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开关电源的牢靠性规划
时间:2020-11-26 08:11:07 点击次数:924

社会在不断发展,跟着社会的不断发展,科学技能水平也在不断发展,电源设备应用越来越广泛,并且详细的设备构造也变得越来越杂乱,开关电源的元器材数量以及品种都在添加,导致使用环境也越来越杂乱,因为电源运转需求联络,所以在运转中遭到环境的影响比较大,如果无法及时进行检修,一旦出现问题就会影响开关电源的牢靠性,因此在规划的时候需求将电源牢靠性规划作为重点内容,剖析各种牢靠性的影响要素,进步开关电源牢靠性规划水平,保证开关电源设备能够正常运转。

        1电气规划

        1.1供电方法的选择

        集中式供电系统各输出之间的误差以及因为传输间隔的不同而形成的压差降低了供电质量,并且应用单台电源供电,当电源产生毛病时或许导致系统瘫痪。分布式供电系统供电单元挨近负载,改进了动态呼应特性,供电质量好,传输损耗小,功率高,节约能源,牢靠性高,容易组成冗余供电系统,扩展功率也相对比较容易,所以分布式供电系统能够满意高牢靠性设备的要求。

 

        1.2电路拓扑的选择

        开关电源一般选用单规矩激式、单端反激式、双管正激式、双单规矩激式、推挽式、半桥式等多种拓扑。单规矩激式、单端反激式、双单规矩激式、推挽式开关管的接受电压在两倍输入电压以上,如果按60%降额使用,则使开关管不易选型。在推挽和全桥拓扑中或许出现单向偏磁饱和,使开关管损坏。双管正激式和半桥电路开关管的接受电压仅为电源的最大输入电压,选用开关管比较容易。在高牢靠性工程上一般选用这两种电路拓扑。

 

        1.3操控策略的选择

        在中小功率的电源中,电流型PWM操控是很多选用的方法,它较电压型操控有如下优点:逐周期电流约束,比电压型操控更快,不会因过电流而使开关管损坏,大大减小了过载与短路毛病;具有优良的电网电压调整率和快速的瞬态呼应;环路稳定,易补偿;纹波比电压操控型小得多。实践表明,电流操控型的50W开关电源的输出纹波在25mV左右。硬开关技能因开关损耗的约束,开关频率一般在350kHz以下,软开关技能应用谐振原理,完成开关损耗为零,从而能够将开关频率进步到兆赫级水平。这种应用软开关技能的变换器归纳PWM变换器和谐振变换器两者的优点,挨近理想的特性,如低开关损耗、恒频操控、适宜的储能元件尺度、较宽的操控规模,但此项技能首要应用于大功率开关电源中,中小功率开关电源仍以PWM技能为主。

 

        1.4元器材的选用

        元器材直接决议了开关电源的牢靠性,所以它的选用显得非常重要。

        1)尽量选用硅半导体器材。

        2)多选用集成电路,少用分立元件的电路。

        3)开关管选用MOSFET能简化驱动电路,减少损耗。

        4)输出整流管尽量选用具有软恢复特性的二极管。

        5)应选用金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器材,制止选用塑料封装的器材。

        6)原则上不选用电位器,有必要保存的应进行固封处理。

 

        2热规划

        开关电源的耐热功能不仅直接关系到它的牢靠性和使用寿命,并且还直接关系到产生火灾的危险程度,所以温度是影响开关电源牢靠性的一个重要要素。开关电源的热源首要是高频变压器、开关功率晶体管、整流输出二极管以及滤波用的电解电容。实践表明,开关电源内部的温升将导致元器材失效,当温度超过一定值时,失功率将呈指数规则添加。开关电源热规划的原则有:

        1)减少发热量,选用更优的操控方法和技能(如移相操控技能),选用低功耗的器材,减少发热元件的数量,加大加粗印制线的宽度,进步开关电源功率。

        2)加强散热,使用传导、辐射、对流技能将热量转移,包括选用散热器、风冷(天然对流和强迫风冷)、液冷和热管等方法。强迫风冷的散热量比天然冷却大10倍以上,可是要添加风机、风机电源、连锁设备等。这不仅使开关电源的本钱和杂乱性添加,并且还会使系统的牢靠性下降,因而一般尽量选用天然冷却,而不是风冷、液冷之类的冷却方法。在元器材布局时,应将发热器材安放在下风位置或印制板的上部,散热器选用氧化发黑工艺处理以进步辐射率。变压器和电感线圈应选用较粗的导线来按捺温升。

 

        3安全性规划

        关于电源而言,安全性历来都是被确定为最重要的功能之一,不安全的产品不但不能完结规则的功用,并且还有或许产生严重事故,形成机毁人亡的巨大损失。为保证电源产品具有适当高的安全性,有必要进行安全性规划。电源安全性规划的首要内容是避免触电和烧伤。

 

        4三防规划

        三防规划是指防潮规划、防盐雾规划和防霉菌规划。在规划时,关于密封有要求的元器材采纳密封措施;关于不可修复的组合设备,可选用环氧树脂灌封。所有元器材、原资料的吸湿度应较小,不得使用含有棉、麻、丝等的易霉制品;对密封机箱、机柜应设置防护网,以避免昆虫和啮齿动物进入;直接暴露在大气中的设备外顶部不该选用凹陷结构,避免积水导致腐蚀;能够选用耐蚀资料,再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的外表覆盖一层金属或非金属保护膜,阻隔周围介质;在结构上选用密封或半密封方式来隔绝外部不利环境;印制板及组件外表涂覆专用的三防清漆,能够有效的避免导线之间的电晕、击穿,进步电源的牢靠性;电感和变压器应进行浸漆、封端,以防潮气进入引发短路事故。

 

 

        综上所述,开关电源设备的牢靠性与详细的规划进程休戚相关,一起与结构规划,生产工艺以及详细的加工质量也有着直接的联络,保证开关电源规划工作的牢靠性是保证开关电源牢靠性运转的前提,所以需求格外注重规划质量,选择合格的元器材,促进开关电源规划进程的完善,进步开关电源的牢靠性。


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