一、功率模塊原理與外形

功率模塊是變頻空調器電控系統中較重要的器件之一，也是故障率較高的一個器件。功率模塊将IGBT連同驅動電路和多種保護電路封裝在同一模塊内，從而簡化了設計，提高了穩定性。功率模塊隻有固定在外圍電路的控制基闆上，才能組成模塊闆組件。

功率模塊可以簡單地看作電壓轉換器。室外機主闆CPU輸出6路信号，經功率模塊内部驅動電路放大後控制IGBT幵關管的導通與截止，将直流300V電壓轉換成與頻率成正比的模拟三相交流電壓（交流30~220V、頻率15-120HZ）,驅動壓縮機運行。三相交流電壓越高，壓縮機轉速和輸出功率（即制冷效果）越高；反之，三相交流電壓越低，壓縮機轉速和輸出功率（即制冷效果）就越低。三相交流電壓的高低由室外機CPU輸 出的6路信号決定。

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，為模塊内部幵關管供電，其中p端外接濾波電 容正極，内接上橋3個IGBT開關管的集電極；N端外接濾波電容負極，内接下橋3個IGBT開關 管的發射極。

②15V:由幵關電源提供，為模塊内部控制電路供電。

③ 6路驅動信号：由室外機CPU提供，經模塊内部控制電路放大後，按順序驅動6個 IGBT幵關管的導通與截止。

2.輸出部分

①u、v、w：上橋與下橋的中點，輸出與頻率成正比的模拟三相交流電，驅動壓縮機運行。

②FO （保護信号）：當模塊内部控制電路檢測到過熱、過電流、短路、15V電壓低4種故障時，輸出保護信号至室外機CPU。

說明：直流300V供電回路中，在實物圖上未顯示PTC電阻、室外機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CPU輸出6路驅動信号至模塊内部控制電路的過程，模塊可分為使用光耦耦合與直接驅動兩種。

1、使用光耦耦合的模塊特點

① 通常用于早期生産的交流變頻空調器。

② CPU輸出的6路信号經光耦耦合至模塊内部控制電路，模塊輸出的保護信号也是經光耦耦合至CPU,即CPU電路與模塊内部電路相互隔離。

③ 模塊與CPU控制電路通常設計在兩塊電路闆上，使用排線連接。

④ 模塊内部控制電路使用的直流15V電壓通常為4路供電。

⑤ 模塊通常與幵關電源電路設計在一塊電路闆上。

2、信号直接驅動的模塊特點

① 通常用于目前生産的交流變頻空調器或直流變頻空調器。

② CPU輸出的6路信号直接送至模塊内部控制電路，中間無光耦。

③ 模塊通常與CPU控制電路集成到一塊電路闆上面。

④ 模塊内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（指模塊内部IGBT幵關管不易損壞）。

⑥ 模塊内部集成電流檢測電路或外置模塊電流檢測電阻，隻需外圍電路放大信号，即可輸送至CPU電流檢測引腳。

3.隻具有功率模塊功能的模塊

代表有海信KFR-4001GW/BP.海信KFR-3501GW/BP等機型，此類模塊多見于早期的交流變頻空調器。

使用光耦傳遞6路驅動信号，直流15V電壓由室外機主闆提供（分為單路15V供電和4路15V供電兩種）。

模塊的常見型号為三菱PM20CTM060,可以稱其為第二代模塊，其最大負載電流20A, 最高工作電壓600V,設有鋁制散熱片，目前已經停止生産。

4.帶開關電源的模塊

代表有海信KFR-2601GW/BP、美的KFR-26GW/BPY-R等機型。此類模塊多見于早期的交流變頻空調器，在隻有功率模塊功能的模塊闆基礎上改進而來。

該類模塊的模塊闆增加了幵關電源電路，次級輸出4路直流15V和1路直流12V兩種電壓：直流15V電壓直接供給模塊内部控制電路；直流12V電壓輸出至室外機主闆7805穩壓塊，為室外機主闆供電，室外機主闆則不再設計幵關電源電路。

模塊的常見型号同樣為三菱PM20CTM060,由于此類模塊已停止生産，而市場上還存在大量使用此類模塊的變頻空調器，為供應配件，目前有改進的模塊作為配件出現，如使用東芝或三洋的模塊，東芝型号為IPMPIG20J503L。

