如何通過元器件選型提高開關(guān)電源可靠性?

  開關(guān)電源電氣可靠性工程設(shè)計技術(shù)

  對于功率因數(shù)校正技術(shù)具體是指由于開關(guān)電源的諧波電流污染電網(wǎng),干擾了其它共網(wǎng)設(shè)備,可能會使采用三相四線制的中線電流過大,引發(fā)事故,一般選擇的解決途徑是采用具有功率因素校正技術(shù)的開關(guān)電源。

  在保護電路的方面,為使電源能在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作,應在設(shè)計時加入多種保護電路,如防浪涌沖擊、過欠壓、過載、短路、過熱等保護電路措施。

  對于控制策略的選擇,追溯于在中小功率的電源中,電流型PWM控制是大量采用的方法,在DC-DC變換器中輸出紋波可以控制在10mV,優(yōu)于電壓型控制的常規(guī)電源。硬開關(guān)技術(shù)因開關(guān)損耗的限制,開關(guān)頻率一般在350kHz以下;軟開關(guān)技術(shù)是使開關(guān)器件在零電壓或零電流狀態(tài)下開關(guān),實現(xiàn)開關(guān)損耗為零,從而可將開關(guān)頻率提高到兆赫級水平,此技術(shù)主要應用于大功率系統(tǒng),小功率系統(tǒng)中較少見。

  對于供電方式,一般分為集中式供電系統(tǒng)和分布式供電。現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)一般采用采用分布式供電系統(tǒng),以滿足高可靠性設(shè)備的要求。

  因為元器件直接決定了電源的可靠性,所以元器件的選用是尤為重要。元器件的失效主要集中在以下四點:制造質(zhì)量問題、器件可靠性的問題、設(shè)計問題、損耗問題。在使用中應對此予以足夠重視。

  對于電路拓撲,開關(guān)電源一般采用單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、推挽式、半橋、全橋等八種拓撲。其中雙管正激式、雙正激式和半橋電路的開關(guān)管承壓僅為輸入電源電壓,60降額時選用600V的開關(guān)管比較容易,而且不會出現(xiàn)單向偏磁飽和的問題,一般來說這三種拓撲在高壓輸入電路中得到廣泛的應用。

  電源設(shè)備可靠性熱設(shè)計技術(shù)

  專家指出除電應力之外,溫度是影響設(shè)備可靠性最重要的因素之一,統(tǒng)計資料表明電子元器件溫度每升高2℃,可靠性下降10;溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。由于溫度的影響,就需要在技術(shù)上采取措施限制機箱及元器件的溫升——熱設(shè)計。熱設(shè)計的原則,一是減少發(fā)熱量,即選用更優(yōu)的控制方式和技術(shù),如移相控制技術(shù)、同步整流技術(shù)等技術(shù),另外就是選用低功耗的器件,減少發(fā)熱器件的數(shù)目,加大粗印制線的寬度,提高電源的效率。二是加強散熱,即利用傳導、輻射、對流技術(shù)將熱量轉(zhuǎn)移,這包括散熱器設(shè)計、風冷(自然對流和強迫風冷)設(shè)計、液冷(水、油)設(shè)計、熱電致冷設(shè)計、熱管設(shè)計等。強迫風冷的散熱量比自然冷卻大十倍以上,但是要增加風機、風機電源、聯(lián)鎖裝置等,在設(shè)計中要根據(jù)實際情況選取散熱方式。


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