目前市面上销售的变频空调基本采用直流变频压缩机，而压缩机运转主要通过驱动模块来带动，由于不同的空调生产产家对器件选型、要求等差异较大，也导致空调的成本、耐用性存在一定的区别(还与电路、印刷板设计的科学性，抗千扰能力、散热性能、算法等都有关联)，本文主要探讨国内知名品牌格力近些年在变频空调中常用的压缩机驱动模块的特点以及好坏量测。

一、常用的压缩机驱动模块

        格力变频空调主要使用美国国际整流器公司(IR)、德国英飞凌(infineon)、美国飞兆( Fairchild)和日本三菱公司( MITSUBISHI ELECTRIC )品牌的模块。例如，早期空调使用国际整流器公司的IRAM136 -1061A2，英飞凌或飞兆公司的IGCM*F60GA系列，而现在主要使用三菱第五代PS219** - ASTX/AST/AS，以及第六代PSS**S92*6系列模块，其外形如图1~图3所示。

1.IRAM136-1061A2模块

        它是美国国际整流器公司制造的压缩机驱动模块(IPM)，该公司于2015年被英飞凌公司并购。该产品用在格力凯迪斯直流变频空调上，如图4所示。

       (1)主要特点

       1)采用单列封装，适用功率:0.25kW~0.75kW。输出电压:AC85V~AC253V。输出电流:10A~12A。

       2)模块内置3颗自举升压二极管(D7~D9)，如图5所示，为上桥(臂)的3颗IGBT功率管栅极打开提供电力保障，同时能更大程度减少外围元件的数量优化电控板的设计，提高稳定性和耐用性。

       3)模块内置温度检测传感器(R8)，如图5所示，用于检测模块温度，一旦模块温度达到150°C即停止工作，以保护模块。

       4)该模块具有过电流保护功能。主要通过检测三相相电流放大后送入模块的ITRIP脚，通过反馈的电压来判断相电流情况，过流时就会使故障输出脚(FLT/EN)拉为低电平，模块停止工作，保护模块。

       5 )该模块还具有欠压保护功能。检测到异常就会把故障输出脚( FLT/EN )拉为低电平。

       (2)各引脚功能

       该模块共有21个引脚，其引脚排列方式如图6所示。维修人员一定要搞清楚各引脚功能(如表1所示)，才能大大提高检修效率。

       (3)工作原理

        参考厂家的典型应用原理图，如图6所示。

        该模块工作时，需要两组电压，一组是+15V， 供模块内前级电路;另一组是+310V，为后级功率管服务。当外机变频板的CPU送出依据一定时序工作的六路( HIN1~HIN3，LIN1~LIN3 )方波脉冲进入模块处理后，使后级的功率管Q1~Q6也是按照驱动的时序工作，从而实现U、V、W三相来驱动直流变频压缩机运转。压缩机工作时会产生电流，而VRU、VRV、VRW通过外接无感电阻后接地，在电阻上端引线至外机CPU对应引脚以供采集直流压缩机转子的位置信息，另外，通过运算放大器放大后(图6未标出外部运放放大电路)，再输入至模块的ITRIP脚，用于判断是否过流。如果正常，故障输出脚(FLT/EN)为高电平，而过流时该脚则输出为低电平，这样外机CPU得到故障信号就不再输出6路的压缩机驱动方波脉冲，模块停止工作，实现保护。

        检修提示:因模块欠压时(+15V供电电源低于+13.5V)，也会导致报故障而模块停止工作;如果模块散热不良时(如散热器松脱、导热硅脂失效、热交换能力差等)，其内部的负温度系数热敏电阻会一直检测模块温度，一旦温度达到150°C，模块的VTH脚会输出低电压，此时为了保护模块，外机CPU也会停止向模块发送6路的方波驱动脉冲。

2.IGCM*F60GA系列模块

        目前生产该系列模块的厂家有英飞凌，还有LG旗下的LS集团等，本文主要以英飞凌厂家的来介绍。IGCM*F60GA 系列模块主要包含了IGCM04F60GA、IGCM06F60GA、IGCM10F60GA、IGCM15F60GA、IGCM20F60GA，即模块输出规格分别为:4A、6A、10A、15A、20A，下面以IGCM15F60GA为例进行分析，该模块在多机型上均有应用(如凉之静等)，如图7所示。

        (1)主要特点

        1)采用双列直插式封装，功率范围:0.5kW~1.25kW。最大输出电流:15A。

        2)模块内置3颗带限流电阻(RBS1~RBS3)的二极管(D7~D9)组成的自举升压电路，如图8所示，为上桥(臂)3颗IGBT功率管栅极打开提供电力保障，同时能更大程度减少外围元件的数量，以优化电路板的设计。

