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      橫河電源開發測試解決方案(三)


        來源: 橫河測試測量 時間:2021-02-27 編輯:清風
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      元器件特性分析目的


      開關電源中常用的功率半導體器件主要包括:DC-DC 的主功率管(MOSFET/IGBT)、輸出整流二極管、PFC 的主功率管、PFC 的整流二極管、PFC 的夸接二極管等。這些功率半導體器件的正確使用是電源可靠性的重要保證,為保證功率器件的合理使用,需要考慮合理的電流、電壓降額和結溫降額。如果元器件的工作狀態不超過供應商提供的規格書上的指標。那么可以實現全壽命工作。


      降額可以有效地提高零件的使用可靠性,但降額是有限度的。過度的降額會使器件的正常特性發生變化,甚至有可能找不到滿足產品或電路功能要求的元器件, 過度的降額還可能引入元器件的失效機理,或導致元器件數量不必要的增加,結果反而讓設備的可靠性下降,也會導致產品的重量、體積和成本增加。因此對元器件特性的分析,就成為平衡性價比的關鍵環節。


      元器件特性分析內容


      電壓應力測試,電流應力測試,溫度應力測試,開關損耗,高頻器件測試。


      應力測試(1)元器件應力測試


      測試項目:

      測試功率半導體器件在最惡劣條件下的Vds電壓波形,確定最高電壓和最大尖峰電壓。由于Vds的電壓比較高,而且最大的電壓尖峰的頻率能夠達到30-40MHz,因此盡量選擇帶寬50MHz以上的高壓差分探頭,以保證采集波形高頻部分不失真。



      電壓應力的測試,主要測試在動態情況下的電壓應力, 具體的測試條件如下:


      (1)輸入電壓為最高電壓,分別測試輸出空載、滿載、限流狀態等情況下器件的電壓應力。改變輸入電壓,在最低輸入電壓和額定輸入電壓下重新進行以上測試。記錄測試的最大應力,記錄超標的電壓波形。

      (2)輸入電壓在最大電壓和最小電壓之間跳變,分別測試輸出空載、滿載、限流等狀態下,器件的電壓應力。


      應力測試(2)開關器件測量共模影響



      觀測驅動信號Vgs 波形時,由于高端臂共模電壓較高,共模干擾會影響Vgs 真實波形的觀測。嚴重的情況下,會導致測試的Vgs 超標,測試無法通過。我們可以通過如下方法檢測高臂端共模干擾情況:CMRR 的影響會表現在高臂端,為了抑制高臂端(S 極)的共模干擾,盡量采用更高共模抑制比的差分探頭。




      應力測試(3)歷史儲存的應用


      在工程師做器件應力測試時,需要隨時調整負載的情況下同時不斷調高示波器的觸發電平,以捕捉不斷升高的Vds和Id。利用示波器的歷史存儲功能,無需隨時調整觸發電平,示波器可以自動將已觸發的波形保留在歷史內存中。


      分析時,只需打開歷史功能菜單,將所有的開關波形疊加顯示,就能夠清楚觀測到最高的尖峰、使用歷史統計功能,可以一次性將每一屏的Max、Min等數據自動測量統計并以列表方式顯示,方便工程師迅速查詢到最大應力水平。在保存波形數據時,選擇保存歷史存儲波形,可以將不用工況下應力測試數據保存在一個文件里面,方便后期分析查找。



      應力測試(4)高電壓強干擾環境下的溫度測試


      開關電源元器件溫度應力測試由于需要在電源正常工作狀態下測試功率元器件、變壓器線圈、電容鋁殼、IC的溫升,經常會發生測試點漏電,導致高壓通過TC線直接串入儀器內部。某些品牌儀器由于耐壓不足,出現溫度錯誤、儀器電擊損壞等現象。需要測溫儀器具有較高的耐壓和測量精度,并可以應對溫度應力測試中惡劣的電磁環境。



      關鍵詞:橫河 電源開發測試 解決方案    瀏覽量:20451

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