本文介绍直流变频空调IPM电路的工作原理，故障检修思路与技巧，帮助广大维修服务人员准判断故障，快速维修。PM( Intelligent Power Module )是智能功率模块的英文缩略语，功率模块又称功率逆变器。在变频空调中，根据采用的压缩机不同，将变频空调分为直流变频和交流变频两类，两者的IPM和压缩机有很大区别。下面我们详细分析直流变频空调IPM电路的工作原理、故障检修技巧。
1、直流IPM工作原理
海信直流变频空调型号很多，典型机型有KFR -35( 36 )GW/76ZBP、KFR -35 ( 40)GW77VZBP、KFR -50 (60 )LW/27ZBP等。本文以KFR-35GW/76ZBP型机为例进行介绍。该机压缩机控制电路由外机微处理器IC01和IPM模块IPM01(型号为STIX621-041 )等元件构成，如图1所示。
IPM01其内部由六只IGBT型快速功率管及其驱动电路、自举电源、保护电路等构成，共22个引脚，各脚功能见表1。
IPM01由两组电源供电: 一组是310V主电源，为IPM内部IGBT桥路供电，由10、12脚输入;另一组是外机开关电源产生的15V电源，一路从IPM01的21脚送入，为内部驱动电路供电;另一路通过R122-R124、D169-D171、CE12-CE14、C83-C85和IPM内部电路自举升压电路，为IPMO1内的上半桥臂的驱动电路供电。IC01的28脚-30脚输出三路上桥臂驱动信号，加到IPM01的13脚-15脚，25脚-27脚输出三路下桥臂驱动信号，加到IPM01的16脚-18脚。经IPM01内部的驱动电路放大后，从IPM01的2、5、8脚输出相位差120的脉冲电压，加到压缩机U、V、W端子上。
为了更好地控制压缩机的工作状态，IC01外接IPM01缺相、电压异常、过流及IPM模块保护电路，如图2所示。
1.1过流检测电路
由IPM01、IC5、IC01等组成，该电路检测直流(300V)母线电流，取样电阻设置在IPM01芯片内部。当压缩机电机绕组短路、IPM01内IGBT击穿等故障发生时，直流母线电流剧增，IPM01的20脚输出ISO信号，经IC05比较放大后，加到IC01的10脚，此时IC01关断25脚-30脚驱动信号输出，让压缩机停转，起过流保护作用;同时发出故障报警信号，此时室外机电路板上三只LED灯以“亮-闪-灭”显示，室内机屏显故障代码“8”。
1.2 15V供电异常检测电路
为防止15V供电异常给IPM01驱动电路造成损害，该机设置了15V电源电压异常保护电路。R147、R105、R104、R109、R130对15V分压取样，经R44限流后送至IC101的6脚。D167、D168、D172为限幅二极管。当15V电压超出设定阈值时，整机进入保护状态，同时室外机电路板上三只LED灯以“亮-亮-灭”显示，室内机屏显故障代码“6”。
提示:部分海信直流变频空调还设置有310V主电源采样检测电路，当310V供电异常时，会保护停机并显示故障代码。
1.3缺相保护电路
该电路又称“压缩机电机转子位置检测电路”。该空调采用相电压检测方式，U、V、W三相位置信号经R144-R146、R141-R143、R101-R103与R106-R108、R133-R131分压取样，再经R116-R118限流后送到IC08的9、5、7脚(同相输入端)，与8、4、6脚(反相输入端)所加基准电压进行比较，然后从14、2、1脚输出，再经R110-R112加到IC01的1、64、63脚。若IC01未收到某路供电相位信号，则电路进入保护状态，此时外机LED灯以“闪一闪-灭”或“闪-灭~闪”显示，室内机屏显故障代码“18”或“19”。
1.4 PM模块异常保护
该保护电路设在IPM01模块内部，当IPM01温度过高、工作电流过大、电源电压过高或过低时，其内部保护电路动作，从19脚输出保护信号经R8加到IC01的35脚，整机进入保护状态，此时外机电路板上三只LED灯以“灭-闪-灭”显示，室内机屏显故障代码“S"。
2、IPM检测与更换
2.1 PM(板)故障快速判断IPM工作异常会导致压缩机不转动，其快速判断方法如图3所示。
