时间:2025-10-01 23:26 / 来源:未知
原油外运经受了考验电解电容增加放电工装：跟着科技的飞速起色，电器配置的利用越来越寻常，成效也越来越宏大，体积也越来越小，导致了对电源模块央求正在延续扩展。开合芯片正在行使中失效，经领悟为电道安排自身差，导致开合芯片失效。本文通过扩展放电与限流贴片电阻，对电道安排优化更改，使电道职责
当代电子配置对电源模块的职责效果、体积以及安然央求等技艺本能目标央求越来越高，开合电源电道依靠优越的本能正在电子配置中取得了寻常的行使。开合芯片行动开合电源电道的主要构成器件，肯定了开合电源的质料。开合芯片正在各类配置电源模块、以及家用电器均有利用。跟着开合电源电道的大方利用，售后失效驾驭因为中因开合芯片导致的失效也是逐年呈上升趋向，每年因开合芯片失效导致驾驭器失效的维修本钱也正在延续上升。
2020 年 7 月中邦度用空调新能效尺度揭橥，新能效推行对环球能效组织趋向的影响成为大师合心的主题。从新推行的能效组织来看，改日新 1 级和新 3 级能效空调产物将是墟市主导，加倍是新 1 级能效，估计墟市份额还将接续增加。变频空调开合电源电道利用开合芯片正在实质应运中展现众单失效，吃紧影响产物利用牢靠性，此题目急需举行领悟探索处置。本文重心探索 PI 厂家开合芯片的牢靠性及其失效机理，通过售后失效数据搜集，对其举行专项优化整改。
现正在墟市利用的主流开合芯片厂家重要有美邦的 PI 与 ON（安森美），以及日本的 SK。因其三个厂家开合芯片牢靠性高、电道安排成熟、行使领域广等特性，正在开合电源电道中取得多量量利用。开合芯片从 2014 年起源延续多量量利用此后，售后失效数目也正在成倍增进。统计 2019 年开合芯片售后失效数据，睹下外 1，重要是 PI 厂家失效，占比总失效数 73.8%，挫折率高达 262PPM。ON 与 SK 厂家失效占比拟少，挫折率相对较低，通过数据显示 PI 厂家开合芯片失效加倍卓绝。
统计 PI 厂家开合芯片售后失效数据，迩来两年展现失效增加，一经有 300 众单，重要失效 3 脚及弱电侧对地值小或短道。简直失效统计数据睹下外 2。
开合电源是电源模块起色的根蒂，是电源起色的趋向，选用功率半导体元器件行动软启动开合，使用晶体管的占空比完毕电道的导通和合断，以便对输出完毕正在差异职责下的太平调剂输出。
开合电源电道由 DC-DC 转换器，驱动器，信号源，比拟放大器，负载等构成，图 1 是它的根本组织框图。开合电源差异于凡是工频变压器电源，重要是通过正在低级绕组回道中串入开合管，通过高频可调占空比地开合，从而使加正在低级绕组两头的 HVDC 正在电道中变成脉冲转折的电流，将能量通过磁芯传至次级绕组，再通过半波整流和滤波，配合电压、电流反应，最终变成咱们所须要的低压直流电源。
PI厂家TOP264（编码：7）与TOP267（编码：36008024）开合芯片引脚排布均一样，管脚成效形容一样，只是其功率纷歧律。各引脚外观图如图 2 所示。 PI 厂家 TOP264-271 系列开合芯片各管脚界说形容，睹下外 3。
开合电源电道安排是一个完善的闭环电道，单个器件失效要从统统电道领悟。展现开合电源芯片失效有不妨是芯片自身题目，或者电道安排存正在题目以及展现磁饱和。开合电源磁饱和与开合电源电道中器件配合有直接相合，开合电源芯片、高频变压器、输入电源、行使境况、测试进程等都是影响开合电源牢靠性合头题目。平常磁饱和会导致芯片漏极形成刹时过压冲锋从而击穿 芯片，重要显露为芯片外观销毁及炸裂，本次展现的失效形式与此有所差异，针对形成疑义举行领悟验证。
