1、 第 1 页 共 7 页阻容降压电源电路稳压二极管可靠性分析编制：曾招前 审核: 赖建君 审批: 刘晓峰 品质管理部产品评价与测试二0一二年十月三十一日发：品质管理部送：风扇公司品质部 油汀吊扇公司品质部 研发中心第 2 页 共 7 页1、目的：品质管理部产品评价与测试在日常电路板初品评价中，稳压二极管被击穿（浪涌测试）不良占比 17%。为此，产品评价与测试对稳压二级管在电路中的位置和电压、电流波形进行分析和研究，来发现电路存在的缺陷和质量隐患，以达到改善和提升电路板质量的目的。风扇电路板电源电路大部分采用阻容降压，如图 1所示。阻容降压电路在待机状态电路所有电流流过稳压二极管；降压电容在上电
2、、断电和电压波动瞬间会产生尖峰脉冲电流冲击稳压二极管；由于电路与市电隔离性差和电容感性特性，电路对电网中的谐波、脉冲、浪涌等干扰信号抑制能力差甚至起放大的作用，会对电源电路本身、后级电路产生冲击和伤害，尤其是稳压二级管。从以上分析可以看出，整个电源电路中对稳压二极管质量要求较高，产生故障概率也较高。图 1 阻容降压电路图2、稳压二极管电压、电流测试：以典型风扇 FS40-6DR 电路板为样板，分别在正常工作、电磁炉干扰、浪涌干扰三种工况下对稳压二极管电压、电流波形进行测试。2.1 稳压二极管正常工作电压、电流波形： 第 3 页 共 7 页图 2 电压波形 图 3 电流波形小结：稳压管接在交流电
3、源端（如图 1 所示） ，从图 2 波形可以看出，稳压管正向反向轮流导通。电流波形（图 3）毛刺较多，意味着电流突变较大。2.2 稳压二极管电磁炉干扰下工作电压、电流波形：图 4 电压波形 图 5 电流波形小结：电路板在电磁炉干扰下，稳压二极管电压、电流波形受较大，峰值功率约达1.3W，超出其额定功率 1W。2.3 稳压二极管浪涌干扰下工作电流波形：第 4 页 共 7 页图 6 电流波形小结：电路板在浪涌（1.2/50s-8/20s）1000V 干扰下，稳压二极管电流瞬间峰值约达到 5.88A 左右，大大超出最大允许浪涌电流：0.81A。2.4 结论：电路板在正常工作状态下，稳压二极管参数在正
4、常范围内，但在正反向轮流导通工作状态下工作，电流突变较大，稳压二极管工作强度较高。在受到电磁炉干扰和浪涌干扰后波形变形严重，且瞬间峰值电压和功率超出额定值，稳压管存在被击穿的质量风险。3、改善建议：将稳压二极管移到整流二极管后面，并增加一个整流二极管旁路正半周电流，使得稳压二极管在直流电的环境下工作，并与市电之间增加了一道屏障，在有干扰信号时可消减峰值脉冲电压，降低稳压二极管被击穿的风险。改善后电路如图 7 所示。图 7 改善后电路第 5 页 共 7 页3.1 改善后电路正常工作状态下稳压二极管电压、电流测试波形：图 8 改善后电压波形 图 9 改善前电压波形图 10 改善后电流波形 图 11
5、 改善前电流波形小结：从图 8 可以看出，改善后稳压二极管始终处于反向导通，而现行电路方案稳压二极管处于正反向轮流导通（图 9） ，改善后的稳压二极管电流（图 10）与现行电路（图 11）相比毛刺明显减小。因此，改善后稳压二极管工作状态更加稳定，可靠性增强。3.2 改善后电路在电磁炉干扰下稳压二极管电压、电流测试波形：第 6 页 共 7 页图 12 改善后电磁炉干扰电压波形 图 13 改善前电磁炉干扰电压波形图 14 改善后电磁炉干扰电流波形 图 15 电磁炉干扰电流波形小结：改善后电路稳压二极管两端电压为直流，且增加了整流二极管阻挡作用，电压、电流受电磁炉干扰较小（如图 12、图 14 所示
6、） ；而现行电路由于电磁炉干扰电压、电流波形变形严重，对稳压二极管冲击较大（如图 13、15 所示） 。3.3 改善后电路在浪涌（1.2/50s-8/20s）1000V 干扰下稳压二极管电压、电流测试波形：第 7 页 共 7 页图 16 改善后浪涌干扰电流最大值 图 17 改善前浪涌干扰电流最大值小结：改善后的电路中的稳压二极管在浪涌干扰的情况下，产生的最大峰值电流约为 0.44A（如图 16所示） ，改善前因干扰产生的脉冲最大峰值电流约为5.88A（如图 17所示） ，两者相比相差 10倍多。稳压二极管最大允许浪涌电流为 0.81A。4、总结：改善后稳压二极管工作强度降低，在干扰的情况下受到的冲击明显减小，且冲击电流、电压在额定参数范围内，可靠性和长期寿命可得到明显改善。改善后电路仅增加 1 个整流二极管，增加成本为 0.020.04 元之间。
