浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析

Key Words surge arrester，failure，analysis
Class Number TM862
1 引言
随着机载电子设备的日益增多和功能日趋完 善，机载电子设备的抗浪涌保护显得尤为重要。在 飞机供电系统中或其他系统中，当负载突变或继电 器、接触器触点的接通和断开时会引起电压瞬变， 出现持续时间较长的电压浪涌，可能造成其他设备 不能正常工作甚至损坏。因此浪涌抑制器越来越 多的应用到了各种电子设备中。浪涌抑制器是一 种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全 防护的电子装置［1］。当电气回路或者通信线路中 因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时（本 文所指浪涌抑制器均为浪涌电压抑制器），浪涌保 护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对 回路中其他设备的损害［2］。
Abstract In this paper，according to the phenomenon of transient peak voltage test，the failure location of the device failure
location and the device internal circuit diagram are analyzed，the circuit principle and related test standards are analyzed，the fault
3 故障定位
3.1 故障查找与定位 发现器件失效后，通过生产厂了解到该器件采
用的是厚膜混合集成电路工艺，裸芯片组装，全密 封金属外壳［3，8］。其工作原理如图 1 所示。
利用 X 光机对失效器件进行了 X 射线照相检 查，发现两只器件输入端键合金丝熔断，分别如图
某公司生产的浪涌抑制器（共 2 只编号：217#、 2、图 3 所示。
图 2 218#器件局部 X 光图
图 5 217#器件输入端稳压管、三极管
图 3 217#器件局部 X 光图
对器件进行开帽后检查发现两只器件内部输 入 端（输 入 端 原 理 图 如 图 4）的 稳 压 管 D1（型 号 1N4742）和三极管 Q1（型号 FZT653）的键合金丝都 已经熔断（图 5、图 6），基本确定是由于电流过大所 致 。 ［11］ 同 时 发 现 218# 器 件 主 控 芯 片 有 烧 毁 痕 迹 （图 7）。
图 6 218#输入端稳压管、三极管
图 4 输入端原理图
图 7 218#器件主控芯片
3.2 建立故障树 根 据 浪 涌 抑 制 器 失 效 的 问 题 展 开 分 析 ，并 建
立故障树，见图 8。该故障树由顶事件 E1、一个中 间 事 件 E2 以 及 5 个 底 事 件 X1、X2、X3、X4、X5 组 成 。 ［9，15］
∗ 收稿日期：2018 年 7 月 13 日，修回日期：2018 年 8 月 25 日 作者简介：袁文，男，工程师，研究方向：微波及特殊器件的测试技术及失效分析。张文辉，男，工程师，研究方向：功率 器件的测试技术。
2019 年第 1 期 图 1 器件工作原理图
计算机与数字工程
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就失效现象和测试方法进行研究分析，确定是 在进行瞬态尖峰电压测试时通过器件的电流过大 导致了器件失效。因此将问题定位于瞬态尖峰电 压的测试过程［4］。
Vol. 47 No. 1 52
计算机与数字工程 Computer & Digital Engineering
总第 351 期 2019 年第第471 卷期
浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析∗
袁 文 张文辉
（贵州航天计量测试技术研究所 贵阳 550009）
摘 要 论文根据浪涌抑制器在瞬态尖峰电压测试后失效的现象，对器件失效部位进行故障定位并对器件内部电路图 进行拍照分析，分析研究电路原理以及相关测试标准，建立了故障树，逐一分析排除，得出了器件在瞬态尖峰电压测试后失 效的原因，并进行了故障复现，提出了预防解决措施。
关键词 浪涌抑制器；失效；分析 中图分类号 TM862 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2019. 01. 014
Failure Analysis of Aurge Auppressor Transient Peak Voltage Test
YUAN Wen ZHANG Wenhui （Guizhou Aerospace Institute of Measuring and Testing Technology，Guiyang 550009）
图 8 浪涌抑制器测试失效故障树
3.3 故障树分析 3.3.1 测试人员操作失误（X1 事件）
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袁 文等：浪涌抑制器瞬态尖峰电压测试后失效原因分析
第 47 卷
压测试连接图中（图 10）要求的在器件输出端连接 电子负载测试。经用生产厂提供的样片进行了验 证测试，证实了未带载测试只会对输出幅度造成影 响（空载输出值 28V，带载 2A 输出值 27.5V），不会 造成大电流使器件内部键合金丝熔断，因此可以排 除 X1 事件。
2 失效概述
218#）在 进 行 电 路 压 降 和 输 出 电 流 两 个 参 数 测 试 后 ，利 用 试 验 设 备（ZJ-3A 型 浪 涌 信 号 发 生 器 和 8282-1 型尖峰信号发生器）对另两个参数（过压浪 涌发生时输出电压和瞬态尖峰电压）进行测试 。 ［12］ 在完成过压浪涌发生时输出电压的测试后，两只器 件功能正常；在进行瞬态尖峰电压测试后，两只器 件无输出，器件功能失效。针对该问题，进行失效 原因分析。
Fra Baidu bibliotek
tree is established，the failure reason is analyzed，and the failure of the device is obtained after the transient peak voltage test，and
the fault recurrence is proposed，and preventive measures are proposed.