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怎么樣設計出更可靠的開關電源呢?
來源:東莞市成良智能科技 發(fā)布時間:2019-08-01 點擊量:1067
關于很多電子產(chǎn)品的質量是技術性和可靠性兩方面的綜合。開關電源作為一個電子系統(tǒng)中重要的部件,其可靠性決定了整個系統(tǒng)的可靠性,開關電源由于體積小,效率高而在各個領域得到廣泛應用,如何提高它的可靠性是電力電子技術的一個重要方面。
開關電源是各種系統(tǒng)的核心部分。開關電源的需求越來越大,同時對可靠性提出了越來越高的要求。涉及系統(tǒng)可靠性的因素很多。目前,人們認識上的主要誤區(qū)是把可靠性完全(或基本上)歸結于元器件的可靠性和制造裝配的工藝,忽略了系統(tǒng)設計和環(huán)境溫度對可靠性的決定性的作用。
對系統(tǒng)的設計者而言,需要明確建立“可靠性”這個重要概念,把系統(tǒng)的可靠性作為重要的技術指標,認真對待開關電源可靠性的設計工作,并采取足夠的措施提高開關電源的可靠性,才能使系統(tǒng)和產(chǎn)品達到穩(wěn)定、可靠的目標。本文就從這兩個方面來研究與闡述。
系統(tǒng)可靠性的定義及指標
國際上,通用的可靠性定義為:在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的能力。此定義適用于一個系統(tǒng),也適用于一臺設備或一個單元。描述這種隨機事件的概率可用來作為表征開關電源可靠性的特征量和特征函數(shù)。從而,引出可靠度[R(t)]的定義:系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率。如系統(tǒng)在開始 (t=0)時有n0個元件在工作,而在時間為t時仍有n個元件在正常工作,則
可靠性 R(t)=n/n0 0≤R(t) ≤1
失效率 λ(t)= - dinR(t)/dt
λ定義為該種產(chǎn)品在單位時間內(nèi)的故障數(shù),即λ=dn/dt。如失效率λ為常數(shù),則
dn/dt=-λt
n=n0e-λt
R(t)=e-λt0
MTBF(平均無故障時間)=1/λ
平均無故障時間(MTBF)是開關電源的一個重要指標,用來衡量開關電源的可靠性。
影響開關電源可靠性的因素
從各研究機構研究成果可以看出,環(huán)境溫度和負荷率對可靠性影響很大,這兩個方面對開關電源的影響很大,下面將從這兩方面分析,如何設計出高可靠的開關電源。其中:PD為使用功率;PR為額定功率主。UD為使用電壓;UR為額定電壓。
環(huán)境溫度和負荷率對于開關電源元器件的影響也是很重要的一點,下面就來說說對那些元器件影響很重要吧:
環(huán)境溫度對半導體IC的影響 環(huán)境溫度對電容器的影響 環(huán)境溫度對電阻器的影響
負荷率對半導體IC的影響 負荷率對電阻的影響
可靠性設計的原則,我們可以從上面的分析中得出開關電源的可靠性設計原則。
1可靠性設計指標應包含定量的可靠性要求。
2可靠性設計與器件的功能設計相結合,在滿足器件性能指標的基礎上,盡量提高器件的可靠性水平。
3應針對器件的性能水平、可靠性水平、制造成本、研制周期等相應制約因素進行綜合平衡設計。
4在可靠性設計中盡可能采用國、內(nèi)外成熟的新技術、新結構、新工藝和新原理。
5對于關鍵性元器件,采用并聯(lián)方式,保證此單元有足夠的冗佘度。
6 原則上要盡一切可能減少元器件使用數(shù)目。7在同等體積下盡量采用高額度的元器件。
8 選用高質量等級的元器件。9 原則上不選用電解電容。
10 對電源進行合理的熱設計,控制環(huán)境溫度,不致溫度過高,導致元器件失效率增加。
11 盡量選用硅半導體器件,少用或不用鍺半導體器件。
12 應選擇金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝的器件,禁止選用塑料封裝的器件。
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