5.集成CPU控制電路的模塊

代表有海信KFR-26GW/11BP等機型，此類模塊多見于目前生産的交流變頻空調器或直流變頻空調器。

該類模塊的模塊闆集成CPU控制電路、室外機電控系統的弱電信号控制電路。室外機主闆隻是提供模塊闆所必需的直流15V（模塊内部控制電路供電）、5V（室外機CPU和弱電信号控制電路供電）電壓，以及傳遞通信信号、驅動繼電器等功能。

該類模塊的生産廠家有三菱、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，有着本質區别：

一是6路信号為直接驅動，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；

三是模塊内部控制電路使用單電源直流15V供電；

四是内部可以集成電流檢測電阻元件，與外圍元器件電路即可組成電流檢測電路。

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等機型，此類模塊多見于目前生産的交流變頻空調器、直流變頻空調器和全直流變頻空調器，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上改進而來。

模塊、室外機CPU控制電路、弱電信号處理電路、幵關電源電路、濾波電容、矽橋、通信電路、PFC電路、繼電器驅動電路等，也就是說室外機電控系統的所有電路均集成在一塊電路闆上，隻需配上傳感器、濾波電感等少量外圍元器件即可以組成室外機電控系統。

該模塊的生産廠家有三菱、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闆上，因此在出現故障後維修時也最簡單。

四、模塊測量方法

無論何種類型的模塊，使用萬用表測量時，内部控制電路工作是否正常不能判斷，隻能對内部的6個幵關管做簡單的檢測。

從模塊内部IGBT幵關管簡圖可知，萬用表顯示值實際為IGBT幵關管并聯6個續流二極管的測量結果，因此應選擇二極管擋，且P、N、U、V、W端子之間應符合二極管的特性。

1、測量P、N端子

測量過程相當于D1和D2（或D3和D4、D5和D6）串聯測量。

紅表筆接P端、黑表筆接N端，為反向測量，結果為無窮大；紅表筆接N端、黑表筆接P端,為正向測量，結果為733mV。

如果正反向測量結果均為無窮大，為模塊P、N端子幵路；如果正反向測量接近0mV,為模塊P、N端子短路。

2、測量P與U、V, W端子

相當于測量D1、D3, D5。

紅表筆接P端，黑表筆接U、V、W端，測量過程相當于反向測量D1、D3、 D5, 3次結果相同，應均為無窮大。

紅表筆接U、V、W端，黑表筆接P端，測量過程相當于正向測量D1、D3、 D5, 3次結果相同，應均為406mV.

如果反向測量或正向測量時P與U、V、W端結果接近OmV,則說明模塊P與U、P與V、P 與W端擊穿。實際損壞時有可能是P與U、P與V端正常，隻有P與W端擊穿。

3、測量N與U、V、W端子

相當于測量D2、D4、D6„

紅表筆接N端，黑表筆接U、V、W端，測量過程相當于正向測量D2、D4、 D6, 3次結果相同，應均為407mV。

紅表筆接U、V、W端，黑表筆接N端，測量過程相當于反向測量D2、D4、 D6, 3次結果相同，應均為無窮大。

如果反向測量或正向測量時，N與U、V、W端結果接近OmV,則說明模塊N與U、N與 V、N與W端擊穿。實際損壞時有可能是N與U、N與W端正常，隻有N與V端擊穿。

4、測量U、V、W端子

由于模塊内部無任何連接，U、V、W端子之間無論正反向測量，結果相 同，應均為無窮大。如果結果接近0mV,則說明U與V、U與W、V與W端擊穿。實際維修時 U、V、W端之間擊穿損壞的概率較小。

五、測量注意事項

1、測量時應将模塊上的P、N端子濾波電容供電引線，U、V、W端子壓縮機線圈引線全 部拔下。

2、上述測量方法使用數字萬用表。如果使用指針萬用表，選擇Rx1k擋，測量時紅、黑表筆所接端子與上述方法相反，得出的規律才會一緻。

3、不同的模塊、不同的萬用表正向測量時得出的結果數值會不相同，但一定要符合内部6個續流二極管連接特點所組成的規律。同一模塊、同一萬用表正向測量P與U、V、W端或N 與U、V、W端時，結果數值應相同（如本次測量為406mV ）。

4、P、N端子正向測量得出的結果數值應大于P與U、V、W端或N與U、V、W端得出的數值。

5、測量模塊時不要死記得出的數值，要掌握規律。

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，如内部IGBT幵關管損壞，維修時隻能更換整個模塊闆組件。

8、模塊與控制基闆（電路闆）焊接在一起，如模塊内部損壞，或電路闆上的某個元器件損壞但檢査不出來，維修時也隻能更換整個模塊闆組件。

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