海信直流變頻空調(diào)IPM電路工作異常故障分析與維修

本文介紹直流變頻空調(diào)IPM電路的工作原理，故障檢修思路與技巧，幫助廣大維修服務人員準判斷故障，快速維修。PM( Intelligent Power Module )是智能功率模塊的英文縮略語，功率模塊又稱功率逆變器。在變頻空調(diào)中，根據(jù)采用的壓縮機不同，將變頻空調(diào)分為直流變頻和交流變頻兩類，兩者的IPM和壓縮機有很大區(qū)別。下面我們詳細分析直流變頻空調(diào)IPM電路的工作原理、故障檢修技巧。

1、直流IPM工作原理

海信直流變頻空調(diào)型號很多，典型機型有KFR -35( 36 )GW/76ZBP、KFR -35 ( 40)GW77VZBP、KFR -50 (60 )LW/27ZBP等。本文以KFR-35GW/76ZBP型機為例進行介紹。該機壓縮機控制電路由外機微處理器IC01和IPM模塊IPM01(型號為STIX621-041 )等元件構(gòu)成，如圖1所示。

IPM01其內(nèi)部由六只IGBT型快速功率管及其驅(qū)動電路、自舉電源、保護電路等構(gòu)成，共22個引腳，各腳功能見表1。

IPM01由兩組電源供電: 一組是310V主電源，為IPM內(nèi)部IGBT橋路供電，由10、12腳輸入;另一組是外機開關(guān)電源產(chǎn)生的15V電源，一路從IPM01的21腳送入，為內(nèi)部驅(qū)動電路供電;另一路通過R122-R124、D169-D171、CE12-CE14、C83-C85和IPM內(nèi)部電路自舉升壓電路，為IPMO1內(nèi)的上半橋臂的驅(qū)動電路供電。IC01的28腳-30腳輸出三路上橋臂驅(qū)動信號，加到IPM01的13腳-15腳，25腳-27腳輸出三路下橋臂驅(qū)動信號，加到IPM01的16腳-18腳。經(jīng)IPM01內(nèi)部的驅(qū)動電路放大后，從IPM01的2、5、8腳輸出相位差120的脈沖電壓，加到壓縮機U、V、W端子上。
為了更好地控制壓縮機的工作狀態(tài)，IC01外接IPM01缺相、電壓異常、過流及IPM模塊保護電路，如圖2所示。

1.1過流檢測電路
由IPM01、IC5、IC01等組成，該電路檢測直流(300V)母線電流，取樣電阻設置在IPM01芯片內(nèi)部。當壓縮機電機繞組短路、IPM01內(nèi)IGBT擊穿等故障發(fā)生時，直流母線電流劇增，IPM01的20腳輸出ISO信號，經(jīng)IC05比較放大后，加到IC01的10腳，此時IC01關(guān)斷25腳-30腳驅(qū)動信號輸出，讓壓縮機停轉(zhuǎn)，起過流保護作用;同時發(fā)出故障報警信號，此時室外機電路板上三只LED燈以“亮-閃-滅”顯示，室內(nèi)機屏顯故障代碼“8”。
1.2 15V供電異常檢測電路
為防止15V供電異常給IPM01驅(qū)動電路造成損害，該機設置了15V電源電壓異常保護電路。R147、R105、R104、R109、R130對15V分壓取樣，經(jīng)R44限流后送至IC101的6腳。D167、D168、D172為限幅二極管。當15V電壓超出設定閾值時，整機進入保護狀態(tài)，同時室外機電路板上三只LED燈以“亮-亮-滅”顯示，室內(nèi)機屏顯故障代碼“6”。
提示:部分海信直流變頻空調(diào)還設置有310V主電源采樣檢測電路，當310V供電異常時，會保護停機并顯示故障代碼。
1.3缺相保護電路
該電路又稱“壓縮機電機轉(zhuǎn)子位置檢測電路”。該空調(diào)采用相電壓檢測方式，U、V、W三相位置信號經(jīng)R144-R146、R141-R143、R101-R103與R106-R108、R133-R131分壓取樣，再經(jīng)R116-R118限流后送到IC08的9、5、7腳(同相輸入端)，與8、4、6腳(反相輸入端)所加基準電壓進行比較，然后從14、2、1腳輸出，再經(jīng)R110-R112加到IC01的1、64、63腳。若IC01未收到某路供電相位信號，則電路進入保護狀態(tài)，此時外機LED燈以“閃一閃-滅”或“閃-滅~閃”顯示，室內(nèi)機屏顯故障代碼“18”或“19”。
1.4 PM模塊異常保護
該保護電路設在IPM01模塊內(nèi)部，當IPM01溫度過高、工作電流過大、電源電壓過高或過低時，其內(nèi)部保護電路動作，從19腳輸出保護信號經(jīng)R8加到IC01的35腳，整機進入保護狀態(tài)，此時外機電路板上三只LED燈以“滅-閃-滅”顯示，室內(nèi)機屏顯故障代碼“S"。
2、IPM檢測與更換
2.1 PM(板)故障快速判斷IPM工作異常會導致壓縮機***動，其快速判斷方法如圖3所示。

