社會在不斷發展,跟著社會的不斷發展,科學技能水平也在不斷發展,電源設備應用越來越廣泛,并且詳細的設備構造也變得越來越雜亂,開關電源的元器材數量以及品種都在添加,導致使用環境也越來越雜亂,因為電源運轉需求聯絡,所以在運轉中遭到環境的影響比較大,如果無法及時進行檢修,一旦出現問題就會影響開關電源的牢靠性,因此在規劃的時候需求將電源牢靠性規劃作為重點內容,剖析各種牢靠性的影響要素,進步開關電源牢靠性規劃水平,保證開關電源設備能夠正常運轉。
1電氣規劃
1.1供電方法的選擇
集中式供電系統各輸出之間的誤差以及因為傳輸間隔的不同而形成的壓差降低了供電質量,并且應用單臺電源供電,當電源產生毛病時或許導致系統癱瘓。分布式供電系統供電單元挨近負載,改進了動態呼應特性,供電質量好,傳輸損耗小,功率高,節約能源,牢靠性高,容易組成冗余供電系統,擴展功率也相對比較容易,所以分布式供電系統能夠滿意高牢靠性設備的要求。
1.2電路拓撲的選擇
開關電源一般選用單規矩激式、單端反激式、雙管正激式、雙單規矩激式、推挽式、半橋式等多種拓撲。單規矩激式、單端反激式、雙單規矩激式、推挽式開關管的接受電壓在兩倍輸入電壓以上,如果按60%降額使用,則使開關管不易選型。在推挽和全橋拓撲中或許出現單向偏磁飽和,使開關管損壞。雙管正激式和半橋電路開關管的接受電壓僅為電源的最大輸入電壓,選用開關管比較容易。在高牢靠性工程上一般選用這兩種電路拓撲。
1.3操控策略的選擇
在中小功率的電源中,電流型PWM操控是很多選用的方法,它較電壓型操控有如下優點:逐周期電流約束,比電壓型操控更快,不會因過電流而使開關管損壞,大大減小了過載與短路毛病;具有優良的電網電壓調整率和快速的瞬態呼應;環路穩定,易補償;紋波比電壓操控型小得多。實踐表明,電流操控型的50W開關電源的輸出紋波在25mV左右。硬開關技能因開關損耗的約束,開關頻率一般在350kHz以下,軟開關技能應用諧振原理,完成開關損耗為零,從而能夠將開關頻率進步到兆赫級水平。這種應用軟開關技能的變換器歸納PWM變換器和諧振變換器兩者的優點,挨近理想的特性,如低開關損耗、恒頻操控、適宜的儲能元件尺度、較寬的操控規模,但此項技能首要應用于大功率開關電源中,中小功率開關電源仍以PWM技能為主。
1.4元器材的選用
元器材直接決議了開關電源的牢靠性,所以它的選用顯得非常重要。
(1)盡量選用硅半導體器材。
(2)多選用集成電路,少用分立元件的電路。
(3)開關管選用MOSFET能簡化驅動電路,減少損耗。
(4)輸出整流管盡量選用具有軟恢復特性的二極管。
(5)應選用金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝的器材,制止選用塑料封裝的器材。
(6)原則上不選用電位器,有必要保存的應進行固封處理。
2熱規劃
開關電源的耐熱功能不僅直接關系到它的牢靠性和使用壽命,并且還直接關系到產生火災的危險程度,所以溫度是影響開關電源牢靠性的一個重要要素。開關電源的熱源首要是高頻變壓器、開關功率晶體管、整流輸出二極管以及濾波用的電解電容。實踐表明,開關電源內部的溫升將導致元器材失效,當溫度超過一定值時,失功率將呈指數規則添加。開關電源熱規劃的原則有:
(1)減少發熱量,選用更優的操控方法和技能(如移相操控技能),選用低功耗的器材,減少發熱元件的數量,加大加粗印制線的寬度,進步開關電源功率。
(2)加強散熱,使用傳導、輻射、對流技能將熱量轉移,包括選用散熱器、風冷(天然對流和強迫風冷)、液冷和熱管等方法。強迫風冷的散熱量比天然冷卻大10倍以上,可是要添加風機、風機電源、連鎖設備等。這不僅使開關電源的本錢和雜亂性添加,并且還會使系統的牢靠性下降,因而一般盡量選用天然冷卻,而不是風冷、液冷之類的冷卻方法。在元器材布局時,應將發熱器材安放在下風位置或印制板的上部,散熱器選用氧化發黑工藝處理以進步輻射率。變壓器和電感線圈應選用較粗的導線來按捺溫升。
3安全性規劃
關于電源而言,安全性歷來都是被確定為最重要的功能之一,不安全的產品不但不能完結規則的功用,并且還有或許產生嚴重事故,形成機毀人亡的巨大損失。為保證電源產品具有適當高的安全性,有必要進行安全性規劃。電源安全性規劃的首要內容是避免觸電和燒傷。
4三防規劃
三防規劃是指防潮規劃、防鹽霧規劃和防霉菌規劃。在規劃時,關于密封有要求的元器材采納密封措施;關于不可修復的組合設備,可選用環氧樹脂灌封。所有元器材、原資料的吸濕度應較小,不得使用含有棉、麻、絲等的易霉制品;對密封機箱、機柜應設置防護網,以避免昆蟲和嚙齒動物進入;直接暴露在大氣中的設備外頂部不該選用凹陷結構,避免積水導致腐蝕;能夠選用耐蝕資料,再通過鍍、涂或化學處理使電子設備及其零部件的外表覆蓋一層金屬或非金屬保護膜,阻隔周圍介質;在結構上選用密封或半密封方式來隔絕外部不利環境;印制板及組件外表涂覆專用的三防清漆,能夠有效的避免導線之間的電暈、擊穿,進步電源的牢靠性;電感和變壓器應進行浸漆、封端,以防潮氣進入引發短路事故。
綜上所述,開關電源設備的牢靠性與詳細的規劃進程休戚相關,一起與結構規劃,生產工藝以及詳細的加工質量也有著直接的聯絡,保證開關電源規劃工作的牢靠性是保證開關電源牢靠性運轉的前提,所以需求格外注重規劃質量,選擇合格的元器材,促進開關電源規劃進程的完善,進步開關電源的牢靠性。
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