高溫存儲(chǔ)測(cè)試對(duì)我們使用的降壓轉(zhuǎn)換器很重要

1.前言

存儲(chǔ)溫度額定值是用于確定電源模塊可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，但該指標(biāo)并不總是像看起來(lái)的那樣。為了確保為您的設(shè)備選擇正確的模塊，您需要確保模塊制造商正在獨(dú)立驗(yàn)證電源模塊中使用的獨(dú)立電感組件。電感器資格測(cè)試在不同公司和數(shù)量之間沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)表上出現(xiàn)的額定值可能不一致。在本文中，我將探討 TI 的模塊高溫存儲(chǔ) (HTS) 測(cè)試以及電感器的單獨(dú)測(cè)試。 

2.什么是高溫儲(chǔ)存測(cè)試？

準(zhǔn)確的 HTS 測(cè)試開始于將設(shè)備暴露在額定溫度下 1,000 小時(shí)，然后檢查暴露前后的特性是否一致。我們的電源模塊額定存儲(chǔ)溫度為 125°C 或更高，這意味著設(shè)備在暴露于高溫后仍能保持性能，加倍測(cè)試用以確保電源模塊的可靠性。

此外，模塊認(rèn)證方案對(duì)模塊電感元件進(jìn)行了預(yù)篩選，以確保它們作為獨(dú)立元件也能滿足 150°C 的存儲(chǔ)溫度要求。盡管電感器數(shù)據(jù)表經(jīng)常引用存儲(chǔ)溫度，但我們發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上某些額定存儲(chǔ)溫度的電感器不適合長(zhǎng)期可靠使用。電感器無(wú)法使用，因?yàn)椴牧显诒┞队诟邷睾髸?huì)發(fā)生熱老化。如果您的設(shè)備在 65°C 以下使用，這種眾所周知的現(xiàn)象可能不會(huì)成為問(wèn)題，但它對(duì)在 85°C 以上的溫度下運(yùn)行的設(shè)備有顯著影響。您可以通過(guò)熱測(cè)量被測(cè)電流下電感的損耗來(lái)觀察材料的變化，在或高輸出電流設(shè)備。

盡管這兩種測(cè)試方法可能很復(fù)雜，但它們值得完成。如果沒(méi)有在原型和生產(chǎn)之前對(duì)電感器進(jìn)行鑒定，就會(huì)發(fā)生重新設(shè)計(jì)并導(dǎo)致延誤、經(jīng)濟(jì)損失和挫折。您還可以通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量來(lái)確定熱老化，TI 使用這些測(cè)量來(lái)鑒定和選擇電感器組件。

圖 1 通過(guò)顯示兩個(gè)表明 HTS 故障的簡(jiǎn)單測(cè)量來(lái)證明熱老化對(duì)電感器的影響。來(lái)自四個(gè)不同電感器供應(yīng)商的樣品在 150°C 下進(jìn)行評(píng)估，每 168 小時(shí)進(jìn)行一次測(cè)量，結(jié)果顯示開關(guān)頻率下的品質(zhì)因數(shù) (Q) 以及在不偏置器件的情況下測(cè)量的分流電阻或磁芯電阻均顯著下降。在降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中使用時(shí)，未通過(guò)該測(cè)試的電感器在暴露后表現(xiàn)出高損耗，盡管沒(méi)有任何視覺(jué)上可觀察到的變化，或者直流電阻 (DCR) 或 L 0 的變化。這種影響在寬 V中會(huì)更顯著 器件和/或具有高輸出電流的器件僅僅是由于流經(jīng)電感器分流電阻現(xiàn)已降低的漏電流增加。

在圖 1 所示的評(píng)估中，來(lái)自 TI 的反饋使一個(gè)供應(yīng)商能夠?qū)Φ诙€(gè)器件進(jìn)行采樣，該器件使用未表現(xiàn)出熱老化的改進(jìn)磁性材料（圖 1 中的供應(yīng)商 A2），然后為 TI 模塊選擇了這種材料。對(duì)該設(shè)備進(jìn)行的確切修訂的細(xì)節(jié)通常是專有的，但修訂后的設(shè)備可能具有與第一個(gè)設(shè)備不同的材料配方。

圖 1：品質(zhì)因數(shù)和磁芯電阻與幾個(gè)電感器設(shè)備的測(cè)試時(shí)間的函數(shù)關(guān)系

3.結(jié)論

我們?yōu)檫x擇用于電源模塊的每個(gè)電感器組件開發(fā)了獨(dú)立的電感器測(cè)試方案。HTS 測(cè)試是可靠性評(píng)估的一個(gè)關(guān)鍵方面，使我們能夠評(píng)估電感器在長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)顯著的磁芯損耗。

這個(gè)測(cè)試很重要，因?yàn)楫?dāng)只測(cè)量暴露前后的電感和 DCR 時(shí)，缺陷可能并不明顯。對(duì)電感器組件本身進(jìn)行鑒定對(duì)于確?？煽康拈_關(guān)轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。