簡單地說，在壓縮機停轉(zhuǎn)3min后，待制冷循環(huán)系統(tǒng)管路壓力平衡后，可按一下應急開關(guān)(或遙控器啟動):
(1)若壓縮機不啟動，且IPM散熱器也不熱，即可判斷IPM電路板有故障;
(2)若壓縮機能啟動，或因IPM散熱器過熱，經(jīng)30min降溫后能啟動，如保護電路不再頻繁動作，說明是保護電路正常的保護動作;
(3)若壓縮機啟動后，頻繁保護停機，可能有三個原因:一是IPM散熱器很熱，一般是室外風機有故障未工作，或者通風散熱不良;二是更換室外機電路板恢復正常，說明室外機電路板有故障;三是檢查整流橋堆、濾波電感及電容，若都正常，可確定IPM電路板有故障。
2.2 IPM的檢測
在檢修IPM模塊前，測IPM01的10.12腳或cN007、CN006(見圖2)插件"P"、“N"(有的“+”、“-”)有無260V-310V直流電壓，若無則為整流濾波電路有故障。如有310V直流電壓，而U.V、W三相間無低于220V的直流電壓，在IC01的30-25腳輸出的驅(qū)動信號正常情況下，基本上可以判斷IPM模塊有故障。
(1)檢測IPM輸出端子電阻。用指針式萬用表RX100Ω擋，紅筆接P端或黑筆接N端，另一只表筆分別接u、V、W端，阻值應約為500Ω~1000Ω，且相同。若其中一相與其他兩相不同，則IPM損壞;紅筆接N端或黑筆接P端，另一只表筆分別接U、V、W端，電阻值均應為無窮大。如果采用數(shù)字萬用表測量，則紅、黑表筆的接法正好與指針式萬用表的接法相反。
(2)檢測U、V、W輸出電壓。用萬用表直流電壓擋，測U、V、W任意兩相間的直流電壓應在oV-180V，且相等，否則IPM損壞。
(3 )檢測變頻壓縮機相間電阻。變頻壓縮機采用星形(Y )接法，兩相繞組間的電阻很小(一般為1.5Ω-2.5Ω)，用萬用表測量電阻很難準確判斷其是否正常，可利用三個功率相同的白熾燈泡按星形連接，用來代替壓縮機電機進行試驗，進一步判斷故障在壓縮機還是IPM模塊。
(4)濾濾電容的檢測。變頻空調(diào)整流橋堆的電流很大(一般為20A-30A)，濾波電容的容量也很大(一般在1500uF-3000uF之間)。如果濾波電容容量減小，很容易燒毀IPM模塊。由于萬用表電阻擋不能準確檢測電容容量，所以多采用替換法。在檢修前，應用大功率電阻或燈泡并接在濾波電容兩極進行放電，以確保檢修安全。
2.3 IPM模塊的更換
首先應弄清IPM模塊的接線插口。任何IPM模塊都有P、N、U、V、W端口及10芯、11芯連接排。其中，"P”(或“+" )連接直流主電源(310V)正極;"N"(或“-”)連接直流主電源負極;"U、V、W”為壓縮機供電線，須對應連接;“10 芯連接排”是模塊控制信號線，在插接前應該確認各線功能是否一致;“11芯連接排”是模塊驅(qū)動電源，對于開關(guān)電源與IPM模塊組裝在一起的空調(diào)電路板 ，就沒有該接口，但有+12V和+5V輸出端。注意事項:(1)在拆卸模塊前，一定要做好記號，以便連接時一一對應。P、N、U、V、W線接錯，上電開機會損壞模塊。
(2)便換模塊時，切不可將新模塊接近磁性物體，特別是不要接觸信號端子的插口，否則易導致模塊元件損壞。
(3)只有在確保驅(qū)動電路正常的前提下，才能更換模塊。
(4)更換模塊前，要檢查驅(qū)動電路和保護電路是否正常。驅(qū)動電路正常的標準是六路觸發(fā)電壓兩兩相同。若保護電路失靈，新?lián)Q的模塊可能再次損壞。
