摘要：开关电源供电系统的控制器采用一个关键的角色,提供电力电路正常工作,使每个单元电路根据整个系统设计控制目标,完成相应的控制、检测、保护、等,完成各种功能,如制冷、空调供暖,横扫,根据目的,为了实现空调舒适,完美的体验。同样重要的空调控制器电路,开关电源部分的失败,失败会导致空调的整体功能,本文从设备可靠性、应用开关电源电路系统设计、实际应用环境等综合验证分析,最终将开关芯片油炸找到失败的原因,并采取有效的解决方案。
关键词：变频空调；开关电源；电路开关；芯片炸失效；分析与研究
前言
变频空调是时代的发展趋势，已逐渐普及到千家万户，空调除了基本的制冷、采暖外，其功能也日趋多样化。要求也提出:节能、环保、舒适、低分贝、用户触摸体验。实现这些功能取决于高可靠性的控制系统,需要一个关键的角色在开关电源供电系统的控制器,提供电力电路正常工作,使每个单元电路根据整个系统设计控制目标,完成相应的控制、检测、保护、等,完成各种功能,如制冷、空调供暖,横扫,并显示的目的,以实现空调的舒适、完美体验。
开关电源作为空调控制器的重要电路，其故障将导致空调整体功能的失效。另外，整个机器需要进行维护。维修是麻烦的，困难的和昂贵的。因此，研究开关电源电路、开关芯片爆破失效模式和失效机理具有重要意义。采用有效的解决方案，全面提高开关电源电路的可靠性，降低其售后故障率，降低控制器维护成本，提高消费者对品牌的满意度，具有重要意义。
通过对开关芯片故障模式和故障数据的统计分析，发现我公司的三个开关芯片在销售后出现故障。开关电源电路芯片如油炸衰竭也是一个长期存在的问题,空调,甚至整个行业没有有效的解决方案,通过大量的核心参数的设备,机器开关电源电路实验分析发现变压器开关波形条件下的高温和高湿度、离散切换芯片炸发生磁饱和,最终采取有效的解决方案来解决问题。该方案为空调行业开关电源电路的设计和开发提供了参考。
1 事件背景
变频空调控制系统的控制器主板故障的实际应用问题一段时间后,通过大量的数据统计分析和实际主板故障分析开关电源电路开关芯片炸故障原因、经过多年的实际应用跟踪空调维修数据,由于开关故障奇异售后投诉268单片炸,控制器的故障率为15.9%后，大型空气故障后控制器的整体质量和用户体验效果受到严重影响。这个问题急需分析和解决。
2 芯片失效原因及失效机理分析
2.1 开关芯片失效检测分析
安森美,三肯开关芯片炸板送到相应的厂家多次分析,和每个制造商现场帮助分析,认为油炸主要排水开关芯片CLP撞击破坏故障,故障是质量问题或电路设计、芯片本身通过分析不排除芯片本身质量、异常磁饱和,高频开关电源变压器设备,主板使用因素,如工作环境。开关芯片故障及开封图片如下图1所示。
2.2 各厂家开关芯片极限参数测试
在售后开关电源电路中，开关芯片发生爆裂故障。经过对设备故障的分析，认为是过流故障。如果售后应用出现故障的概率很高，不可能都是用户电源不正常造成的。三家厂家的开关芯片在售后服务中全部失效。其中，三家厂商中失败最多的开关芯片是ansemai。各厂家芯片整体耐压极限是否低是不同的。与这些问题对于每个制造商转换芯片杜比极限参数分析,通过研究核心售后故障组件对应的开关芯片测试结果表明,该参数分析制造商和相关数据,三肯、汇限位开关芯片是700 v电压,三人愿意开关芯片限制820 v电压,在平均760诉Kehui开关芯片相对贫穷。通过对单个器件的核心参数的检测和比较，器件之间没有显著差异。售后凸台故障与开关芯片可能没有直接关系。
2.3 磁饱和分析
通过对开关芯片相关参数和可靠性的对比分析，认为开关芯片的爆破失效可能不是开关芯片本身的问题。存在电路设计和磁饱和问题。我们知道开关电源的磁饱和与电路中相关器件的配合直接相关。开关芯片、高频变压器、输入电源和应用环境都是影响开关电源可靠性的关键问题。开关芯片的故障是否与磁饱和有关，如果是由什么因素引起的，对开关的综合分析和验证产生了很多问题。
2.3.1 常态环境
在正常环境电路与高频变压器(2012年底校正后)匹配后，Vds漏电流峰值约800mA，未发现磁饱和现象。即未发现过流，Vds多次验证未发现电压超过600V或以上，即未发现过电压。(正常环境:通过对厂家售后多故障部件的分析和公司现场分析，正常情况下开关芯片漏电流波形检测未发现异常磁饱和现象。但是，从检测波形来看，峰值电流逐渐接近磁饱和，特别是对于与安塞曼开关芯片相对应的电路。
2.3.2 高温高湿环境
铁氧体磁性材料的高频变压器,因为磁性当环境温度达到一定温度后磁有衰退的现象,就会出现退磁,可能会导致异常的磁饱和,导致失败,开关芯片油炸统计故障控制器八或九个月后,空调运行环境温度较高,这可能是一个因素。
磁性材料磁性一致性差，或者高频变压器抗饱和裕度低，会影响开关芯片的正常运行。空调在实际应用中开关芯片炸坏的具体原因是什么，是受温度、湿度或综合影响而导致的结果，供充分验证分析，高温高湿环境:控制器机器在高温和高湿度环境下,启动开关工作后瞬时检测开关芯片漏极电流波形是低概率磁饱和现象,检测开关波形发现变压器高温和高湿度条件下,离散磁饱和开关芯片。
2.3.3 分析总结
磁饱和异常与厂家多次沟通分析，给出磁性材料、电感线圈绕组过程中开关电源电路磁饱和电阻设计裕度等异常锁紧问题，最终确定改进方案:调整高频变压器初级电平匝数，通过增加线圈匝数减小Bsat值增加高频变压器磁饱和强度，从而解决高频变压器产生磁饱和异常的问题。
3 开关芯片故障整改措施
解决方案:调整高频变压器的初始匝数。通过增加线圈匝数，降低Bsat值，提高高频变压器的抗磁饱和强度，解决高频变压器的磁饱和异常问题。具体整改内容调整:43110329------ -4311032901/2/3
4 整改效果评估及应用效果验证
经过整机验证试验，新产品的抗磁饱和强度大大提高。实际验证表明，即使售后服务环境再差，也不会出现磁饱和异常。经过电路设计整改后的实际测试，证明抗磁饱和强度提高了40%，有效地解决了这一问题。长期跟踪过程及售后失效效率为零，实际整改效果显著。
5 总结了开关芯片故障整改的意义
这个失败后大量的交换芯片属于开关电源电路设计缺陷,未能考虑电路设计和开发实际设计条件下的开关电源电路的磁饱和问题导致重大质量问题出现在实际应用,改善从整体的角度提高开关电源的可靠性设计方法调整一流的匝数,高频变压器通过增加线圈匝数，降低Bsat值，有效提高高频变压器的磁饱和强度，从而解决了高频变压器产生磁饱和的问题。
参考文献
[1]胡晓辰.高频变压器磁饱和电流测量技术研究[J].河北科技大学.2013-05-26.
[2]姬海宁.高频开关电源变压器的优化设计及其应用[J].电子科技大学.2003-01-01.
论文作者:李明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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