一种检测失效现象分析

北京振兴计量测试研究所 温恒娟 陈 覃 李骥尧 李文周

1 引言

测试MICROSEMI公司生产的脉宽调制器SG1525时，发现一只SG1525器件出现参数失效现象，该失效模式表现为A、B两路输出高电压参数测试值为0V，SYNC管脚的阈值电压测试值为0V，其他参数测试时均无异常。对该失效器件，查找失效原因并将失效器件送其他检测机构进行比对测试，但测试结果合格。针对该现象，开展分析研究。

2 测试结果分析

脉宽调制器SG1525的内部包括5V稳压器、误差放大器、电压比较器、电流限制放大器、振荡器、触发器、两个或非门、两只输出驱动管以及一只关闭用晶体管。根据器件datasheet资料，需要检测参数多达30余个，在测试时通常将器件的各功能模块分成相对独立的多个单元单独测试。采用北京华峰测控技术股份有限公司混合集成电路检测系统STS 8205进行检测。

从器件测试参数分析，测试程序中需测试器件输出频率的基准值、最大值和最小值，测试的方法是将器件输出端接入测试设备的QTMU时间测量单元，由测量单元测量器件输出的高低电平方波频率所得。测试时失效器件这几项参数的测试结果均合格，因此，判断该器件的输出端能正常输出高低电平，再用示波器检测输出端，输出电压高电压为10V，验证判断正确。

根据器件手册定义，输出方波的电压值由外部供电电平高低确定，在测试输出频率的基准值、最大值和最小值时外部输出供电电平是按照10V提供。将外部输出供电电平都按测试输出高电平条件20V提供，在测试这三项参数时从示波器检测均能输出大于18V的方波。因此，失效器件输出高电平无输出与外部供电的电压高低无直接关系。

输出频率基准值、最大值和最小值测试时，输出端为恒流测压模式，恒流为0A。将输出端恒流改为高电平测试时的测试条件20mA与100mA，检测三项参数，由示波器观察输出高电平依然正常，因此失效器件输出端拉负载不会造成器件高电平无输出。

3 测试原理分析

脉宽调制器SG1525的输出频率基准值、最大值和最小值与器件失效的三个参数（A、B两路输出高电压和SYNC管脚的阈值电压）属于同类型测试参数，均属于对器件内置各功能模块运用较多的测试情况，测试参数均是器件输出端的电平情况的体现，而其它参数为各功能模块性能的独立测试，且测试时不需器件完成输出，因此将这6项参数放在一起分析。

从测试程序的底程序分析，在测试输出频率的基准值、最大值和最小值时也属于同类型参数，在测试板子上通过线路将5脚Ct脚与7脚Discharge脚进行短接，再由继电器切换改变器件5脚Ct脚和6脚Rt脚的外部继电器与不同大小的电容与电阻的匹配从而形成测试的外部电路。Ct、Rt的外接电容与电阻大小匹配变化，从而改变器件内部振荡器的频率再通过内部PWM影响输出端的频率，如图1所示。在测试失效参数时Ct与Rt脚均悬空未连接外部电阻电容，而器件的3脚SYNC脚接外部VI源，由外部VI源对SYNC脚提供电平脉冲信号如图2所示，并在输出端检测输出电平高低，若检测为高则拉负载检测高电平数值。

图1 外接振荡电容电阻电路

图2 失效参数测试电路

图3 SG1525功能结构图一

图4 SG1525功能结构图二

从SG1525功能结构图3、4分析，器件输出的电压由PWM比较器比较Ct脚与COMP脚的的电压所得。再根据资料的内部振荡电路所示，可能影响Ct脚电压的管脚有第16管脚Vref脚、第6管脚Rt脚、第3管脚SYNC脚以及在电路板中与Ct脚短接的第7脚Discharge脚。

对比正常器件与失效器件，在测试Voh参数时，用示波器监测Vref、Rt、SYNC和Ct（Discharge）的电压值，如表1所示。

表1 对比正常器件与失效器件不同管脚的电压值

由表1看出，失效器件的Ct（Discharge）管脚的电压异常，与正常电压1.2V相比50mV的电压基本等效于被接地，无法达到PWM比较器的比较最低电压，因此造成了器件输出高输出失效。