对失效主板检测芯片 3 脚对地短道，3、4 脚短道，失效主板调动芯片测试寻常，芯片集合正在弱电侧失效，强电侧 MOSFET 没有击穿失效及受损气象。失效样品引脚 I-V 性格弧线 脚对芯片源极短道，其余引脚性格无特殊。
考核内部组织，睹图 4，对不良品举行 X-RAY 透视显示不良品焊线寻常、弧度寻常，通过考核未发明组织性特殊。
取此中 5 个 挫折样品举行开封考核内部组织，睹图 5 所示，能够看到内部晶片有大面积过电销毁的印迹，未睹产物晶元成立不良。
领悟结果：对 PI 厂家失效芯片领悟，确认芯片无成立不良，为过电导致内部晶片毁伤。
过载测试漏极刹时开通电流峰值，通电 50 次测试最大电流峰值 1.8 A。太平后均匀电流值约 900 mA，通电 50 次测试均匀电流值正在 800 mA-1.2 A。测试波形如图 6 所示。
领悟结果：进程对失效主板举行整机领悟验证及过载波形领悟测试确定电源芯片失效非磁饱和题目导致。实质开合电源漏极耐压安排余量宽裕。具体测试开通刹时漏极峰值电流小于安排值 60%。
进程对芯片弱电脚举行 ESD 测试确定芯片 ESD 极限秤谌均赶上 10 kV，归纳评估非芯片 ESD 等第低。PI 厂家开合芯片售后失效分体机主板集合正在 3 脚失效题目做 ESD 测试，施加最高电压 10 000 V，主板只展现芯片短暂复位，主板无失效，测试确认 ESD 放电回道安排合理，没有展现正在光耦相近有放电气象，放电是正在 K1K2 继电器地方。目前厂内重要利用 36008024 TOP267VG 和 7 TOP264VG2 款开合芯片，此中 TOP267VG 型号芯片重要利用正在柜内机以及商用 机主板上，TOP264VG 型号芯片重要利用正在分体内机主板上，从售后失效数据看这 2 款芯片均有失效，且集合正在第 3 脚，此中 TOP264VG 型号芯片失效最为卓绝。
2 款芯片正在电道安排上均正在芯片 4 脚频率引脚 (F) 与 6 脚漏极引脚 (D) 之间开有避火槽，合适驾驭器安排典范，简直睹图 7。比较目前班组临蓐分体机主板（1），开合电源芯片 TOP264VG 第 3 脚进程 J2 跳线 脚上，无防护元件，电道安排上存正在缺陷。柜机主板（5）开合电源芯片第 3 脚有 C76 片状电容 104 K/50 V 防护。
从临蓐进程排查状况看，此中 450 V/150 µF 电解电容正在未利用放电板放电前残留电压较高正在 3 V 驾驭，450 V/47 µF 电解电容残留电压较低，临蓐进程已均利用放电板放电后举行插装。成效主动测试均自带有放电电道，测试后电解电容残留电压低于芯片安然电压 3 V。
对 PCB 板安排电道核查，睹图 8 所示，发明有三处点隔断较短，有短道隐患，简直如下。
（1）ESD 放电回道最小间距点放电击穿题目，次级供电电道与开合芯片信号反应电道测试点隔断很近。
（3）光耦输出级短道隐患，自插光耦须要贯注测试不行展现 3.4 脚短道隐患，光耦输出级短道开合芯片弱电失效概率很高。
图 9 所示测试植针点散布图，经查此 3 个地方领域内未植针，不存正在短道隐患。FCT 测试工装正在开合电源电道上无定点，不存正在探针短道导致开合电源芯片失效隐患。
利用示波器对 5 主板 C126 电容举行验证，正在电容接上放电回道正在 640 ms 内电压从 15 V 放到 0 V，睹图 10；不接放电回道，正在 17 分钟电压另有 9 V 以上（开合芯片 36008024 驾驭接脚电压领域：-0.3 V— 9 V），睹图 11。
