(jié)果相 同，應(yīng)均為無(wú)窮大。如果結(jié)果接近0mV,則說(shuō)明U與V、U與W、V與W端擊穿。實(shí)際維修時(shí) U、V、W端之間擊穿損壞的概率較小。

五、測(cè)量注意事項(xiàng)

1、測(cè)量時(shí)應(yīng)將模塊上的P、N端子濾波電容供電引線，U、V、W端子壓縮機(jī)線圈引線全 部拔下。

2、上述測(cè)量方法使用數(shù)字萬(wàn)用表。如果使用指針萬(wàn)用表，選擇Rx1k擋，測(cè)量時(shí)紅、黑表筆所接端子與上述方法相反，得出的規(guī)律才會(huì)一致。

3、不同的模塊、不同的萬(wàn)用表正向測(cè)量時(shí)得出的結(jié)果數(shù)值會(huì)不相同，但一定要符合內(nèi)部6個(gè)續(xù)流二極管連接特點(diǎn)所組成的規(guī)律。同一模塊、同一萬(wàn)用表正向測(cè)量P與U、V、W端或N 與U、V、W端時(shí)，結(jié)果數(shù)值應(yīng)相同（如本次測(cè)量為406mV ）。

4、P、N端子正向測(cè)量得出的結(jié)果數(shù)值應(yīng)大于P與U、V、W端或N與U、V、W端得出的數(shù)值。

5、測(cè)量模塊時(shí)不要死記得出的數(shù)值，要掌握規(guī)律。

6、模塊常見故障為P與N、P與U（或P與V、P與W ）、N與U （或N與V、N與W ）端子擊穿，其中P與N端子擊穿的比例最高。

7、純粹的模塊為一體化封裝，如內(nèi)部IGBT幵關(guān)管損壞，維修時(shí)只能更換整個(gè)模塊板組件。

8、模塊與控制基板（電路板）焊接在一起，如模塊內(nèi)部損壞，或電路板上的某個(gè)元器件損壞但檢査不出來(lái)，維修時(shí)也只能更換整個(gè)模塊板組件。