開關(guān)電源作為新型高效電源在家電控制系統(tǒng)承擔(dān)核心作用，一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致空調(diào)功能失效，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致主板爆板，空調(diào)整機(jī)燒毀，造成嚴(yán)重的安全事故。因此研究開關(guān)電源電路整體設(shè)計(jì)及工作可靠性 ，提高消費(fèi)者對(duì)品牌的滿意度具有十分重要的意義。

商用變頻空調(diào)控制系統(tǒng)用控制器在實(shí)際應(yīng)用一段時(shí)間后出現(xiàn)主板失效問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及實(shí)際主板失效分析確定是開關(guān)電源電路中的開關(guān)芯片失效導(dǎo)致，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)空調(diào)實(shí)際應(yīng)用維修數(shù)據(jù)，因開關(guān)芯片過(guò)電失效導(dǎo)致售后投訴單數(shù)達(dá)近百單，占整個(gè)控制器售后故障率2.9%,控制器售后大比例失效嚴(yán)重影響空調(diào)整體產(chǎn)品質(zhì)量及用戶實(shí)際體驗(yàn)效果。問(wèn)題急需進(jìn)行分析研究解決。

電源芯片應(yīng)用主板處有32款，統(tǒng)計(jì)應(yīng)用失效數(shù)據(jù)顯示售后POWER開關(guān)電源芯片失效主要集中兩款主板，主板30226000004 、30226000045，30226000004失效集中在弱電側(cè)3腳，強(qiáng)電側(cè)沒(méi)有出現(xiàn)明顯失效，MOS管耐壓測(cè)試正常，器件本體沒(méi)有可見的過(guò)電損傷現(xiàn)象，主板30226000045失效3單表面均可以看到芯片表面有明顯的過(guò)電燒毀現(xiàn)象，同步燒毀還有R C電路對(duì)應(yīng)的玻璃釉膜電阻及貼片電阻。分析是漏極過(guò)電沖擊失效。

售后復(fù)核出現(xiàn)大量的開關(guān)電源不工作，經(jīng)過(guò)分析檢測(cè)是開關(guān)電源芯片失效，選取售后退回11單失效主板進(jìn)行芯片失效檢測(cè)分析，通過(guò)對(duì)器件失效點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)分析匯總發(fā)現(xiàn)芯片失效集中3腳短路失效突出。主板30226000004等靜音風(fēng)管機(jī)主板開關(guān)芯片集中在3腳短路失效突出(檢測(cè)數(shù)據(jù)如下表1)，而30226000045等22匹多聯(lián)機(jī)主板失效多表現(xiàn)為本體有明顯過(guò)電擊穿點(diǎn)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)漏極受損或是短路。失效模式有所不同。

開關(guān)電源設(shè)計(jì)考慮是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，非單個(gè)器件。出現(xiàn)開關(guān)電源芯片失效是否是電路設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，是否是出現(xiàn)磁飽和。開關(guān)電源磁飽和與電路中相關(guān)器件配合等有直接關(guān)系，開關(guān)電源芯片、高頻變壓器、輸入電源、應(yīng)用環(huán)境等都是影響開關(guān)電源可靠性關(guān)鍵問(wèn)題。開關(guān)芯片失效是否與磁飽和有關(guān)，一般磁飽和會(huì)導(dǎo)致芯片漏極產(chǎn)生瞬間過(guò)壓沖擊從而擊穿芯片，主要表現(xiàn)為芯片表面燒毀及炸裂，本次出現(xiàn)的失效模式與此有所不同，針對(duì)產(chǎn)生疑問(wèn)進(jìn)行分析驗(yàn)證。

30226000004主板過(guò)載測(cè)試漏極瞬間開通電流峰值，通電50次測(cè)試最大電流峰值1.8 A。穩(wěn)定后平均電流值約900mA，通電50次測(cè)試平均電流值在800-1.2 A。測(cè)試波形如下圖2。

經(jīng)過(guò)對(duì)失效主板進(jìn)行整機(jī)分析驗(yàn)證及過(guò)載波形分析測(cè)試確定電源芯片失效非磁飽和問(wèn)題導(dǎo)致。實(shí)際開關(guān)電源漏極耐壓設(shè)計(jì)余量充足。整體測(cè)試開通瞬間漏極峰值電流小于設(shè)計(jì)值60%。

POWER電源芯片應(yīng)用主板總32款，弱電側(cè)失效集中在商用靜音風(fēng)管多聯(lián)機(jī)主板，經(jīng)過(guò)對(duì)芯片弱電腳進(jìn)行ESD測(cè)試確定芯片ESD極限水平均超過(guò)10kV ，綜合評(píng)估非芯片ESD等級(jí)低，開關(guān)電源設(shè)計(jì)針對(duì)次級(jí)輸出靜電或是過(guò)電設(shè)計(jì)有專用的放電通道，并對(duì)電路設(shè)計(jì)做規(guī)范要求。是否是電路設(shè)計(jì)走線問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題展開分析驗(yàn)證。

經(jīng)過(guò)對(duì)芯片進(jìn)行開解析，芯片晶圓表面實(shí)際沒(méi)有明顯過(guò)電燒毀點(diǎn)，部分有微小的失效點(diǎn)，類似ESD瞬間沖擊失效，企標(biāo)要求主板整機(jī)靜電放電承受水平達(dá)到1kV，是否是主板PCB走線設(shè)計(jì)存在問(wèn)題產(chǎn)生瞬間放電導(dǎo)致，安排對(duì)主板進(jìn)行整機(jī)靜電測(cè)試模擬驗(yàn)證，在測(cè)試模擬過(guò)程中，當(dāng)施加電壓達(dá)到12kV，15kV主板某位置出現(xiàn)瞬間閃光放電現(xiàn)象(放電圖片如圖3)，出現(xiàn)概率很低，查看閃光點(diǎn)在開關(guān)電源反饋電路位置。通過(guò)主板整機(jī)靜電方案實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證初步分析該板存在layout設(shè)計(jì)問(wèn)題。

主板進(jìn)行ESD測(cè)線出現(xiàn)瞬間放電現(xiàn)象，測(cè)試結(jié)果不符合主板整機(jī)ESD設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)開關(guān)電源整體ESD設(shè)計(jì)有專門放電通道，一般家電類開關(guān)電源次級(jí)輸出放電通道主要是有兩種路徑，初次級(jí)直接通過(guò)放電齒設(shè)計(jì)也可以是Y電容進(jìn)行跨接初次級(jí)進(jìn)行放電，高頻變壓器初次級(jí)耦合路徑放電，一般家用電器使用開關(guān)電源對(duì)于整機(jī)靜電放電設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)方面。

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