現(xiàn)如今,電子產(chǎn)品的質(zhì)量不可或缺的兩大性能——技術(shù)性和可靠性,。作為一個(gè)成功電子產(chǎn)品的出臺(tái),兩方面的綜合水平影響著產(chǎn)品質(zhì)量,。電源作為一個(gè)電子系統(tǒng)中重要的部件,,其可靠性決定了整個(gè)系統(tǒng)的安全性能,開(kāi)關(guān)電源由于體積小,,效率高而在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,,然而如何提高開(kāi)關(guān)電源的可靠性則是電力電子技術(shù)大步跨越的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),。
電磁兼容性(EMC)設(shè)計(jì)技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源多采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù),脈沖波形呈矩形,,其上升沿與下降沿包含大量的諧波成分,,另外輸出整流管的反向恢復(fù)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾 (EMI),這是影響可靠性的不利因素,,這使得系統(tǒng)具有電磁兼容性成為重要問(wèn)題,。其產(chǎn)生電磁干擾有三個(gè)必要條件:干擾源、傳輸介質(zhì),、敏感接收單元,,EMC 設(shè)計(jì)就是破壞這三個(gè)條件中的一個(gè)。
對(duì)于開(kāi)關(guān)電源而言,,主要是抑制干擾源,,干擾源集中在開(kāi)關(guān)電路與輸出整流電路。采用的技術(shù)包括濾波技術(shù),、布局與布線技術(shù),、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù),、密封技術(shù)等技術(shù),。
開(kāi)關(guān)電源電氣可靠性工程設(shè)計(jì)技術(shù)
對(duì)于功率因數(shù)校正技術(shù)具體是指由于開(kāi)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(huì)使采用三相四線制的中線電流過(guò)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(kāi)關(guān)電源,。
在保護(hù)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(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)加入多種保護(hù)電路,,如防浪涌沖擊,、過(guò)欠壓、過(guò)載,、短路,、過(guò)熱等保護(hù)電路措施。
對(duì)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(kāi)關(guān)技術(shù)因開(kāi)關(guān)損耗的限制,開(kāi)關(guān)頻率一般在350kHz以下;軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是使開(kāi)關(guān)器件在零電壓或零電流狀態(tài)下開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗為零,,從而可將開(kāi)關(guān)頻率提高到兆赫級(jí)水平,,此技術(shù)主要應(yīng)用于大功率系統(tǒng),小功率系統(tǒng)中較少見(jiàn),。
對(duì)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?yàn)樵骷苯記Q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(diǎn):制造質(zhì)量問(wèn)題,、器件可靠性的問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題,、損耗問(wèn)題,。在使用中應(yīng)對(duì)此予以足夠重視。
對(duì)于電路拓?fù)?,開(kāi)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?fù)洹F渲须p管正激式,、雙正激式和半橋電路的開(kāi)關(guān)管承壓僅為輸入電源電壓,,60降額時(shí)選用600V的開(kāi)關(guān)管比較容易,而且不會(huì)出現(xiàn)單向偏磁飽和的問(wèn)題,,一般來(lái)說(shuō)這三種拓?fù)湓诟邏狠斎腚娐分械玫綇V泛的應(yīng)用,。
電源設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì)技術(shù)
專家指出除電應(yīng)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(jì)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(shí)的壽命只有溫升25℃時(shí)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(jī)箱及元器件的溫升——熱設(shè)計(jì),。熱設(shè)計(jì)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(qiáng)散熱,即利用傳導(dǎo),、輻射,、對(duì)流技術(shù)將熱量轉(zhuǎn)移,這包括散熱器設(shè)計(jì),、風(fēng)冷(自然對(duì)流和強(qiáng)迫風(fēng)冷)設(shè)計(jì),、液冷(水、油)設(shè)計(jì),、熱電致冷設(shè)計(jì),、熱管設(shè)計(jì)等。強(qiáng)迫風(fēng)冷的散熱量比自然冷卻大十倍以上,,但是要增加風(fēng)機(jī),、風(fēng)機(jī)電源、聯(lián)鎖裝置等,,在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況選取散熱方式,。