功率模块是变频空调器核心部件，给变频压缩机输出U、V、W三相电流，并控制压缩机的转速。功率模块不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还在内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。
如图4-5所示，为比较常见的几种功率模块外形实物。功率模块一般设计在室外机电控盒内侧，由于功率模块工作时产生很高的热量，因此设有面积较大的铝质散热片，并用导热硅脂固定在上面，中间有绝缘垫片，如图4-6所示。
1.常见功率模块形式及特点
国产变频空调器发展至今技术一直在更新换代，功率模块也从最初只有模块的功能，到集成CPU控制电路，再到目前常见的模块控制电路一体化。
(1)只具有功率模块功能的模块。
此类功率模块多见于早期的交流变频空调器，例如海信变频空调KFR-3226G/BP、海信KFR-4001CW/BP等机型。常见功率模块型号有日立STK621410、三菱PM20CTM060等，此类功率模块目前已经停止生产。
三菱PM20CTMO60最大负载电流20A，最高工作电压600V，使用光耦传递6路驱动信号，直流15V电压由室外机主板提供(分单路15V供电和4路15V供电两种)，如图4-7所示。
此类模块是在只有功率模块功能的模块板基础上改进而来，是将带开关电源功能的控制基板与功率模块组合而成，如图4-8 所示，多见于早期的交流变频空调器，代表机型有美的KFR-50CW-BPY、 海信KFR-2601GW/BP等。
带开关电源的功率模块组件增加了开关电源电路，室外机主板则不再设计开关电源电路，能输出4路直流15V和1路直流12V两种电压，如图4-9所示。
目前，此类模块在市面上的交流变频空调器或直流变频空调器中仍占一定的比例，代表机型有海信KFR-2608W/BP、KFR-26GW/1lBP等。
(3)集成CPU控制电路的模块组件。
该类模块组件集成CPU控制电路，中间不再需要光耦，6路信号为直接驱动，如图4-10所示。模块内部控制电路使用单电源直流15V供电，内部可以集成电流检测电阻元件，与外围元器件电路即可组成电流检测电路，跟前面介绍的两种类型模块有着本质的区别。
(4)智能一体化模块组件。
该类模块因为采用超小封装的智能功率模块(IPM)，有助于减少控制板尺寸从而将控制电路和功率模块一体化。 智能功率模块不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还在其内部集成有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。
智能一体化模块组件是目前变频空调主流采用的模块形式，代表产品有飞兆 FSBB30BH6O、三菱PS219A3-AST 和三洋PS59076-A等。新型的智能模块采用了新的1200V 栅极驱动高电压集成电路(HVIC)、先进硅技术的新型绝缘栅双极晶体管(IGBT)和改进的直接敷铜法( DBC)基板转移模塑封装。它是将功率模块、室外CPU控制电路、弱信号处理电路、联电源电路、通信电路、PFC电路、继电器驱动电路等均集成在一块电路板上，如图4-11所示。
智能一体化功率模块组件与先前的分立式解决方案相比，压缩了电路板空间并提高了可靠性，出现故障后维修也最简单。
2.功率模块内部结构原理
变频空调器功率模块通常采用6个IGBT构成上下桥式驱动电路，如图4-12所示。
智能变频模块是将6个IGBT管连同其驱动电路和多种保护电路封装在一起。模块保护包括:过电流、过电压、欠电压、短路和过热等。在实际应用中，多采用IPM智能功率模块加.上外围的电路(如关电源电路)组成，完成直流到交流的逆变过程，用于驱动变频压缩机运转的逆变桥及其外围电路，如图4-13所示。
3.功率模块的检测
用万用表不能判断功率模块内部控制电路工作是否正常，只能对内部6个开关管做简单的检测。万用表显示值实际为IGBT开关管D1~D6并联6个续流二极管的测量结果，如图4-14所示。
下面以数字万用表为例，介绍功率模块的检测方法。检测时应先拔掉功率模块上的P (+)、N (-)端子滤波电容供电引线和U、V、W端子压缩机线圈引线。检测时应选择二极管档，且P(+)、N(-)、U、V、W端子之间应符合二极管的特性。
(1)测量P、N端子。
将万用表调到二极管档，正、反向测量功率模块的P (+)和N(-)端子，相当于D1和D2(或D3和D4、D5和D6)串联测量，操作过程如图4-15、图4-16所示。
1)反向测量。红表笔接P端(+)、黑表笔接N端(-)，结果为无穷大。
2)正向测量。红表笔接N端(+)、黑表笔接(-)，结果为734mV。
3)如果正、反向测量结果均为无穷大，说明功率模块P (+)、N (-)端子开路。
