ГОСТ Р 71548-2024

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

                           ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ




                                   НАЦИОНАЛЬНЫЙ                                               ГОСТ Р
                                      СТАНДАРТ
                                                                                              71548 —
                                    РОССИЙСКОЙ
                                     ФЕДЕРАЦИИ                                                2024




                    УСТРО Й С ТВ А ПРЕО БРАЗО ВАНИЯ ЭНЕРГИИ
                         НА О С Н О В Е Н И ТРИ ДА ГАЛЛИЯ
                           Методы оценки срока службы.
                                Общие положения


                                             Издание официальное




                                                         М о с кв а
                                  Р о с с и й с ки й и н с ти ту т с та н д а р ти за ц и и
                                                           2024




номер сертификата

ГОСТ Р 71548— 2024


                                          Предисловие
      1 РАЗРАБОТАН      А кционерны м    общ еством «Н аучно-производственная ф ирма «М икран»
(АО «НПФ «М икран»), Ф едеральны м государственны м бю джетным образовательны м учреж дением
вы сш его образования «Томский государственны й университет систем управления и радиоэлектрони­
ки» (Ф ГБО У ВО «ТУСУР»), Ф едеральны м бю джетным учреж дением «Государственны й региональны й
центр стандартизации, м етрологии и испы таний в Томской области» (ФБУ «Томский ЦСМ»), Ф едераль­
ным государственны м бю джетным учреж дением «Российский институт стандартизации» (Ф ГБУ «И нсти­
тут стандартизации»)

     2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 328 «С верхвы сокочастотная и силовая
электроника»

     3 У ТВЕ РЖ Д ЕН И ВВЕДЕН В Д Е Й С Т В И Е П риказом Ф едерального агентства по техническом у ре­
гулированию и метрологии от 1 августа 2024 г. № 1015-ст

     4 ВВЕДЕН ВП ЕРВ Ы Е




     Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона
от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об из­
менениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего
года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений
и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае
пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет
опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные
стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в ин­
формационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)




                                             © О ф орм ление. Ф ГБУ «И нститут стандартизации», 2024

     Н астоящ ий стандарт не может бы ть полностью или частично воспроизведен, тираж ирован и рас­
пространен в качестве оф ициального издания без разреш ения Ф едерального агентства по техническо­
му регулированию и метрологии

ГОСТ Р 71548—2024


Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й             С Т А Н Д А Р Т         Р О С С И Й С К О Й            Ф Е Д Е Р А Ц И И



         УС ТРО ЙС ТВ А ПРЕО БРАЗО ВАНИЯ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ Н ИТРИ ДА ГАЛЛИЯ

                                      Методы оценки срока службы.
                                           Общие положения

        Energy conversion devices based on gallium nitride. Methods for life assessment. General provisions



                                                                                  Дата введения — 2024— 11—01




     1 Область применения
     Н астоящ ий стандарт устанавливает руководящ ие указания по разработке методов оценки надеж ­
ности и срока служ бы устройств преобразования энергии — силовы х ключей на базе нитрида галлия и
охваты вает следую щ ие аспекты :
     а) подход с ш ироким охватом области работы силового ключа, использую щ ий кривую переклю че­
ния для представления ж естких режимов эксплуатации;
     б) разработка моделей оценки срока службы силового ключа, основанны х на кривой переключения;
     в) подтверж дение надеж ной работы силового ключа в реальны х условиях применения.


     2 Термины, определения, сокращения и обозначения
     2.1 В настоящ ем стандарте применены следую щ ие термины с соответствую щ им и определениями:
     2.1.1 базовая ячейка: Комм утационная ячейка на силовы х клю чах на базе нитрида галлия.
     2.1.2 жесткое переключение: М етод переклю чения при вы соком им пульсном токе и напряж ении
сток— исток, в основном происходящ его при ком м утации активно-индуктивной нагрузки.
      Примечания
      1 В режиме жесткого переключения осуществляется перекрытие напряжения сток— исток и тока канала, при
котором силовое устройство переключается либо из состояния «включено» в состояние «выключено», либо из со­
стояния «выключено» в состояние «включено». Преобразователи с жестким переключением представляют собой
повышающие преобразователи с коррекцией коэффициента мощности, понижающие преобразователи, инверторы
управления двигателем и несимметричные обратноходовые цепи.
      2 Во время включения и выключения на устройство подаются напряжение и ток. При жестком переключении
ток стока и напряжение сток— исток резко изменяются, вызывая шумы переключения и потери. Жесткое переклю­
чение используется для простых переключателей, преобразователей частоты и импульсных преобразователей
питания.