简单地说，在压缩机停转3min后，待制冷循环系统管路压力平衡后，可按一下应急开关(或遥控器启动):
(1)若压缩机不启动，且IPM散热器也不热，即可判断IPM电路板有故障;
(2)若压缩机能启动，或因IPM散热器过热，经30min降温后能启动，如保护电路不再频繁动作，说明是保护电路正常的保护动作;
(3)若压缩机启动后，频繁保护停机，可能有三个原因:一是IPM散热器很热，一般是室外风机有故障未工作，或者通风散热不良;二是更换室外机电路板恢复正常，说明室外机电路板有故障;三是检查整流桥堆、滤波电感及电容，若都正常，可确定IPM电路板有故障。
2.2 IPM的检测
在检修IPM模块前，测IPM01的10.12脚或cN007、CN006(见图2)插件"P"、“N"(有的“+”、“-”)有无260V-310V直流电压，若无则为整流滤波电路有故障。如有310V直流电压，而U.V、W三相间无低于220V的直流电压，在IC01的30-25脚输出的驱动信号正常情况下，基本上可以判断IPM模块有故障。
(1)检测IPM输出端子电阻。用指针式万用表RX100Ω挡，红笔接P端或黑笔接N端，另一只表笔分别接u、V、W端，阻值应约为500Ω~1000Ω，且相同。若其中一相与其他两相不同，则IPM损坏;红笔接N端或黑笔接P端，另一只表笔分别接U、V、W端，电阻值均应为无穷大。如果采用数字万用表测量，则红、黑表笔的接法正好与指针式万用表的接法相反。
(2)检测U、V、W输出电压。用万用表直流电压挡，测U、V、W任意两相间的直流电压应在oV-180V，且相等，否则IPM损坏。
(3 )检测变频压缩机相间电阻。变频压缩机采用星形(Y )接法，两相绕组间的电阻很小(一般为1.5Ω-2.5Ω)，用万用表测量电阻很难准确判断其是否正常，可利用三个功率相同的白炽灯泡按星形连接，用来代替压缩机电机进行试验，进一步判断故障在压缩机还是IPM模块。
(4)滤滤电容的检测。变频空调整流桥堆的电流很大(一般为20A-30A)，滤波电容的容量也很大(一般在1500uF-3000uF之间)。如果滤波电容容量减小，很容易烧毁IPM模块。由于万用表电阻挡不能准确检测电容容量，所以多采用替换法。在检修前，应用大功率电阻或灯泡并接在滤波电容两极进行放电，以确保检修安全。
2.3 IPM模块的更换
首先应弄清IPM模块的接线插口。任何IPM模块都有P、N、U、V、W端口及10芯、11芯连接排。其中，"P”(或“+" )连接直流主电源(310V)正极;"N"(或“-”)连接直流主电源负极;"U、V、W”为压缩机供电线，须对应连接;“10 芯连接排”是模块控制信号线，在插接前应该确认各线功能是否一致;“11芯连接排”是模块驱动电源，对于开关电源与IPM模块组装在一起的空调电路板 ，就没有该接口，但有+12V和+5V输出端。注意事项:(1)在拆卸模块前，一定要做好记号，以便连接时一一对应。P、N、U、V、W线接错，上电开机会损坏模块。
(2)便换模块时，切不可将新模块接近磁性物体，特别是不要接触信号端子的插口，否则易导致模块元件损坏。
(3)只有在确保驱动电路正常的前提下，才能更换模块。
(4)更换模块前，要检查驱动电路和保护电路是否正常。驱动电路正常的标准是六路触发电压两两相同。若保护电路失灵，新换的模块可能再次损坏。
3、故障检修
例1:一台海信KFR-6OLW/27ZBP直流变频空调器，内机工作基本正常，压缩机不启动。打开外机外壳，外机电路板上三个状态指示灯的发光状态是“闪-闪-灭”，按遥控器“传感器”切换键4次进行自诊断，内机面板屏显故障代码“18"。分析检修:.上电，测量IPM01的10脚有+310V电压(见图1)，21脚有+15V电压，IC5的8脚+5V电压也正常(见图2)，说明供电电路无故障。再检测通信电路(SI或N线)有8V-23V左右跳变电压，表明内外机通信基本正常。测量外机CPU的25脚-30脚(六路PWM桥臂驱动信号输出)电压，均约为2.5V，但-两分钟后就消失了，并且停机保护，此时测量模块IPM01的1、4、7脚电压，其中4脚电压偏低，只有10.2V，其他两脚电压为15V。 检查4脚外接元件，发现CE13漏电，更换CE13后故障排除。