（1）电容两脚接上放电回道，测试完毕后正在640 ms 内电压从 15 V 放到 0 V。
（2）电容两脚不接自然放电，正在 17 分钟还没有降到芯片的安然电压 9 V 内。
领悟结果：排查测试进程测试点散布未发明显着测试点短道隐患，测试工装对驾驭器测试无完后，反应光耦两头合上，正在不接放电回道状况下 C126 反应端电解电容放电很慢，17 分钟都没低重到 9 V，电容长久带电存正在很大隐患。
结论：领悟开合芯片失效为过电毁伤失效，非开合芯片自身特殊。驾驭器测试完后反应端电容不行有用放电，电容部放正在流水线或是人接触等要素会导致电容放电损坏开合芯片弱电引脚，导致开合电源芯片内部晶圆软毁伤。领悟此次开合电源开合芯片失效为安排缺陷导致，为行使电道安排不对理，没有对电解电容有用放电。
电解电容扩展放电工装，对驾驭器开合芯片电源电道次级输出供电光耦电道 47 µF 电容（5 主板对应是 C126）扩展放电措置，睹图 12，验证放电效益明显。此种放片子响测试效果，且放电工装与放电部点损坏短道也会导致开合芯片失效，不行有用监控，只可行动且则举措。
开合芯片集合正在弱电侧驾驭端失效，弱电侧失效无数跟主板线道安排走线及进程 ESD、进程测试放电照料存正在很大相合，分体机中 PI 的开合芯片电道安排存正在亏折，正在主板测试完，光耦输出级处于开道状况，电解电容积储电量是没有负载回道举行泯灭，即使进程照料不妥很容易展现操作、周转等特殊要素导致芯片过电毁伤。依照合系电道领悟，模仿正在光耦供电电道 C502 电解电容（如图 13）两头并联 20 kΩ 片状电阻放电，以便能更好敏捷泯灭电解电容积储的电量，结果显示积储电量 4 秒内工夫泯灭完毕，放电效益明显。
TOP264 开合芯片正在光耦输出端电解电容扩展 20 kΩ放电电阻，测试电容放电状况。加上 R23（20 K）放电工夫约 4 秒。
去掉电道 R23 放电电阻，2 单挫折板未扩展 20 kΩ 放电电阻，测试光耦输出端电解电容放电状况，放电工夫赶上 5 分钟，单个驾驭器从测试到打包完毕正在 2 分钟内，主板向来临蓐进程后工序向来带电。
因为 2019 年 PI 厂家的 TOP264 电源芯片正在售后挫折率较高，针对失效点重要集合于 3 脚对地短道题目，从安排根本扩展了 20 kΩ 放电电阻，整改后失效大幅度低重，但仍旧有失效。实质众次模仿验证进程测试完毕后，丈量开合芯片线 所示，测试后放电未发明特殊状况。
进程对电道领悟探索，发明放电只是一局限，当外部有比拟大的浪涌电压与展现刹时短道放电，将直接到开合芯片 3 脚驾驭端，此电压短工夫内有毁伤 3 脚的隐患。探索发明正在开合电源芯片 3 脚对地扩展 100 Ω限流电阻（R74），睹图 17 所示，能够有用起到限流感化，且可缩短放电工夫。通过模仿空载上电验证，电道优化后放电工夫省略到 3 秒，且当外部有浪涌电压时此电阻能够有用泄放。
本次售后展现开合芯片失效，经众方面领悟验证得出非芯片自身展现特殊，属于开合电源电道电道安排缺陷，正在电道安排开拓时未能有用探讨测试开合电源放电安排，电道安排缺陷评估不敷裕导致实质行使展现失效。整改通过优化电道安排，正在电容端扩展 20 kΩ 放电电阻，正在 3 脚扩展 100 Ω 放电电阻。整改后电道进程实质试验验证确定能够有用处置题目，实质行使效益明显，开合芯片失效大幅度省略。
[4] 项永金,崔斌,等.POWER开合电源芯片行使静电毁伤失效牢靠性探索与提拔[J].电子产物天下.2018(11):68-70.