      3 )模块内置温度监测器(Thermitor)，用于检测模块温度，模块温度越高该负温度系数的热敏电阻阻值越小，一旦与模块外部上拉电阻分压后，VFO为低电平时外机CPU就没有六路驱动方波脉冲输出，6颗IGBT停止工作，以保护模块。

      4)该模块具有过电流保护功能。和IRAM136-1061A2模块一样，主要通过检测三相相电流经运放放大后，送入模块的ITRIP脚，再通过反馈电压值来判断相电流情况，过流时会使故障输出引脚VFO为低电平，模块停止工作，以保护模块。

      5 )该模块还具有欠压保护功能。当+15V供电低于+13.5V时，就会把故障输出脚(VFO )拉为低电平。

       (2)各引脚功能

       IGCM15F60GA模块共有24个引脚，其排列方式如图9所示，各引脚的功能如表2所示。

       (3)工作原理

       以英飞凌厂家的典型应用原理图为参考，如图10所示，该模块的供电分为两路:一路由VDD(13脚)端供+15V电源，供电给模块前级电路;另一路是P(23脚)端供+310V，为后级的IGBT管提供驱动电源。模块.上电工作，得到六路PWM驱动信号，分别从⑦~①脚进入模块，通过模块的内部处理，依据一定的时序来驱动内部6颗IGBT功率管，从而带动压缩机电机运转。在模块内为了让上桥IGBT能正常工作，通过内部自举二极管、限流电阻以及外部所接的电容，形成自举升压电路。该模块还有模块温度保护功能，通过内部的负温度系数的热敏电阻( Thermisto )来实时检测模块温度，，正常时VFO(14脚)为高电平，如果过温则为低电平。该模块还通过对下桥臂的三颗功率管在无感电阻上流过的电流进行采集，通过检测电压的数据来反映电流情况，如果过流就会使VFO (14脚)拉为低电平，对模块进行保护。
3.三菱第五代PS219xx-ASTX/AST/AS系列模块
        三菱半导体的压缩机驱动模块经过多代技术发展，目前已至第六代，具有丰富的产品线，性能稳定，是目前知名空调制造企业电控的首选模块之一，在格力的主流产品中也广泛应用，如格力3HP全直流变频空调中就使用PS219C5-AS模块，如图11所示。


       PS219Cx-AS主要含:PS219C3-AS (输出10A电流).PS219C4-AS(输出15A电流)、PS219C5- -AS(输出20A电流)，带限流电阻的二极管自举升压电路和模块温度模拟量输出保护，内部框图如图12所示。


       PS219Ax-ASTX主要含:PS219A3-ASTX(输出10A电流)、PS219A4-ASTX (输出15A电流)、PS219A5--ASTX(输出20A电流)，带限流电阻的二极管自举升压电路，但不带模块温度模拟量输出保护。
       PS219Cx-AST主要含:PS219C3 -AST(输出10A 电流)、PS219C4-AST (输出15A电流)、Ps219C5-AST(输出20A电流)，只带二极管自举升压电路(即没有三只限流电阻，参见图12)。
       以上三种模块结构基本完全相同。
       (1)主要特点
        1)采用双列直插式封装，DS219A3-ASTX/AST/AS主要用于0.75kW空调压缩机;PS219A4-ASTX/AST/AS用于1.25kW空调压缩机;PS219A5 -ASTX/AST/AS用于2.0kW空调压缩机。
        2)该系列模块均内置3颗自举升压二极管，其中PS219CX-AST/AS模块还串接了限流电阻。


        3)模块内置温度保护电路，其中PS219AX-ASTX、PS219Cx-AST采用过温升保护模式，而PS219CX-AS则采用模块温度模拟量输出保护方式。过温升保护主要通过模块内部的LVIC(如图13所示)，来检测其温度，一旦温度达到120°C时，FO引脚由高电平拉为低电平，以保护模块;模块温度模拟量输出保护方式则通过VOT实时输出检测到的模块温度数据转变为电压信号，如图14所示，传送至外机CPU，用于对模块的保护。


        4)该模块具有过电流保护功能。检测三相相电流通过运放放大后送入模块的CIN脚，通过反馈的电压来判断相电流情况过流时就会使故障输出脚“E(FO)为低电平，模块甲停止工作，以保护模块。
        5)该模块还具有欠压保护功能。当+15V供电低于+13V手时，就会把故障输出脚(FO )拉为低电平。