将5脚Ct脚与7脚Discharge脚的短接断开后，再给器件上电测量Ct脚与Discharge脚的电压值，结果如表2所示：

表2 器件5脚与7脚开路后的电压值

示波器检测结果，合格与失效器件的Ct脚和dicharge脚的电压基本一致。运行测试程序测试输出高，合格与失效器件的输出均合格，失效器件的输出恢复正常。再将Ct脚和dicharge脚短接，合格器件输出正常而失效器件的输出再次失效。

合格与失效器件在Ct脚悬空时测试结果均合格，而失效器件在与Discharge脚短接后，Ct脚电压被拉低至接近0V，因此判断失效器件7管脚Discharge脚可能存在问题。

4 器件测试参数失效定位

SG1525的7管脚Discharge脚是器件的放电脚，是器件振荡器的放电端，并可用于外接电阻调节器件的死区时间。

从结构上看，Discharge脚与地之间由多个晶体管、电容、电阻组成，如图5所示。

图5 Discharge脚与之间结构图

相对而言这些组成器件中，电容最可能产生损坏，因此用万用表的欧姆档自动量程，测试7管脚与4管脚间的电阻值，如表3所示。

表3 器件7管脚与4管脚间的阻值

从数值上看，失效器件7管脚内集成的5pF电容，已经呈阻性，存在一定数值的漏电电阻。因此造成了5、7脚短接后，从而出现5脚电压被拉低的现象。

因无法确定是否是测试时所引入的损坏，所以在对后续送筛的600多支SG1525器件在测试前，先用万用表对7、4管脚的电阻进行测量。结果发现3只器件的阻抗呈现与之前相似的情况，测试值为0.14MΩ。将阻抗正常的器件进行电测试，参数全部正常未出现输出高失效的情况。将阻抗下降的器件进行电测试，结果与之前失效器件的失效参数一致，电测试后在对其7、4脚见的阻抗复测仍为0.14MΩ，未出现变化。

因此可确定，SG1525的7管脚的失效损伤是器件自身存在的缺陷，不是由测试时引入的。

5 与其他测试机构的比对分析

将测试时失效的器件送到其他检测机构进行电参数测试，结果为参数测试合格。在查看测试数据，并与其技术人员沟通后，得知我们与其他检测机构的测试方法存在一些差异，如表4所示。

表4 机构间关于SG1525失效参数测试方法的差异

其他检测机构在测试失效参数时所用的外部电路与笔者测试器件输出频率的基准值、最大值和最小值的电路基本一致。之前试验中已验证，在此电路模式下笔者测试的输出高也正常，而其他检测机构在此电路模式下的输出高低占空比的高电平测试值时采用随机采样，取值时若为低则继续采样，若为高则读取高电平电压值。

因此，其他检测机构采用的测试方法测试时未能发现笔者测试出现的失效情况。

6 结束语

对于SG1525出现失效情况，通过对比我们的测试方法、电路和其他检测机构的测试方法、电路，差异在于测试时是否由外部的SYNC提供脉冲信号驱动PWM或者由外部电阻电容控制振荡频率。失效器件在有外部电阻电容时器件电参数正常，在用SYNC驱动时若Ct、Rt短接则输出高失效，若不短接则输出高正常。

器件的失效原因是由于器件7脚Discharge脚内部5pF电容呈阻性所引发，并且为器件出厂后自身存在的缺陷。在用外部电阻电容控制振荡器应用或此方法测试电参数时，此失效不易显现出来，但内部电容缺陷存在的隐患会降低产品的可靠性。SG1525多应用于电源设计中，若存在隐患的器件在长期使用中一旦出现问题，所造成的损失将难以估量。

随后对送筛的多批次MICROSEMI公司生产的脉宽调制器SG1525检测表明上述失效现象普遍存在，因此建议，在后续MICROSEMI公司生产的SG1525测试前，先对器件管脚7与管脚4的阻抗进行测量，将阻抗失效的器件剔除保证产品的可靠性。

引文

①MICROSEMI公司.SG1525产品手册[S].

②北京华峰测控技术股份有限公司.混合集成电路检测系统STS 8205产品手册[S].