熊克勇，王少辉（格力电器（合肥）有限公司，安徽 合肥 230088）
摘 要：家用空调内机操控器主板，呈现A厂家固态继电器在售后运用失效毛病杰出，经剖析首要毛病为输出测6、8脚短路，以及厂家物料封装绑定不良。输出端击穿短路问题一直是空调出产企业难题，问题长期存在没有得到有用处理计划，严重影响产品质量。本文经过对许多固态继电器失效毛病品的剖析与研讨，从器材牢靠性、PG电机驱动电路系统规划、实践运用环境等方面进行剖析，终究找到固态继电器失效原因，并采纳整改计划处理。
关键词：家用空调；固态继电器；封装绑定不良；输出端击穿；牢靠性
0 导言
固态继电器是一种悉数由固态电子元件组成的新式无触点开关器材。它运用电子元件(如晶体管、双向可控硅等半导体器材)的开关特性,可到达无触点的接通与断开电路的意图,所以它又被称为“无触点开关”。 固态继电器具有操控灵敏、作业寿命长、牢靠、体积小、开关速度快、无机械触点、防爆耐震与驱动电压低、电流小等许多长处，使其在许多范畴的电控及计算机操控方面得到日益广泛的运用。作为空调内机操控器中的重要电路，固态继电器一旦失效，将导致空调内机无法出风，因而研讨PG电机驱动电路、固态继电器的失效形式、失效机理非常重要，采纳有用计划处理全面进步PG电机驱动电路的全体作业的牢靠性，具有非常重要的含义。
1 事情布景
家用空调运用固态继电器在售后实践作业毛病失效杰出，计算售后运用时刻无规律。固态继电器在职业运用中最杰出问题也便是输出短路，大都状况下，固态继电器的输出端受运用环境电网的冲击，以及驱动负载的影响，输出端烧、短路毛病较多，经过多年的盯梢空调实践运用修理数据，严重影响空调售后毛病率，问题急需进行霸占处理。
2 固态继电器失效原因及失效机理剖析
固态继电器归于半导体元件，本文叙述的为空调驱动内机PG电极运用的沟通固态继电器，如图1所示，输入端为发光二极管，输出端为可控硅。用阻隔器材完成了操控端与负载端的阻隔。固态继电器的输入端用细小的操控信号，到达直接驱动大电流负载。
经过对售后许多固态继电器的失效剖析，剖析导致固态继电器失效原因首要有输出端过电击穿短路，以及厂家物料出产环节自身封装绑定不良（塌丝、断线、银浆附着晶圆）。
2.1 固态继电器输出端短路失效剖析
失效毛病品批次不会集，X光查看内部封装与绑定无反常，测验功能输出端击穿短路，输入端二极管测验无反常，对失效样品开封剖析，树脂开封成果分为2类，晶圆外表能够看到过电损害痕迹，以及晶圆外表无损上痕迹。
1）晶圆外表能够看到过电损害痕迹如下图2所示，输出端过电压导致晶圆击穿产生不良，晶圆破害处的剖面形式如图3所示，从电气症状来看剖析为外部负载端过电压导致。
2）晶圆外表开封无损害痕迹，如图4 所示，从电气特性（8 pin→6 pin）短路来看，破害处是等效电路和剖面形式如图5所示。毛病品的晶圆内部损坏，毛病点难以承认，具体为过流仍是过压失效很难判别。
2.2 物料制作不良失效剖析
A厂家物料自身封装绑定不良依照失效原因能够分为4大类，出产环节自身封装绑定不良（塌丝、断线、银浆附着晶圆）是首要失效要素。
如表1所示，首要是厂家工艺、设备、人员操作方面等失控，构成毛病品流出，且失效品毛病批次相对会集，经过实践对毛病品的失效剖析，找出毛病原因，并拟定相应整改措施，从设备，工艺方面已改进。改进后制品运用作用杰出，再未呈现毛病。
3 电路规划核对与比照验证剖析
失效固态继电器运用于我司空调内机主板上，驱动电路如图6所示，首要用来驱动内机沟通PG电机，使内机贯流风叶依照设定风速档出风。PG电机操控电路选用固态继电器为操控电机的中心，经过内部程序依据反应的转速进行运算后输出脉冲波形操控固态继电器中的可控硅导通视点，然后到达操控电机转速的意图。
沟通型固态继电器作业原理如下图7所示，沟通型固态继电器有过零触发，所谓“过零”是指, 当参加操控信号, 沟通电压过零时, SSR 即为通态; 而当断开操控信号后, SSR 要等候沟通电的正半周与负半周的接壤点(零电位) 时,SSR 才为断态。这种规划能避免高次谐波的搅扰和对电网的污染。既过零触发型AC- SSR 是当沟通负载电源电压经过零点( Ut= 0) 时, 负载电流才被接通。