3、故障檢修
例1:一臺海信KFR-6OLW/27ZBP直流變頻空調(diào)器，內(nèi)機工作基本正常，壓縮機不啟動。打開外機外殼，外機電路板上三個狀態(tài)指示燈的發(fā)光狀態(tài)是“閃-閃-滅”，按遙控器“傳感器”切換鍵4次進行自診斷，內(nèi)機面板屏顯故障代碼“18"。分析檢修:.上電，測量IPM01的10腳有+310V電壓(見圖1)，21腳有+15V電壓，IC5的8腳+5V電壓也正常(見圖2)，說明供電電路無故障。再檢測通信電路(SI或N線)有8V-23V左右跳變電壓，表明內(nèi)外機通信基本正常。測量外機CPU的25腳-30腳(六路PWM橋臂驅(qū)動信號輸出)電壓，均約為2.5V，但-兩分鐘后就消失了，并且停機保護，此時測量模塊IPM01的1、4、7腳電壓，其中4腳電壓偏低，只有10.2V，其他兩腳電壓為15V。 檢查4腳外接元件，發(fā)現(xiàn)CE13漏電，更換CE13后故障排除。
例2:一臺海信KFR-35GW/77VZBP直流變頻空調(diào)，開機后內(nèi)機顯示正常，但不出風，外機不工作。外機電路板上三只LED指示燈發(fā)光狀態(tài)為“閃-滅-閃”。啟動自診斷功能，內(nèi)機屏顯故障代碼“19"(含義是壓縮機失步保護)。分析檢修:在強制運轉(zhuǎn)期間，快速測量IC08的8.4、6腳的電壓均為0.35V，9.5.7腳(同相端輸入端)的電壓約為3.3V，但IC01的1、63腳輸入電壓為4.7V，64腳為0.2V，這說明IC08的2、4、5腳內(nèi)部比較器不良。更換IC08后試機，故障排除。
例3:一臺海信KFR-40GW/77VZBP直流變頻空調(diào)，每次開機10min- 15min后保護停機，外機電路板指示燈發(fā)光狀態(tài)為“滅-亮-滅”。用遙控器啟動故障自診斷功能，內(nèi)機屏顯故障代碼“5”。分析檢修:故障代碼“5”提示IPM模塊工作異常。在保護時測量IPM01 ( 圖2)19腳電壓為0.18V(正常值為4.6V)， 說明IPM01內(nèi)部保護電路動作，并且手摸IPM01很熱。檢查發(fā)現(xiàn)IPM01散熱片已松脫，導致模塊散熱不良保護停機。重新安裝固定后通電試機，故障排除。
另有一同型號的直流變頻空調(diào)， 故障現(xiàn)象及內(nèi)、外機故障代碼也和本例相同。測得IC01的35腳電壓為0.7V，但IPM01的19腳電壓為4.2V。經(jīng)查，IC01的35腳外接銅箔上有油污，造成該處線路對地漏電。擦除油污并烘干，通電試機，故障拉拉排除。
例4:一臺海信KFR-50LW/27ZBP直流變頻空調(diào)，開機工作15min左右外機停機。外機工作狀態(tài)指示燈發(fā)光狀態(tài)是“亮-閃-滅”，啟動自診斷功能，內(nèi)機屏顯故障代碼“8”。分析檢修:故障代碼“8"表示直流母線過電流。檢查過流檢測電路，IC5(見圖2)及其外圍元件均正常，但發(fā)現(xiàn)限流保護二極管D173軟擊穿，將其換新后試機，故障排除。
例5:一臺海信KFR-60LW/88FZBPC直流變頻空調(diào)，開機后內(nèi)外機都能啟動工作，經(jīng)5min-10min外機停止工作，壓縮機停轉(zhuǎn)。外機LED燈發(fā)光狀態(tài)為“亮一閃-滅”，查詢內(nèi)機顯示直流母線過流，內(nèi)機屏顯故障代碼“8”。

