DCDC电源模块常见失效的判断方法.pdf

第19卷第3期
VOI．19No．3

DC／DC电源模块常见失效的判断方法

张威

(中国电了科技集团公司第43研究所高新区，合肥230088)

摘要：本文丰要针对DC／DC变换器在批量生产过程中出现失效时的分析方法做简单的论
述，提出了在分析中引入电路分解模块化分析和逆向逐级推导的分析思想。

关键词：DC／DC变换器PWMV-MOS

l前言2电路工作原理

电源是电子产品的心脏，一般情况下，图l所示为一个典型的采用电压闭环控
电子产品无论是通过一个AC／DC电源将交制的隔离式DC／DC变换器原理框图，整个
流变为直流还是使用电池等直流电源直接电路由功率电路和反馈控制回路构成。输入
获得直流供电，都必须再通过一个DC／DC源电压滤波后，PWM控制进行功率变换，
变换器对电压、电流进行调整，直至可以驱把直流电压转换为脉宽调制电压后，再通过
动电子产品正常_T作，即二次稳压电源。高频变压器进行能量传递(并同步实现输入
DC／DC变换器在未来电子产品的发展过程和输出的隔离)，变压器原边产生的高频脉
中占据着越来越重要的地位。因此无论是在冲信号经副边升／降压后，经全波／半波整流，
生产调试还是电路应用中，当电源模块出现并经滤波处理输出平滑的直流电压。从输出
失效时，如何对故障快速准确判断是本文探端取样电压经误差比较放大后，由光电耦合
讨的主要方面。器反馈到PWM单元(实现输出隔离)，PWM

图1电路原理框图

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DC／DC电源模块常见失效的判断方法Vo1．19No．3

调制器根据反馈回路输出电平的高、低来调述。
节其输出脉冲的宽度，从而控制电压的恒定3．1功率主电路的失效现象及失效机理
输出。DC／DC变换器功率电路拓扑有很多种，
3生产调试过程中常见失效的判断方法及诸如双管正激推挽式、半桥式和全桥式等。
思路而PWM调制推挽式开关电源作为一种较为
稳定可靠的电路，在DC／DC电源模块中得
现代DC／DC变换器技术的不断发展，
到了广泛应用，其原理电路如图2所示。
对一块性能合格的DC／DC电源模块不仅提
图2中IC1(ucl524)的⑥、⑦引脚外
出了输入电压范围(Vin)、输出电压大小
接RT、CT构成振荡回路，为电路提供f：
(V0)、输出电流能力(Io)、稳压精度(Sv、
1
SI)、输出电压纹波(VR)等方面的性能指标，K——约为300kHz的工作频率；由
2；rRTCT
而且提出了诸如软启动、过／欠压保护、输出
Vl、R1、V2等构成辅助供电电路，为IC1
短路保护等更进一步的功能要求，使得
提供工作电压。IC1正常工作状态下其⑩、@
DC／DC变换器呈现电路设计复杂化、组装工
输出两路宽度由反馈电压控制，相位相差
艺高密度化的趋势；也使得DC／DC变换器
180。的脉冲信号，分别作用于V-MOS开关管
在调试的过程中出现的失效模式多样化。然
Q1、Q2的栅极驱动Q1、Q2交替导通(正
而不管电源模块采用何种电路结构，由图1
常驱动信号如图3所示)，从而实现将输入
的原理框图可以看到任何一个DC／DC变换
电压转换为脉冲宽度调制电压，再经变压器
器都可以看作是由实现功率传输变换的主
隔离传输后，输出脉冲信号经V9~V12四个
电路和反馈控制电路两个基本电路所构成，
肖特基二极管整流输出脉动的直流电压，最
因而任何一种失效模式都可以从这两个基
后由Ll、L2、C1、C2滤波，输出稳定的直
本电路入手分析其失效机理。下面以某型号
流电压。
双路输出DC／DC变换器为例，作一详细阐

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图2电路原理图

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一一

图3MOS栅极驱动信号

案例一：一块额定功率15W，4-15V双采样点进行测量，未见电压波形，由此推断
路输出的电源模块，空载性能正常，加满载变压器没有工作。变压器原边经测试发现亦
后输出电压跌落，输入电流异常增大，并有没有高频脉冲信号(正常工作波形见图4)，

一侧MOS管(Q1)出现烧毁的现象，显然初步排除变压器匝间开路的可能情况。遂直
产品主功率回路出现故障。经测量，不仅该接逆推至PWM调制部分(IC1)，并首先从
MOS管的S、G极已经击穿，而且另一侧的辅助供电部分开始分析。用数字繁用表测量
MOS管(Q2)亦出现同样的击穿现象。经V2(10V稳压管)确认11V左右的箝位电压，
分析，在采用推挽式电路结构的电源模块然后直接测量I