4)如果正、反向测量接近OmV，说明模块功率模块(+)、N(一)端子短路。
(2)测量P (+)与U、V、W端子。
将万用表调到二极管档，正、反向测量功率模块P (+)、U、V、W端子，相当于测量D1、D3、D5，操作过程如图4-17~图4-22所示。
1)反向测量。红表笔接P (+)端，黑表笔接U、V、W端，正常情况下，3次结果应相同，均为无穷大。
2)正向测量。红表笔接U、V、W端，黑表笔接P (+)端，正常情况下，3次结果应相同，均为407mV。
3)如果反向测量或正向测量时P(+)与U、V、W端结果接近0mV，说明功率模块PU、PV、PW端击穿。
(3) 测量N (-)与U、V、W端子。
将万用表调到二极管档，正、反向测量N (-)与U、V、W端子，相当于测量D2、D4、D6，操作过程如图4-23~图4-28所示。
1) 正向测量。红表笔接N (-)端，黑表笔分别接U、V、W端，正常情况下，3次结果应相同，均为408mV。
2)反向测量。黑表笔接N (-)端，红表笔分别接U、V、W端，正常情况下，3次应相同，均为无穷大。
3)如果反向测量或正向测量时，N与U、V、W端结果接近0mV，说明功率模块NU、NV、NW端击穿。
(4)测量U、V、W端子。
测量过程如图4-29~图4-31所示。
1)由于模块内部无任何连接，U、V、W端子之间无论正反向测量，正常情况下，结果应相同，均为无穷大。
2)如果测得读数接近0mV，说明UV、VW、UW端击穿。如果使用指针式万用表检测功率模块，则应选择“Rx1k” 档，测量时红、黑表笔所接端子与使用数字万用表测量方法相反，得出的规律才会一致。
4. 功率模块的代换
变频空调器的功率模块为一体化封装，如内部IGBT开关管损坏，只能更换整个功率模块或整个功率模块板组件( 功率模块与控制基板)。通常，功率模块的代换分同型号和通用型号两种代换方法。
(1)代换方法与步骤。
代换功率模块，一般选择与原机相同型号的功率模块，在代换功率模块前，一定要先用笔记下每连接点对应的连接线，以便连线时一一对应。功率模块上有P、N、U、V、W五个连接端及10芯、11芯连接排(部分机型可能没有)，其中“P”用来连接直流电正极，在有些模块中也可能标识为“+”;“N”用来连接直流电负极，在有些模块中也可能标识为“-”;“U、V、W”为压缩机线。
当确认模块需要更换时，应先检查室外机电脑板放电是否完毕，因为故障机的大负载电流回路往往已烧断，放电速度相对缓慢。这时，可通过目测室外机电源指示灯是否完全熄灭，也可以直接用用表直流电压档检测P、N端间的电压是否已低于36V，如图4-32所示。只有确认放电完毕后，柯以拆卸模块。这样既可保护人身安全，又可避免新换上的模块在安装中被高压击穿。
也可代换型号不同而引脚功能相同的通用功率模块。例如海尔KFR-26CW/B1型变频空调，KT0010-403442功率模块与KT0010403489功率模块可互换，KFR-50LW/T (DBPJXF) 型变频空调KTO010400460功率模块与KT0600274功率模块可互换等。
代换通用功率模块应注意，由于代换上的功率模块形状有所改变，安装时应先调整整流桥和功率模块在散热片上的位置，以能够安装为标准，然后确定位置后打孔，接着在功率模块和整流桥底部均匀地涂抹导热胶，将其牢固地固定在散热片上，最后按照拆下前所记录的接线顺序，正确连接整流桥和功率模块的N(-)、U、V、W五个端子及排线即可。
(2)代换技巧与注意事项。
1) 切不可将新模块接近磁体，或用带静电的物体接触模块，特别是信号输入端，否则极易引起模块内部击穿。
2)变频模块装配不正确，会导致变频模块散热不好，击穿的较多。当将模块安装到散热器上时，应注意过大的或不平衡的紧固力可能会使内部硅片受到应力的作用，进而会造成模块损坏或绝缘能力下降。正确的操作方法如图4-33所示，紧固螺钉时必须使用扭矩扳手并紧固到规定的力矩强度。同时请注意模块和散热器之间的接触表面不要有其他异物。
3)为了使功率模块更好地散热，安装时应在模块和散热器之间的接触面_上应均匀地涂抹一层100~ 200um的导热硅脂，如图4-34所示。涂导热硅脂同时也有助于防止模块与散热器接触表面被腐蚀。涂硅脂和安装散热器的时候，注意不要让空气进入硅脂，否则在运行过程中可能会导致接触热阻变大或造成松动。
4)焊接功率模块的电烙铁要求选用具有温度可调功能的半导体焊接专用烙铁( 12~24V低电压型且烙铁头接地)，考虑到模块内部封装树脂的玻璃态转化温度( Tg)和内部硅片的耐热能力，功率模块端子根部的温度应保持在150°C以内，操作时将电烙铁放在端子上距端子顶部1mm以内的部位，如图4-35所示，且焊接时间越短越好。
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