AC输出型负载侧遭到较大噪音和浪涌时, 或许会引起SSR误动作或损坏的状况, 此刻要接入压敏电阻;输入侧遭到较大噪音和浪涌时, 或许会引起SSR误动作或损坏。此刻要接入由C、R 等构成的噪音吸收线路。
整机雷击浪涌形式试验剖析
输出端整机波形验证测验剖析，测验数据如图8所示，当在220 V、60 Hz电源供电加7%的谐波（2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次），此刻最大峰值电压为504 V，而固态继电器6,8脚之间峰值电压已达716V。经测验发现适当部分输出端耐压无法到达要求的600 V，甚至在无法接受400 V的电压；测验显现当电压施加到400 V时不会立刻被击穿，稍等两分钟就呈现击穿现象。实践运用中压敏电阻的动作电压在600 V左右，当电网中呈现浪涌电压时SSR就会直接被击穿短路，而压敏电阻仍是好的。
4 固态继电器失效处理计划
物料封装绑定不良，为厂家出产环节各方面要素导致，厂家已针对性改进，物料牢靠性显着进步，且进步了输出端耐电压，且延伸漏电流测验时刻，物料输出端抗耐压功能显着进步。电路方面经过对电路进行优化改进，抗浪涌电压才能显着进步，电路牢靠性显着进步。
4.1 输出电路规划优化
将阻容模块由本来的 0.1 μF+120 Ω改为0.1μF+360 Ω；电感由本来的200 μH改为260 μH，其它都不变.原固态继电器损坏的原因首要是线路上的谐波与阻容模块的电容及电机的电感产生振动，致使固态继电器6、8脚电压超越600 V。
依据PG电机待机状态下的等效电路，若加大阻容模块的电阻，则在相同的谐波电压下，谐波电流会下降，加在固态继电器6~8脚之间的谐波电压天然下降。
若谐波电压为12 V，阻容模块电阻改为360 Ω后, 当产生谐振时，流过阻容模块的电流为12/360=0.033 A,此刻加在固态继电器6、8脚之间的电压为(理论谐振频率583 Hz时）。0.033 x [1202+(1/2×3.14 x 583 x 0.1 x 10-6)2)]1/2=90.2 V，此电压与更改前的273.3 V已大幅度的下降。
将PG电机操控电路中阻容模块本来的0.1 μF+120Ω改为0.1 μF+360 Ω；电感由本来的200 μH改为260 μH，能有用地下降电网中谐波电压对固态继电器的损害，也处理了雷击浪涌电压构成的固态继电器接受过高电压的问题。添加阻容模块中的电阻值，会使EMC中的传导变差，但能够经过添加电感值使该问题得到处理。
4.2 物料测验挑选条件
A厂家针对固态继电器测验挑选，对输出端功能参数测验条件进行进步，具体参数测验条件更改如下图9所示，对输出端漏电流，抗耐压性进行进步，使产品功能更牢靠。
1）丈量时电压上升 600 V ⇒ 620 V（关于ChipVender确保值600 V、20 V 的Risk条件）；
2）扩展漏电流的丈量时刻。
5 定论
经过产品实践运用进程中的问题反应信息及对器材单体及运用电路归纳剖析，本文从固态继电器的失效机理、失效要素、器材运用等多方面进行剖析。
经过对PG电路中阻容模块，以及电感量进行进步优化后，能有用地下降电网中谐波电压对固态继电器的损害，也处理了雷击浪涌电压构成的固态继电器接受过高电压的问题。原厂物料再原有规范上再次进步输出端耐压、以及扩展测验电流时刻，收严规范，全体进步操控力度然后改进产品质量，然后改进产品质量，且作用显着。
经过此次优化整改，电路方面抗外界电网冲击功能更牢靠，对器材失效整改，要从器材单体及运用电路、作业环境等进行具体有用测验评价，与实践运用环境及运用方位进行归纳剖析，将固态继电器输出端耐压测验评价要求归入入厂检规范，可提早较好测验把关进步产品质量，进步固态继电器作业牢靠性，下降进程及运用中后失功率。
参考文献
[1] 周志敏.固态继电器的原理与运用 [J]，电源国际，2004-03-15.
[2] 周长刚,朱英明. 对固态继电器SSR原理及运用中一些问题的讨论 [J]，电气开关，2005,43(6):39-41 .
本文来源于科技期刊《电子产品国际》2019年第12期第64页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