例2:一台海信KFR-35GW/77VZBP直流变频空调，开机后内机显示正常，但不出风，外机不工作。外机电路板上三只LED指示灯发光状态为“闪-灭-闪”。启动自诊断功能，内机屏显故障代码“19"(含义是压缩机失步保护)。分析检修:在强制运转期间，快速测量IC08的8.4、6脚的电压均为0.35V，9.5.7脚(同相端输入端)的电压约为3.3V，但IC01的1、63脚输入电压为4.7V，64脚为0.2V，这说明IC08的2、4、5脚内部比较器不良。更换IC08后试机，故障排除。
例3:一台海信KFR-40GW/77VZBP直流变频空调，每次开机10min- 15min后保护停机，外机电路板指示灯发光状态为“灭-亮-灭”。用遥控器启动故障自诊断功能，内机屏显故障代码“5”。分析检修:故障代码“5”提示IPM模块工作异常。在保护时测量IPM01 ( 图2)19脚电压为0.18V(正常值为4.6V)， 说明IPM01内部保护电路动作，并且手摸IPM01很热。检查发现IPM01散热片已松脱，导致模块散热不良保护停机。重新安装固定后通电试机，故障排除。
另有一同型号的直流变频空调， 故障现象及内、外机故障代码也和本例相同。测得IC01的35脚电压为0.7V，但IPM01的19脚电压为4.2V。经查，IC01的35脚外接铜箔上有油污，造成该处线路对地漏电。擦除油污并烘干，通电试机，故障拉拉排除。
例4:一台海信KFR-50LW/27ZBP直流变频空调，开机工作15min左右外机停机。外机工作状态指示灯发光状态是“亮-闪-灭”，启动自诊断功能，内机屏显故障代码“8”。分析检修:故障代码“8"表示直流母线过电流。检查过流检测电路，IC5(见图2)及其外围元件均正常，但发现限流保护二极管D173软击穿，将其换新后试机，故障排除。
例5:一台海信KFR-60LW/88FZBPC直流变频空调，开机后内外机都能启动工作，经5min-10min外机停止工作，压缩机停转。外机LED灯发光状态为“亮一闪-灭”，查询内机显示直流母线过流，内机屏显故障代码“8”。
分析检修:该空调IPM变频块型号为PS21246-AP(IC2)，母线电流检测电路如图4所示。电流取样电阻由两只0.015Ω的电阻R1和R56并联组成，接在模块IC2的26脚(N输入端)和地之间，将电流信号转换成电压信号。检查放大器IC1及其外围元件，发现取样电阻R1一引脚脱焊。R1开焊后，取样电阻总阻值增大一倍，导致IC5执行过流保护。补焊R1后试机，故障排除。
例6:一台海信KFR-26GW/11BP变频空调，制冷开机后室内机运转正常，室外机也能启动，但压缩机运转不到Imin就停止，此时外机电路板指示灯“亮-亮-灭”，用遥控器查询故障代码，内机LCD屏显故障代码“6”。分析检修:故障代码“6”表示供电异常。该空调电压检测电路如图5所示，电压信号取自整流滤波后的310V直流电压，经R2、R7、R6与R12分压取样后，再经R15限流和C28高频消噪后，送到外机微处理器IC5的12脚。上电，测得室外机整流桥堆输入交流电压为220V，整流滤波后加到IPM模块IC222脚(P)、26脚(N)间的电压为308V，说明供电正常;测IC5的12脚电压为3.82V(正常值为2.84V)，明显偏高。检查分压电阻，发现R12阻值偏大。更换R12后试机，故障排除。
例7:一台海信KFR-26GW/27ZBP直流变频空调，刚开机时内、外机均能启动工作，2min- 4min后外机停止工作，外机板LED发光状态为“灭-亮-灭”，内机屏显IPM模块异常保护代码“5”。分析检修:该机采用的功率模块IPM01的型号为PM20C060，模块异常信号从15脚输出(低电平保护信号)，经光电耦合后加至微处理器IC301的22脚，如图6所示。在保护状态时测得IPM01的15脚电压为4.5V，说明IPMO1未输出工作异常保护信号，问题可能出在保护信号传输电路中。经查10芯连线排CZ110时，发现其⑧脚连线折断。更换连线后试机，故障排除。
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