开关电源的功率器件电压电流应力测试的指导

开关电源的功率器件电压电流应力测试的指导

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最近领导让给新人整理的关于开关电源的功率器件电压电流应力测试的指导，还望各位大侠指点一二

1.指导书说明

本指导书是对电源产品内部关键器件的电压，电流应力测试的说明，包括：测试项目、测试条件、测试方法、测试步骤以及判定标准及注意事项。

2. 测试说明.测试条件

1.输入电压：规格范围之最小、最大。

2.输出负载：空载（或者最小负载）和满载。

3.输出电压：额定。

4.环境温度：常温环境下。

测试器件

电源的关键器件应包含以下种类但不限于下列内容：输入整流桥、主开关管、输出整流管、输出续流管、钳位管、辅助电源开关管、辅助电源输出整流二极管、大电解电容的纹波电流和电压等。

测试项目

1.测试器件在下列条件下的应力波形（电流应力波形和电压应力波形）：

a器件在产品正常工作时的应力波形；

b器件在产品输入上、下电时的应力波形；（各种开关机方式）

c器件在产品输出负载阶跃时的应力波形；

d器件在产品输出短路保护及撤除后的应力波形；（测试点在输出端口用空开进行）

e器件在产品输出过流保护时的应力波形；

f器件在产品输入欠压和过压保护前和保护后恢复时的波形；

g器件在产品输出过压保护时的波形；

具体见附件表格：

1.MOS管的识别

插件式MOS管，三个脚，正面正对自己，从左到右依次是GDS

贴片式MOS管，八个脚，正面正对自己，左下角有一个小圆点，从小圆点向右的三个管脚是S,第四个脚是G,剩余对面的四个脚是D

见下图：

2.二极管的识别

两个引脚的，有灰色线的一端是阴极，另一端为阳极。

见下图：

3.整流桥的识别

正面正对自己，本体上有缺口的一端是1脚，从左向右依次是2，3，4脚。

见下图：

4.芯片的识别

正面正对自己，左下角有个小圆点，下面的从左向右依次是管脚顺次，之后是右上角，再从右向左依次是管脚顺序

见下图：

1.MOS管

电压应力测试

如测试MOS管，示波器的地线夹必须加在MOS管的源S极，测试头夹在MOS 管的栅极G或漏极D，不得加反，所测的波形即为MOS管栅—源（即G—S）波形或漏—源（即D—S）波形；

电流应力测试

如测试MOS管，则需要测试MOS管漏极D或者栅极S中的电流，一般测试漏极D的电流。

2.二极管

电压应力测试

如测试二极管，则是测试二极管的反向电压，即，示波器的地线夹必须加在二极管的阳极，测试头夹在二极管的阴极。

电流应力测试

如测试二极管，则测试流过二极管的电流即可。

3.整流桥

电压应力测试

如测试整流桥，则测试1,4脚之间的电压，示波器的地线夹必须加在4脚，测试头夹在1脚。

电流应力测试

如测试整流桥，则测试流过2脚或者3脚之间的电流。

5.芯片

芯片一般只测试电压应力，就是测试Vcc对地的电压，一般芯片的Vcc会通过一个陶瓷电容接地，所以只要测试电容两端的电压即可。

6.电解电容

电容一般只测试输入输出电容，电压应力就是测试电容两端的电压。

电解电容有时会测试纹波电流，这时应注意电流上的耦合方式和测试上述器件不同，测试其他器件的电流应力时，电流探头的耦合方式是直流，测试电解电容的纹波电流时，电流的耦合方式是交流。以下是电解电容纹波电流的测试条件及测试项。

电解电容的最大额定纹波值是规格书中查到的，是由电容的耐压，容值，尺寸及频率确定的。

注：输入电容的频率一般是120HZ左右，对应的纹波电流的周期是10mS左右；输出电容的频率一般在100KHZ左右，对应的纹波电流周期是10uS左右。

1.示波器的设置：

1).对于各个通道的设置：

耦合方式：直流

带宽：全带宽

终端：电压应力，匹配阻抗是1M欧,电流应力是50欧

2).对于波形数据采集（acquisition）设置：

峰值检测，采样长度5M

注：使用电流时，若是测试除电解电容外的其他器件，电流上的耦合方式是直流，只有在测试电解电容的纹波电流时，电流上的耦合方式是交流

2.示波器测试过程需注意问题

1）波形幅度应在显示屏的50%～100%之间，具体看实际要求调节相应的档位。2）波形幅值超出示波器的显示屏，就必须将通道的偏置打开，视具体情况合理的设置偏置值。

3.探头的使用

1）测试电压应力时，对于管子的耐压值超出500V的，应使用差分探头，另外对于原边的不接地的管子，最好也使用差分探头。

2）测试电流应力时，注意衰减系数的选择，在不超出量程的情况下，衰减系数越小，测试值越准确。

4.测试问题分析

1.稳态测试

1.稳态判定标准：稳态时器件平台降额度不超过80%，尖刺降额度不超过100%；例：MOS管的规格是Vds=600V,Vgs=±30V,如下两种图，若是测量出的是图一，那就可以直接读数Vds=470V,不超480V；若是图二，直接读数570V明显超过480V，这是就需要把光标打出来，手动测量，器件的平台值是440V

2.瞬态测试

1）瞬态时器件降额度不超过100%.

（注：华为要求，针对mosfet器件，瞬态尖刺≤20nS的按不超过额定最大值的110%判定）

实验过程中经常会出现尖刺超出100%，但是超的又不太多的情况，这时首先要查找自己测试方法的问题，可以按照以下几个方面来排查：

1.单通道测试：对于MOS管，我们一般是Vds和Vgs同时测量，这时可以先

将一个探头去掉，只看一个通道，排除是否是两个探头互相干扰。

2.引线的长短：这个最好在测试之前，就尽可能的缩短引线。

3.示波器幅值设置不当：这就是要把测试波形尽量展开的原因，因为示波器

幅值越小，测试值越精确。

4.探头的摆放位置：这个主要是在使用差分探头时会明显一些，探头最好不

要横跨在模块上。

VDS

vgs

V sence{ Vsence为一般PWM IC的Current Sense,}输出肖特基两端波形：

吸收回路RCD的C两端波形：

输出纹波：