元器件特性分析目的

開(kāi)關(guān)電源中常用的功率半導(dǎo)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(dǎo)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(jié)溫降額。如果元器件的工作狀態(tài)不超過(guò)供應(yīng)商提供的規(guī)格書上的指標(biāo)。那么可以實(shí)現(xiàn)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(guò)度的降額會(huì)使器件的正常特性發(fā)生變化，甚至有可能找不到滿足產(chǎn)品或電路功能要求的元器件, 過(guò)度的降額還可能引入元器件的失效機(jī)理，或?qū)е略骷?shù)量不必要的增加，結(jié)果反而讓設(shè)備的可靠性下降，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的重量、體積和成本增加。因此對(duì)元器件特性的分析，就成為平衡性價(jià)比的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

元器件特性分析內(nèi)容

電壓應(yīng)力測(cè)試，電流應(yīng)力測(cè)試，溫度應(yīng)力測(cè)試，開(kāi)關(guān)損耗，高頻器件測(cè)試。

應(yīng)力測(cè)試（1）元器件應(yīng)力測(cè)試

測(cè)試項(xiàng)目：

測(cè)試功率半導(dǎo)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(dá)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(yīng)力的測(cè)試，主要測(cè)試在動(dòng)態(tài)情況下的電壓應(yīng)力, 具體的測(cè)試條件如下：

（1）輸入電壓為最高電壓，分別測(cè)試輸出空載、滿載、限流狀態(tài)等情況下器件的電壓應(yīng)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(jìn)行以上測(cè)試。記錄測(cè)試的最大應(yīng)力，記錄超標(biāo)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(cè)試輸出空載、滿載、限流等狀態(tài)下，器件的電壓應(yīng)力。

應(yīng)力測(cè)試（2）開(kāi)關(guān)器件測(cè)量共模影響

觀測(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vgs 波形時(shí)，由于高端臂共模電壓較高，共模干擾會(huì)影響Vgs 真實(shí)波形的觀測(cè)。嚴(yán)重的情況下，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試的Vgs 超標(biāo)，測(cè)試無(wú)法通過(guò)。我們可以通過(guò)如下方法檢測(cè)高臂端共模干擾情況：CMRR 的影響會(huì)表現(xiàn)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(yīng)力測(cè)試（3）歷史儲(chǔ)存的應(yīng)用

在工程師做器件應(yīng)力測(cè)試時(shí)，需要隨時(shí)調(diào)整負(fù)載的情況下同時(shí)不斷調(diào)高示波器的觸發(fā)電平，以捕捉不斷升高的Vds和Id。利用示波器的歷史存儲(chǔ)功能，無(wú)需隨時(shí)調(diào)整觸發(fā)電平，示波器可以自動(dòng)將已觸發(fā)的波形保留在歷史內(nèi)存中。

分析時(shí)，只需打開(kāi)歷史功能菜單，將所有的開(kāi)關(guān)波形疊加顯示，就能夠清楚觀測(cè)到最高的尖峰、使用歷史統(tǒng)計(jì)功能，可以一次性將每一屏的Max、Min等數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)量統(tǒng)計(jì)并以列表方式顯示，方便工程師迅速查詢到最大應(yīng)力水平。在保存波形數(shù)據(jù)時(shí)，選擇保存歷史存儲(chǔ)波形，可以將不用工況下應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)保存在一個(gè)文件里面，方便后期分析查找。

應(yīng)力測(cè)試（4）高電壓強(qiáng)干擾環(huán)境下的溫度測(cè)試

開(kāi)關(guān)電源元器件溫度應(yīng)力測(cè)試由于需要在電源正常工作狀態(tài)下測(cè)試功率元器件、變壓器線圈、電容鋁殼、IC的溫升，經(jīng)常會(huì)發(fā)生測(cè)試點(diǎn)漏電，導(dǎo)致高壓通過(guò)TC線直接串入儀器內(nèi)部。某些品牌儀器由于耐壓不足，出現(xiàn)溫度錯(cuò)誤、儀器電擊損壞等現(xiàn)象。需要測(cè)溫儀器具有較高的耐壓和測(cè)量精度，并可以應(yīng)對(duì)溫度應(yīng)力測(cè)試中惡劣的電磁環(huán)境。