从90年代开始,开关电源逐步得到广泛的应用。开关电源的核心是DC-DC变换器。影响开关电源的主要因素是其拓扑结构,开关频率,控制方式及关键元器件如开关管、储能电感和变压器等。近年来,电源设备日趋复杂,使用环境也变得恶劣多样,所服务的电子系统又越来越重要和昂贵,这一切使得提高电源设备的可靠性研究变得刻不容缓。 开关电源中有很多器件无法进行高温试验(如光电耦合器),因此对开关电源整体进行加速寿命试验有一定的困难。本文在深入研究HHW28S15电源模块的基础上,提取其功率级电路进行试验并采用恒定电应力温度斜坡法对此电路中的VDMOS IRF120和肖特基二极管(SDB)SC070H150A进行可靠性评价。恒定电应力温度斜坡法(CETRM)具有试验周期短,所需样品少的优点。 首先,对HHW28S15电源模块的电路拓扑结构进行分析,并对其输入、输出特性和关键节点的电压波形进行了测量,所得结果是设计试验样品的电应力偏置电路的重要依据。 其次,专门研制了温度应力控制系统和电应力偏置系统,以满足恒定电应力温度斜坡法的试验要求。温度应力控制系统采用先进的欧陆3504温控仪、周波数调功控制模块、固态继电器、热电偶和温度补偿导线搭建,为试验提供了精确的序进温度应力；电应力偏置系统的主电路与HHW28S15电源模块的功率级电路相同,并制作了专用的PCB电路板。 使用专门设计研制的试验设备对IRF120和SC070H150A进行了加速寿命试验,得到了在75℃至203℃范围内主要的直流特征参数,即IRF120的阈值电压、通态电阻、跨导和SC070H150A的正向特性和反向特性。通过对数据进行分析处理,得出各个试验样品的寿命,其中IRF120的平均寿命为9.06×106 h,SC070H150A的平均寿命2.16×108h。 另外,本文对常见的失效模式与失效机理进行了介绍,在理论上分析了样品的失效机理主要是器件固有缺陷和玷污。IRF120氧化膜中的正离子沾污使其与时间有关的击穿(TDDB)变得比较显著,SC070H150A氧化膜中的正离子使SiO2膜和场环之间可能形成以n型沟道,导致反向漏电流增加。