отправка...Надежность — второй основной параметр при выборе DC/DC-стабилизатора
Введение
Производя отбор, помните про второй основной параметр — надежность: изучите отчеты о надежности каждого DC/DC-стаби-лизатора и старайтесь выбирать изделия, прошедшие всесторонние испытания и произведенные компаниями, которые славятся высокими характеристиками и надежностью своей продукции.
Поскольку речь идет о корпусных DC/DC-системах, в этой статье будут рассмотрены сложные и всеобъемлющие испытания на надежность, которым корпорация Linear Technology подвергает свои DC/DC-стаби-лизаторы в корпусах µModule (рис. 1) [1]. DC/DC-стабилизатор в корпусе µModule представляет собой заключенную в корпус высоконадежную, функционально законченную схему, в состав которой входит дроссель.
Рис. 1. DC/DC-стабилизатор в корпусе µModule
Вы можете зайти на сайт корпорации Linear Technology [2], ввести артикул интересующего вас стабилизатора в корпусе µModule и загрузить документ с данными о его надежности. На рис. 2a показана первая из шести страниц такого отчета. На рис. 2б приведены подробные данные испытаний на эксплуатационную долговечность из того же отчета. Обратите внимание на результат: 1 635 385 продукточасов без единого отказа!
Рис. 2. а) Отчет о надежности DC/DC-устройства в корпусе µModule (показана 1 страница, документ доступен для загрузки)
Рис. 2. б) Пример отчета о надежности DC/DC-преобразователей в корпусах µModule по результатам всесторонних испытаний
Прозрачная программа испытаний
DC/DC-стабилизаторы в корпусе µModule подвергаются в общей сложности 18 испытаниям, некоторые из них проводятся при различных колебаниях температуры. Данные имеют кумулятивный характер, то есть корпорация Linear Technology непрерывно отслеживает и обновляет их с момента выхода этих изделий в свет три с половиной года назад. Корпорация Linear Technology регулярно обновляет отчет об испытаниях, и экземпляр такого отчета можно в любой момент загрузить из Интернета — специального запроса для этого не требуется. Следуя такому подходу, корпорация Linear Technology обеспечивает поддержку своей линейки высококачественных изделий в корпусах µModule, в том числе семейства DC/DC-стабилизаторов. (Помимо последних, в корпусах µModule выпускаются также комбинированные аналогово-цифровые устройства, такие как LTM9003 и LTM2881.)
Структура отчета о надежности DC/DC-стабилизатора в корпусе µModule
Прежде всего стоит отметить тот факт, что отчет о надежности изделий в корпусах µModule сообщает о нулевом количестве отказов.
Несмотря на такой великолепный показатель, корпорация Linear Technology будет продолжать мониторинг партий продукции с различными артикулами и размерами корпусов, пока не будет обнаружен хотя бы один отказ, и при наличии такового будет составлен отчет с анализом причин отказа. Собранные данные свидетельствуют о неизменно высоком качестве изготовления корпуса и сборки, а также о высоких электрических характеристиках изделий в корпусах µModule.
В отчет включаются данные о следующих испытаниях:
- Эксплуатационная долговечность.
- Предварительное выдерживание при заданных условиях.
- Возникновение смещений под действием температуры и влажности.
- Периодическое включение и выключение.
- Температурный цикл (в различных диапазонах температур).
- Тепловой удар (в различных диапазонах температур).
- Термомеханический удар при пайке.
- Выдерживание при высокой температуре (в различных диапазонах температур).
- Механический удар.
- Вибрация переменной частоты.
- Монтажно-температурный цикл (в различных диапазонах температур).
Как уже было отмечено выше, результаты этих испытаний непрерывно отслеживаются; ежеквартально данные обновляются, и на веб-сайт выкладывается новый отчет.
Приведем краткое описание каждого испытания на надежность, которому подвергаются DC/DC-стабилизаторы в корпусах µModule:
- Эксплуатационная долговечность — 1 635 385 продукточасов, без отказов:
- Испытание со смещением при предельно допустимом номинальном напряжении испытуемого изделия.
- Ускоренное испытание при повышенной температуре окружающей среды (125 °C).
- Выдерживание в течение 192 ч при температуре 30 °C и влажности 60% + троекратная пайка оплавлением с ИК-нагревом по стандарту JEDEC при 245 °C (J-STD-020, уровень влажности 3).
- Имитация условий монтажа на плате.
- Повышенная влажность.
- Поиск нарушений целостности корпуса и расслоений.
- Поиск растущих дендритов и коррозии.
- Смещения при максимальном номинальном напряжении испытуемого изделия во влажной среде.
- Испытание изделия путем его включения и выключения.
- Температура p-n-перехода от 50 до 100 °C.
- Выполняется на нескольких размерах корпусов.
- Воздушно-воздушный или в камере.
- После регистрации 500 и 1000 точек изделия испытываются на электрическую целостность.
- Испытание погружением в ванны с горячей, а затем с холодной жидкостью (рис. 3) согласно стандарту J-STD-020, уровень 3.
Рис. 3. Система ванн для испытаний на тепловой удар
- Контроль электрических характеристик после регистрации двух конечных точек (500 и 1000 циклов).
- Опускание в расплавленный припой.
- Погружение на 10 секунд.
- Поиск роста интерметаллических фаз в местах термокомпрессионного соединения проволочных выводов.
- Испытание термокомпрессионного соединения проволочных выводов на натяжение через 1000 часов.
- Различная толщина и длина проволоки.
- Испытание на натяжение для регистрации режима разрыва.
- Контроль через 500 и 1000 часов.
- Механический удар с пиковым ускорением 1500g.
- Согласно стандарту JESD22B104, условия B.
- Пиковое ускорение 20g.
- Согласно стандарту JESD22B103, условия A.
- Испытание на целостность паяных соединений (рис. 4).
Рис. 4. Установка для шлейфовых испытаний
- 0…100 °C, шлейфовое соединение изделий с мониторингом в реальном времени.
- Испытание выполняется на шлейфовой плате.
- Испытание на целостность паяных соединений.
- Испытание в автоматизированной испытательной установке (рис. 4) или на стенде.
Выводы
Не каждый проектировщик систем выбирает для своих конструкций высококачественные и высоконадежные DC/DC-стабилизаторы, и не всегда они действительно необходимы. Повышенная стоимость зачастую удерживает проектировщиков от выбора таких изделий. Но при этом, как правило, упускают из виду, что проектировщик тратит время и ресурсы на доводку сложных цифровых блоков системы, а потом не понимает, как выбрать для нее подходящий DC/DC-стабилизатор. Следует тщательно проанализировать практикуемые поставщиком методы испытаний на надежность, чтобы впоследствии избежать значительных затрат, связанных с внесением конструктивных изменений и отладкой управления питания платы. Можно понять стремление доверять своему поставщику, но мудрым решением будет проверить и сравнить его данные о надежности помимо количества отказов на миллиард продукточасов и поверхностных показателей. Требуйте подробностей.
Корпорация Linear Technology предоставляет подробнейший отчет о результатах испытаний DC/DC-стабилизаторов в корпусах µModule. Этот отчет о надежности обновляется ежеквартально и включает в себя данные о различных изделиях в корпусах всевозможных размеров и из разных партий. Отчет прозрачен: он доступен всем пользователям Интернета, и для доступа к нему не требуется разрешение. Тем, кто стремится проектировать конкурентоспособные изделия, выбор высококачественного DC/DC-стабилизатора, за которым стоит всесторонняя программа систематических испытаний, обеспечит высокую надежность их продукции на системном уровне и солидную репутацию у конечных потребителей.