       (2)各引脚功能剃行开中平中出PS219AX-ASTX. PS219Cx-AST PS219CX-AS模块，引脚的排列如图15所示，各引脚定义、功能如表3所示。

(3)工作原理

       以三菱厂家的PS219CX-AS模块为例，如图16所示，该模块供电依然分两路:一路为+15V，另一路为+310V。当室外机CPU接收到开机信号后，输出六路驱动信号进入模块(UP、VP、WP、UN、VN、WN引脚)，经模块内部处理后依据一定的时序控制IGBT1~IGBT6工作，从而输出U、V、W三路三相交流电来驱动压缩机运转。为了确保功率管上桥能正常工作，还设置了自举升压电路;为了避免过压损坏电路元件，在并接的电容中还同时并接了24V/1W的稳压二极管。过流保护主要通过下桥的3颗功率管的发射极接无感电阻，以检测电阻.上端的电压，通过放大后输送至模块的CIN脚来反馈电流情况，如果过流就会使其内部动作把FO脚从高电平拉为低电平，CPU对应引脚就判断过流故障，停止发送六路的脉冲驱动信号。
        如果PS219CX-AS系列模块过温升，通过内部的LVIC检测就会从vOT脚持续输出变化的电压，温度越高输出电压也越高。例如，当模块温度为60C时，测量VOT端电压为2.0V;当温度升高至90°C时，电压为2.77V;模块温度过高压缩机就实施降频处理，如果达到120C，此时VOT端电压为3.5V，模块过温升保护，CPU停止发送六路的脉冲驱动信号，以保护模块和负载。在6颗IGBT管的集电极与发射极间并接了6颗快恢复的二极管，作为续流二极管使用。
三、压缩机驱动模块好坏的测量
         以三菱PS219C5-AS模块为例，模块损坏率最高的就是后级的6颗功率管(IGBT管)，是重点检测对象，建议使用数字万用表二极管挡测量。
1.上桥功率管的测量
         (1)调节数字万用表至二极管挡，红表笔碰触P脚，黑表笔分别碰触U、V、W，其电压值VPU、VPV、VPW正常时应该均为∞(万用表显示屏显示“1”)，如图17所示(图17~图23的检测电路详见图12所示);如果测量的电压值很小甚至为0V，说明模块某路功率管击穿短路，如图18所示，测得玉降为0.008V ，则说明模块内部的IGBT1已击穿短路。V、W路同理测量，此处不再赘述。


         (2)数字万用表红表笔分别碰触U、V、W脚，黑表笔碰触P脚，其电压值VUP、VVP、VWP正常时应该为0.453V(不同品牌数字万用表测量结果略有差异)，如图19所示;如果测量的电压值很小甚至.为0V，说明模块U、P这路功率管击穿短路，如图20所示;如果测得压降为∞，说明模块内部的IGBT1损坏，或者续流二极管Di1开路损坏(此种情况较少出现)，如图21所示。V、W路同理测量。


2.下桥功率管的测量
        (1)调节数字万用表至二极管挡，红表笔碰触U脚，黑表笔碰触NU脚，其电压值VU、NU正常时应该为(万用表显示屏显示“1”)，如图22所示;如果测量的电压值很小甚至为0V，则说明模块某路功率管击穿短路。例如，测得VU、NU压降为0.008V，如图23所示，说明模块内部的IGBT4已击穿短路。V、W路同理测量，此处不再赘述。


        (2)数字万用表红表笔碰触NU脚，黑表笔碰触∪脚，其电压值VNU、U正常时应该为0.453V左右(不同品牌数字万用表测量结果略有差异)，如图24所示;如果测量的电压值很小甚至为0V，说明模块NU、N这路功率管(IG-BT4)击穿短路，如图25所示;如果测得压降为0 ，说明模块内部的IG-BT4损坏，或者续流二极管Di4开路损坏(此种情况较少出现)，如图26所示。V、W路同理测量。


3. 电源输入端的测


        (1)上桥电源正极(⑧脚)与负极(⑨脚)输入端正向电阻阻值为20.3M，反向电阻阻值为286.5k，如图27、图28所示;下桥电源正极(③脚)与负极(⑥脚或⑨脚)输入端正向电阻阻值为228.4k，反向电阻阻值为33.2k (不同品牌数字万用表测量结果略有差异)，如图29、图30所示，如果测量的阻值很小有可能电源输入端已击穿。


        (2)测量P(DC310V)端电源，使用二极管挡，红表笔分别放置在NU、NV、NW端，而黑表笔碰触P端，三路的压降正常应该在0.9V左右，如图31所示，如果数值太小说明电源内部有击穿短路现象;如果红表笔碰触P端，而黑表笔分别放置在NU、NV、NW端，正常时应该为∞，如图32所示，否则该模块P端电源内部有问题。