分析檢修:該空調(diào)IPM變頻塊型號為PS21246-AP(IC2)，母線電流檢測電路如圖4所示。電流取樣電阻由兩只0.015Ω的電阻R1和R56并聯(lián)組成，接在模塊IC2的26腳(N輸入端)和地之間，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。檢查放大器IC1及其外圍元件，發(fā)現(xiàn)取樣電阻R1一引腳脫焊。R1開焊后，取樣電阻總阻值增大一倍，導致IC5執(zhí)行過流保護。補焊R1后試機，故障排除。

例6:一臺海信KFR-26GW/11BP變頻空調(diào)，制冷開機后室內(nèi)機運轉(zhuǎn)正常，室外機也能啟動，但壓縮機運轉(zhuǎn)不到Imin就停止，此時外機電路板指示燈“亮-亮-滅”，用遙控器查詢故障代碼，內(nèi)機LCD屏顯故障代碼“6”。分析檢修:故障代碼“6”表示供電異常。該空調(diào)電壓檢測電路如圖5所示，電壓信號取自整流濾波后的310V直流電壓，經(jīng)R2、R7、R6與R12分壓取樣后，再經(jīng)R15限流和C28高頻消噪后，送到外機微處理器IC5的12腳。上電，測得室外機整流橋堆輸入交流電壓為220V，整流濾波后加到IPM模塊IC222腳(P)、26腳(N)間的電壓為308V，說明供電正常;測IC5的12腳電壓為3.82V(正常值為2.84V)，明顯偏高。檢查分壓電阻，發(fā)現(xiàn)R12阻值偏大。更換R12后試機，故障排除。

例7:一臺海信KFR-26GW/27ZBP直流變頻空調(diào)，剛開機時內(nèi)、外機均能啟動工作，2min- 4min后外機停止工作，外機板LED發(fā)光狀態(tài)為“滅-亮-滅”，內(nèi)機屏顯IPM模塊異常保護代碼“5”。分析檢修:該機采用的功率模塊IPM01的型號為PM20C060，模塊異常信號從15腳輸出(低電平保護信號)，經(jīng)光電耦合后加至微處理器IC301的22腳，如圖6所示。在保護狀態(tài)時測得IPM01的15腳電壓為4.5V，說明IPMO1未輸出工作異常保護信號，問題可能出在保護信號傳輸電路中。經(jīng)查10芯連線排CZ110時，發(fā)現(xiàn)其⑧腳連線折斷。更換連線后試機，故障排除。