     2.1.3 кривая переключения: Траектория сигнала «ток стока — напряж ение сток— исток» во вре­
мя цикла переклю чения силового ключа.
     2.1.4 мягкое переключение: М етод переклю чения силового ключа при пониж енном (или нуле­
вом) напряж ении сток— исток и (или) токе стока.
      Примечания
      1         Режим мягкого переключения соответствует условию, при котором отсутствует перекрытие напряжения
сток— исток и тока стока, коммутационный транзистор GaN переключается между состояниями «включено» и «вы­
ключено», перекрытие между кривыми напряжения сток— исток и тока стока может происходить из-за коммутаци­
онного тока, но этот ток не протекает через канал в состоянии мягкого переключения. Преобразователями с мягким
переключением являются преобразователи с переключением при нулевом напряжении, преобразователи LLC, об­
ратноходовые преобразователи с активным ключом и т. п.




Издание официальное
                                                                                                               1

ГОСТ Р 71548— 2024


      2 Мягкое переключение применяется в резонансном контуре LC для включения и выключения устройства
при нулевом токе стока или напряжении сток— исток, или время переключения напряжения и ток контролируют,
чтобы свести к минимуму их пересечение. При мягком переключении уменьшаются коммутационный шум и по­
тери, так как переключающие устройства включаются и выключаются при нулевом или почти нулевом напряжении
сток — исток или токе стока.
      3 Мягкое переключение имеет дополнительное преимущество перед жестким переключением с точки зре­
ния безопасной рабочей зоны.

      2.1.5 резистивное переключение: М етод переклю чения силового ключа при резистивной на­
грузке.
      2.1.6 паразитные параметры: П араметры, которые не относятся непосредственно к испы туе­
мым силовы м ключам, например, емкость, индуктивность и сопротивление печатны х плат или других
соединительны х элементов, на которые устанавливаю тся силовы е ключи при испытаниях.
      2.2 В настоящ ем стандарте применены следую щ ие сокращ ения и обозначения:
      МОП — м еталл-окисел-полупроводник;
      С К — силовой ключ на базе нитрида галлия;
      A F — коэф ф ициент ускорения нагрузки;
      D — коэф ф иц иент загрузки;
      Еа — энергия активации;
      fnep— частота переклю чения;
      fu, fjt f T — ф ункции ускорения для ф актора нагрузки;
      GaN — нитрид галлия;
      /’с пер — ток стока силового ключа, изм еняю щ ийся во времени;
     К1, К2, КЗ, К4 — константы в эм пирических моделях ускорения;
     /с — ток стока силового ключа во вклю ченном состоянии;
     /с пер — параметр тока стока для представления напряж ения переклю чения;
     M TTF — среднее время до отказа для набора ф акторов нагрузки;
     R — сопротивление;
     * с и отк — сопротивление стока силового ключа во вклю ченном состоянии;
     Гк — тем пература корпуса силового ключа;
     tf — время спада UCV[ при переклю чении;
     Гпп — тем пература полупроводникового перехода силового ключа;
     tr — время нарастания UC]A при переклю чении;
     ttf — время до отказа;
     UC]A пер — параметр напряж ения на стоке для представления нагрузки переклю чения;
     ис\л — напряж ение сток— исток, изм еняю щ ееся во времени;
     и С]Л — напряж ение сток— исток силового ключа;
     U3и пор — пороговое напряж ение.

     3 Методы и требования к испытаниям
     3.1   Виды испытаний СК в предельно допустимых режимах

      В настоящ ем стандарте рассмотрены два метода испы таний СК в предельно допустим ы х реж и­
мах: ускоренное испы тание для оценки срока служ бы СК при переклю чении и испы тание для оценки
динам ического срока служ бы СК при вы соких тем пературах.
      Для ускоренного испытания на оценку срока служ бы условия нагрузки СК вы бираю т таким об­
разом, чтобы в течение периода испы таний происходили отказы из-за износа. Далее строят граф ики
распределения отказов, например, Вейбулла и т. п. М одели износа, полученны е с использованием этих
распределений, позволяю т рассчитать срок служ бы С К для конкретны х условий эксплуатации.
      Испы тания для оценки динам ического срока служ бы СК при вы соких тем пературах условия на­
грузки следует вы бирать таким образом, чтобы соответствовать наиболее строгом у проф илю задачи
испы таний и охваты вать все варианты прим енения СК. Условия испы таний для оценки динам ического
срока служ бы при вы соких тем пературах следует вы бирать не с целью создания нагрузки СК до пол­
ного износа, а с условием отсутствия отклонений или отказов СК на периоде испы таний. Например,
лучш им условием для испы таний является нагрузка при 80 % ном инальной м ощ ности (или абсолю тном
2