Verfahren zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Schaltnetzteilen

Zwei Eigenschaften, die für die Qualität elektronischer Produkte unverzichtbar sind: Technik und Zuverlässigkeit. Als erfolgreiches elektronisches Produkt wirkt sich das umfassende Niveau der beiden Aspekte auf die Produktqualität aus. Als wichtiger Bestandteil eines elektronischen Systems bestimmt die Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems die Sicherheitsleistung des gesamten Systems. Schaltnetzteile werden aufgrund ihrer geringen Größe und hohen Effizienz in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. Wie sich die Zuverlässigkeit von Schaltnetzteilen jedoch verbessern lässt, liegt in der Leistungselektroniktechnologie. Ein wichtiger Wendepunkt im Schritt.

1. Designtechnologie für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Das Schaltnetzteil verwendet meist die Pulsweitenmodulationstechnologie (PWM). Die Impulswellenform ist rechteckig und ihre Anstiegs- und Abfallflanken enthalten eine große Anzahl harmonischer Komponenten. Darüber hinaus erzeugt die umgekehrte Wiederherstellung des Ausgangsgleichrichters auch elektromagnetische Störungen (EMI), die den Einfluss darstellen. Ungünstige Zuverlässigkeitsfaktoren machen die elektromagnetische Verträglichkeit des Systems zu einem wichtigen Thema. Es gibt drei notwendige Bedingungen für die Erzeugung elektromagnetischer Störungen: Störquelle, Übertragungsmedium, empfindliche Empfangseinheit und EMV-Design soll eine dieser drei Bedingungen zerstören.

Beim Schaltnetzteil wird die Störquelle hauptsächlich unterdrückt und die Störquelle konzentriert sich auf den Schaltkreis und den Ausgangsgleichrichterkreis. Zu den eingesetzten Technologien gehören Filtertechnik, Aufbau- und Verdrahtungstechnik, Abschirmtechnik, Erdungstechnik und Dichtungstechnik.

2, Zuverlässigkeit der thermischen Designtechnologie von Stromversorgungsgeräten

Experten wiesen darauf hin, dass neben der elektrischen Belastung die Temperatur einer der wichtigsten Faktoren für die Zuverlässigkeit der Geräte ist. Statistiken zeigen, dass mit jedem Temperaturanstieg elektronischer Komponenten um 2 Grad die Zuverlässigkeit um 10 Grad abnimmt; Wenn die Temperatur um 50 Grad ansteigt, erhöht sich die Lebensdauer nur um 25 1/6 bei Grad. Aufgrund des Temperatureinflusses ist es notwendig, technische Maßnahmen zu ergreifen, um den Temperaturanstieg des Gehäuses und der Komponenten zu begrenzen – thermisches Design. