很多產(chǎn)品在實(shí)驗(yàn)室里“開(kāi)機(jī)即亮”,在用戶手中卻“用久就崩”。
為什么?
因?yàn)?strong>短時(shí)功能測(cè)試 ≠ 長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
而負(fù)載耐久測(cè)試(Load Endurance Test),正是模擬產(chǎn)品在真實(shí)使用負(fù)載下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的狀態(tài),提前暴露因熱積累、材料老化、機(jī)械磨損、電氣漂移導(dǎo)致的潛在失效。
今天,就帶你深入這項(xiàng)“時(shí)間+壓力”雙重考驗(yàn)的可靠性驗(yàn)證——它不追求瞬間極限,而是檢驗(yàn)產(chǎn)品能否在日復(fù)一日的高負(fù)荷中,始終如一。
一、什么是負(fù)載耐久測(cè)試?
負(fù)載耐久測(cè)試 = 施加典型或極限工作負(fù)載 + 長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行 + 環(huán)境應(yīng)力疊加。
核心目標(biāo):
驗(yàn)證產(chǎn)品在預(yù)期壽命內(nèi),關(guān)鍵性能不退化、結(jié)構(gòu)不失效、安全不妥協(xié)。
與常規(guī)功能測(cè)試的區(qū)別:
功能測(cè)試:驗(yàn)證“能不能用”;
負(fù)載耐久測(cè)試:驗(yàn)證“能用多久、用得穩(wěn)不穩(wěn)”。
二、為什么必須做負(fù)載耐久測(cè)試?
真實(shí)世界中的“慢性殺手”:
| 應(yīng)力類型 | 后果 |
|---|---|
| 持續(xù)高溫 | 電解電容干涸、芯片結(jié)溫超標(biāo)、塑料變形 |
| 電流過(guò)載 | 導(dǎo)線發(fā)熱、焊點(diǎn)氧化、MOSFET擊穿 |
| 機(jī)械摩擦 | 軸承磨損、齒輪打滑、風(fēng)扇停轉(zhuǎn) |
| 信號(hào)疲勞 | 接口接觸電阻增大、數(shù)據(jù)誤碼率上升 |
三、負(fù)載耐久測(cè)試怎么做?關(guān)鍵要素
1. 負(fù)載設(shè)定
典型負(fù)載:模擬用戶日常使用(如手機(jī)邊充邊玩);
極限負(fù)載:100%滿負(fù)荷(如服務(wù)器CPU 100%占用、電源輸出最大功率);
動(dòng)態(tài)負(fù)載:模擬真實(shí)波動(dòng)(如電動(dòng)車加速/剎車時(shí)的電流變化)。
2. 測(cè)試時(shí)長(zhǎng)
| 產(chǎn)品類型 | 常見(jiàn)時(shí)長(zhǎng) | 等效壽命 |
|---|---|---|
| 消費(fèi)電子 | 24–168小時(shí) | 6個(gè)月–2年 |
| 工業(yè)設(shè)備 | 500–2000小時(shí) | 3–10年 |
| 汽車電子 | 1000–3000小時(shí) | 10–15年(結(jié)合高溫) |
3. 環(huán)境組合
高溫負(fù)載:如+50℃下滿載運(yùn)行(模擬密閉空間);
高低溫循環(huán)+負(fù)載:驗(yàn)證熱疲勞下的電氣穩(wěn)定性;
濕度+負(fù)載:考察濕熱環(huán)境下的絕緣性能。
4. 監(jiān)測(cè)指標(biāo)
溫度:關(guān)鍵點(diǎn)溫升(如MOSFET、電池表面);
電氣參數(shù):輸出電壓精度、紋波、效率;
功能表現(xiàn):通信穩(wěn)定性、響應(yīng)延遲、誤碼率;
外觀檢查:鼓包、變色、異味、異響。
合格判定:
無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)(不起火、不冒煙);
性能衰減 ≤ 規(guī)格書(shū)限值(如效率下降 <5%);
功能全程正常。
四、行業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景
消費(fèi)電子(手機(jī)/充電器/耳機(jī))
測(cè)試:邊玩游戲邊快充 × 72小時(shí);
關(guān)注:電池溫升、充電IC穩(wěn)定性、外殼變形。
新能源汽車(OBC、DC-DC、BMS)
測(cè)試:40℃環(huán)境下持續(xù)10kW輸出 × 1000小時(shí);
關(guān)注:功率器件結(jié)溫、電容壽命、CAN通信可靠性。
工業(yè)電源/PLC
測(cè)試:滿載 + 50℃ × 2000小時(shí);
關(guān)注:MTBF驗(yàn)證、風(fēng)扇壽命、繼電器觸點(diǎn)磨損。
服務(wù)器/數(shù)據(jù)中心設(shè)備
測(cè)試:CPU/GPU 100%負(fù)載 + 高溫 × 168小時(shí);
關(guān)注:散熱系統(tǒng)效能、內(nèi)存ECC錯(cuò)誤率、硬盤(pán)SMART數(shù)據(jù)。
五、常見(jiàn)失效模式與根因分析
| 失效現(xiàn)象 | 根本原因 | 改進(jìn)方向 |
|---|---|---|
| 電源效率驟降 | 電解電容ESR增大、磁芯老化 | 改用固態(tài)電容、高Bs磁材 |
| 通信中斷 | 連接器接觸電阻上升 | 增加鍍金厚度、優(yōu)化插拔力 |
| 風(fēng)扇停轉(zhuǎn) | 軸承潤(rùn)滑脂干涸 | 選用長(zhǎng)壽命油封軸承 |
| 屏幕閃爍 | 背光驅(qū)動(dòng)電容失效 | 提升元器件溫度等級(jí) |
| 電池鼓包 | 過(guò)充保護(hù)失效 + 高溫 | 雙重保護(hù)電路 + 熱管理 |
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