功率循环的基本电路示意图和温度变化曲线(除特殊说明外，本文均为IGBT设备为例)。负载电流通过外部开关的控制对被测设备施加一定比例(ton/(ton+toff))的电流ILoad加热器达到指定的最大结温Tvjmax；

为及时散热，降低结温，通常将被测装置安装在可恒温的水冷板上。切断负载电流后，设备的结温降至最低Tvjmin，通过这个周期来回达到评估装置包装可靠性的目的。因此，在一个循环中，(ton+toff)，被测试装置的加热时间或电流开启时间为ton，电流关闭时间或冷却时间为toff。而测量电流ISense一般选择1/1000[10]装置额定电流，用于间接测量以实现设备温度的间接测量。

这里需要注意的是，测量电流的选择对温度测量有很大的影响，不能太大或太小，不能形成稳定的导流通道和电压[11]AQG324标准明确规定，在功率循环过程中，应实时监测被测装置的正向或饱和压降VCE，结温差ΔTvj(Tvjmax-Tvjmin)和热阻Rthj-x，X代表参考点的温度。根据参考点的不同，热阻计算公式可分为结壳热阻Rthj-c，散热器热阻Rthj-s与环境热阻和结Rthj-a。

器件的结温Tvj一般采用电法，如小电流下饱和压降法VCE(T)[10]参考点温度的间接获取Tx它是通过热电偶获得的，而功率P是通过大电流饱和压降获得的VCE和负载电流ILoad计算。因此，有三个参数可以准确测量：小电流下饱和压降VCE(T)，大电流压降VCE热电偶的温度测量[12]。

装置饱和压降VCE和热阻Rthj-x用于表示键合线和焊料的老化状态，进一步获得设备的寿命和故障模式。当饱和压降时，标准规定VCE105%或热阻达到初始值Rth120%的初始值被认为是设备故障。

1200是两种不同的包装形式V,25A功率循环老化过程中的三个关键参数(VCE，Rthj-x和ΔTvj)功率循环次数Nf的关系。测试条件均为开通时间ton=1s，降温时间toff=2s，栅极电压VGE=15V，结温差ΔTvj≈90K，最大结温Tvjmax≈150℃。

需要注意的是，在功率循环老化的早期阶段，设备的关键参数相对稳定，呈现缓慢上升趋势。在指数呈上升趋势后的短时间内，这一过程通常是一个裂纹形成过程。随着功率循环次数的增加，装置的饱和压降和热阻在一定程度上增加，表明装置的键合线和焊料老化，结温逐渐升高，加速了老化过程。

但最终装置与散热器器热阻首先达到故障判断标准，为焊料老化故障。TO封装器件的结果表现为键合线（饱和压降升高，热阻几乎不变）。

根据功率器件的寿命模型，结温差ΔTvj它是影响设备寿命的最重要因素，其次是最大结温等绝对温度Tvjmax。此外，由于功率和热电偶的测量相对成熟，准确测量设备热阻的关键也取决于结温。可以看出，准确测量结温已成为功率循环测试中最关键的技术，但归根结底取决于电压的测量，这也是功率循环测试技术面临的最大挑战和困难之一。

基本理论分析了功率循环测试技术的挑战，包括功率循环测试技术、测试方法和数据处理。值得一提的是，直流功率循环定义在所有标准中(DirectCurrent,DC)，也就是说，电流激励。所以，被测装置只有导通损耗，没有开关损耗，也没有阻断时的高压效应。

近年来，一些研究机构开始关注更接近工况的交流或交流PWM(PulseWidthModulation)功率循环，即在实际应用拓扑中放置被测装置，实现加速装置的老化过程，通过被测装置的电流PWM波。一方面，被测设备在主动关闭时承受电路的高压，另一方面，设备的部分损耗来自开关损耗，可以在一定程度上降低测试电流，减少键线的自热现象，从而降低键线的热应力。

PWM复杂的功率循环电路结构和控制使得结温的准确测量成为一个难点，同时，高频开关的干扰也会影响结温的测量精度。功率循环测试通过加速器件的老化过程来评估封装的可靠性。因此，最需要注意的是设备的故障机制和使用寿命。

对现有公开发表的所有内容进行了全面的总结和分析DC与PWM功率循环数据。结果表明，器件经过PWM功率循环老化并没有出现新的失效机理，仍然是DC功率循环最常见的键合线失效、焊料老化和表面金属化三种现象。

此外，在两个不同的电流激励条件下，同一批设备的功率循环寿命几乎相同。而DC各种研究机构和标准都广泛采用了电路结构简单、结温测量方便，仍将是未来的重点。因此，本文对功率循环测试的后续挑战和分析是基于DC展开功率循环。