元器件特性分析目的

開關(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)不超過供應(yīng)商提供的規(guī)格書上的指標(biāo)。那么可以實現(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。過度的降額會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, 過度的降額還可能引入元器件的失效機理，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，也會導(dǎo)致產(chǎn)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。

元器件特性分析內(nèi)容

電壓應(yīng)力測試，電流應(yīng)力測試，溫度應(yīng)力測試，開關(guān)損耗，高頻器件測試。

應(yīng)力測試（1）元器件應(yīng)力測試

測試項目：

測試功率半導(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)力的測試，主要測試在動態(tài)情況下的電壓應(yīng)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(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行以上測試。記錄測試的最大應(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)力測試（2）開關(guān)器件測量共模影響

觀測驅(qū)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(yán)重的情況下，會導(dǎo)致測試的Vgs 超標(biāo)，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(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)力測試（3）歷史儲存的應(yīng)用

在工程師做器件應(yīng)力測試時，需要隨時調(diào)整負(fù)載的情況下同時不斷調(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功能，無需隨時調(diào)整觸發(fā)電平，示波器可以自動將已觸發(fā)的波形保留在歷史內(nèi)存中。

分析時，只需打開歷史功能菜單，將所有的開關(guān)波形疊加顯示，就能夠清楚觀測到最高的尖峰、使用歷史統(tǒng)計功能，可以一次性將每一屏的Max、Min等數(shù)據(jù)自動測量統(tǒng)計并以列表方式顯示，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，選擇保存歷史存儲波形，可以將不用工況下應(yīng)力測試數(shù)據(jù)保存在一個文件里面，方便后期分析查找。

應(yīng)力測試（4）高電壓強干擾環(huán)境下的溫度測試

開關(guān)電源元器件溫度應(yīng)力測試由于需要在電源正常工作狀態(tài)下測試功率元器件、變壓器線圈、電容鋁殼、IC的溫升，經(jīng)常會發(fā)生測試點漏電，導(dǎo)致高壓通過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)溫度錯誤、儀器電擊損壞等現(xiàn)象。需要測溫儀器具有較高的耐壓和測量精度，并可以應(yīng)對溫度應(yīng)力測試中惡劣的電磁環(huán)境。

磁芯材料損耗

磁芯材料的鐵損和銅損是影響電源效率、可靠性的關(guān)鍵因素，尤其是低功率因數(shù)下高精度鐵損測量是非常重要的測試項目之一。

鐵芯發(fā)生磁滯特性或過電流導(dǎo)致的能量損失稱為鐵芯損失或鐵損。銅損是指電機的銅材部分，也就是線圈部分產(chǎn)生的焦耳熱。如果輸入頻率、橫截面積和其他參數(shù)，則可以使用功率分析儀自帶的用戶自定義運算功能來計算磁通密度B和交流磁場強度H，并將結(jié)果顯示在屏幕上。