汽車應(yīng)急啟動電源漏電失效全面分析

　　什么是汽車應(yīng)急啟動電源？汽車應(yīng)急啟動電源的出現(xiàn)，給人們，尤其是廣大車主帶來了很大福音。這種電源智能且系統(tǒng)簡單、操作方便，具有高可靠性、可監(jiān)視性以及免維護(hù)性等特點(diǎn)，用于汽車虧電或者其他原因無法啟動汽車的時候能啟動汽車，同時將充氣泵與應(yīng)急電源、戶外照明等功能結(jié)合起來，是戶外出行必備的產(chǎn)品之一。

　　近日，某檢測公司接到客戶反映，其生產(chǎn)的一批汽車應(yīng)急啟動電源，經(jīng)海運(yùn)出貨，在庫房存放三個月后，發(fā)現(xiàn)漏電現(xiàn)象。部分充滿電的產(chǎn)品(12V)，在經(jīng)過一段時間后電壓降為1V以下。經(jīng)初步評估后，疑似為電容 （C16）失效引起，故對失效位置進(jìn)行原因分析。NG樣品圖如下。

一、故障位置分析

　　汽車應(yīng)急啟動電源電路圖如上所示。C16電容連接電芯正負(fù)極，如發(fā)生失效，會導(dǎo)致電芯逐步漏電。周邊其它電容處于保護(hù)電路中，失效概率相對較小。

　　汽車應(yīng)急啟動電源自耗電：即MCU進(jìn)入休眠后的電流消耗。先將產(chǎn)品接入充電器進(jìn)行激活，待產(chǎn)品電量指示燈熄滅，靜置5-10s后，將能夠測試到uA級別的電流表串接在電池到PCBA板的負(fù)線（黑線）或正線（紅線）的連接線中，讀取出此時的電流表讀數(shù)，即為自耗電。測試結(jié)果應(yīng)≤200uA。

二、電芯量測

　　將汽車應(yīng)急啟動電源主板與電芯的連接斷開，接入12V電源，然后用萬用表分別對OK、NG樣品進(jìn)行自耗電量測 。結(jié)果如下表所示：

　　由表可知，部分NG樣品沒有檢測到自耗電偏大現(xiàn)象。其中NG2#、NG 8# 和NG 13#樣品，其漏電流已小于≤200uA的標(biāo)準(zhǔn)。這說明NG樣品處于一個不穩(wěn)定狀態(tài)，在長期放置后會發(fā)生回復(fù)。

　　對NG 8#樣品進(jìn)行長期通電測試，發(fā)現(xiàn)其漏電流會有一個逐步增大過程，但隨后又會逐漸變小。

三、Thermal熱點(diǎn)偵測

　　利用熱點(diǎn)偵測顯微鏡，對汽車應(yīng)急啟動電源電路板OK和NG樣品進(jìn)行熱點(diǎn)偵測。切斷電芯連線并接入12V直流電源，同時用電流表偵測自耗電電流。

NG 14#樣品    漏電流440μA

　　1.NG 14#樣品C16電容處，在lock-In模式下的最大溫度變化量62.88mK（0.06288℃），溫度變化明顯高于良品。

　　2.C16、R17所處的回路有明顯的漏電流，實(shí)測R17電阻未見異常；因此懷疑C16電容異常。

附近C15電容未發(fā)現(xiàn)異常。

　　對OK 2#和NG 13#樣品進(jìn)行熱點(diǎn)偵測，發(fā)現(xiàn)C16電容通電前后溫度變化不明顯。未發(fā)現(xiàn)異常。

四、鹽水試驗(yàn)

　　配置20%的氯化鈉溶液，用棉簽將氯化鈉溶液分別涂抹到C16電容單體、OK 1#樣品和NG  2#樣品的C16上，用氣槍輕輕吹拭并靜止數(shù)小時。待電容表面干燥后對電路板正負(fù)極兩端進(jìn)行接線測試，用微安表測量漏電流，結(jié)果如下表所示。

　　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)鹽水實(shí)驗(yàn)后，發(fā)生回復(fù)的NG 樣品漏電流會再次變大。而電容單體和OK 樣品無此現(xiàn)象。推測NG樣品的C16電容表面可能存在微裂紋。

五、切片分析

NG  14#樣品切片分析—電容C16 （漏電流440μA）

　　NG  14#樣品C16電容右下角發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，裂紋與PCB板約成45°夾角，推測可能和應(yīng)力有關(guān)。

NG  3#樣品切片分析—電容C16（漏電流525μA）

　　NG  3#樣品C16電容發(fā)現(xiàn)內(nèi)電極層厚度異?，F(xiàn)象，但未發(fā)現(xiàn)此異常會導(dǎo)致短路。

六、結(jié)論

　　1.NG樣品處于不穩(wěn)定狀態(tài)。部分漏電的NG樣品在長期放置后會恢復(fù)正常。但此樣品在重新長時間加電下，漏電流會再次變大。

　　2.Thermal熱點(diǎn)偵測結(jié)果表明，部分NG樣品的C16電容通電前后溫度差異明顯，有較大漏電流產(chǎn)生。

　　3.對部分恢復(fù)正常的NG樣品C16電容進(jìn)行鹽水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明漏電流會再次變大，而OK樣品和電容單體無此現(xiàn)象發(fā)生。推測NG樣品的電容表面可能存在微裂紋。

　　4.對14#NG樣品的C16電容進(jìn)行切片。發(fā)現(xiàn)電容右下角有明顯裂紋，裂紋與PCB板約成45°夾角，推測受應(yīng)力影響。經(jīng)和客戶的溝通調(diào)查，PCB的分板方式有較大嫌疑。盡快幫助客戶分析解決汽車應(yīng)急啟動電源漏電失效問題。