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怎么樣設(shè)計出更可靠的開關(guān)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:1070
關(guān)于很多電子產(chǎn)品的質(zhì)量是技術(shù)性和可靠性兩方面的綜合。開關(guān)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(guān)電源由于體積小,效率高而在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如何提高它的可靠性是電力電子技術(shù)的一個重要方面。
開關(guān)電源是各種系統(tǒng)的核心部分。開關(guān)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(jié)于元器件的可靠性和制造裝配的工藝,忽略了系統(tǒng)設(shè)計和環(huán)境溫度對可靠性的決定性的作用。
對系統(tǒng)的設(shè)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(shù)指標,認真對待開關(guān)電源可靠性的設(shè)計工作,并采取足夠的措施提高開關(guān)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(shè)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(guān)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(guān)電源的一個重要指標,用來衡量開關(guān)電源的可靠性。
影響開關(guān)電源可靠性的因素
從各研究機構(gòu)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(guān)電源的影響很大,下面將從這兩方面分析,如何設(shè)計出高可靠的開關(guān)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(guān)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(shè)計的原則,我們可以從上面的分析中得出開關(guān)電源的可靠性設(shè)計原則。
1可靠性設(shè)計指標應(yīng)包含定量的可靠性要求。
2可靠性設(shè)計與器件的功能設(shè)計相結(jié)合,在滿足器件性能指標的基礎(chǔ)上,盡量提高器件的可靠性水平。
3應(yīng)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(yīng)制約因素進行綜合平衡設(shè)計。
4在可靠性設(shè)計中盡可能采用國、內(nèi)外成熟的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝和新原理。
5對于關(guān)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(zhì)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(shè)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(yīng)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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