解决方案

电源基础
可靠性
点击次数:431 次    更新时间:2022-03-03
电源的可靠性一般由故障率、 MTBF、 寿命、 各种可靠性试验数据表示。
1) 故障率

通常用浴盆曲线表示故障率随时间的变化。

早期故障期是指在投入运行后的短时间内由于零件等的缺陷而导致高故障率的时期。 在零件可靠性不良的年
代, 通过老化处理能够有效清除早期故障, 但随着零件可靠性及制造工序质量的提高, 通过几天的短时间老化
就可发现的早期故障几乎已经没有了。 偶发故障期是指故障随机发生的时期。 随着设计水平、 制造工序、 零件可
靠性的提升, 故障率呈逐年下降趋势。 磨损故障期是指因零件到达使用寿命而发生故障的时期。 故障率通常是指
在偶发故障期的故障率。 电源故障率的计算方法包括将事先设定的零件故障率相累加的方法, 以及根据实际现
场的记录进行计算的方法。 前者通常采用不考虑
MIL-HDBK217中的零件降额率的零件计数法, 以及将每个零件
的使用方法都作为因素加以考虑的应力法。 使用零件计数法时, 采用按照
MIL-HDBK217制定的EIAJ标准(RCR-
9102
) 。
2MTBF(平均故障间隔时间) Mean Time Between Failure
同一电源前后两次故障间隔时间的平均值, 为故障率的倒数。

3) 电容寿命
电解电容是电源所用部件中寿命最短的部件, 因此电源的寿命由电解电容决定。 对于未使用电解电容的电源,
硅橡胶或绝缘用树脂是寿命较短的部件, 但也可使用
2030年。 这对于一般的电子设备来说, 可不必考虑其寿
命。
电解电容的寿命与电解液的剩余量、 电解液通过封口橡胶蒸发的速度(由封口橡胶的材质和封口结构决定) 以及
决定该速度的使用温度等因素有关。 因此, 寿命取决于由电解电容本身的设计所决定的基本寿命以及由使用方
法所决定的电解电容的温度。

4) 风扇寿命
风扇寿命除使用温度外, 还受湿度及灰尘的影响, 它们是缩短使用寿命的因素。 在多尘场所使用时, 需设置空气
过滤器, 以防风扇的冷却效果降低。 风扇的寿命有一定差异, 但约为
3年左右。
5) 可靠性
可靠性试验是指预测、 确认现场使用的电源的故障或寿命的试验。 但是, 由于必须采用加速性试验, 现场状况与
试验难于取得一致, 因此需要结合以往的经验进行判断。 电源的可靠性试验包括以下项目, 应根据电源的特性加
以实施。
①高温放置试验
测试电源在高温环境中长期放置是否会出现异常。 有通电和非通电两种方式, 分别改变温度、 时间进行测试。
②温度循环试验
在工作环境温度范围的上下限之间, 按规定的循环次数缓慢改变温度后, 测试电源有无异常。
③热冲击试验
在工作环境温度范围的上下限之间, 按规定的循环次数缓慢改变温度后, 测试电源有无异常。
④高压锅试验
测试电源在高温、 高湿、 高压的环境中长期放置是否会出现异常。
⑤长期通电试验
在最高工作温度环境下满负荷长期通电, 确认其使用寿命。
⑥振动试验
在施加规定的振动后, 测试电源有无异常。
⑦冲击试验
在施加规定的冲击后, 测试电源有无异常
6) 环境
通常的电源是按照MIL标准、 以在地面及温和环境下使用为前提进行设计的, 在以下环境中使用时, 需采取相应
的措施。
①工作环境温度
可在降额曲线所示的温度以下使用, 但若每天24小时在高温环境下满负荷连续运行, 电解电容的寿命会降至2
4万小时, 建议使用风扇进行强制空冷或进行输出降额。 但是, 采用聚四氟乙烯封口的电解电容, 其寿命不会发
生变化。
若必须采取上述使用方法, 则需要测量多个部件的温度。
②气体
在产生硫化氢、 二氧化硫、 氯气等腐蚀性气体的环境中, 电路板的电路图形及电阻等部件可能会开路或短路, 从
而发生故障。 另外, 若环境中有使用自来水的加湿器, 自来水所含的氯离子也会导致同样的故障。
③液体
应考虑电源的配置及方向, 确保导电的液体不会接触到电源。
④灰尘
电源上附着灰尘时, 会造成散热不良, 从而引起故障及缩短使用寿命。 因此, 需设置过滤器等, 防止灰尘附着。
在某些环境中, 会有导电金属、 碳纤维或粉末漂浮, 强制空冷时需要特别以注意。 另外, 若灰尘堆积处附着水
分, 灰尘可能会发生迁移或受导电离子作用, 导致电路发生短路。 此时, 推荐使用进行了涂层处理的小幅变更电
源。 但是, 在这样恶劣的环境下即使采取了涂层处理, 也无法解决上述问题, 只能采取降低故障率、 延长寿命之
类的措施。


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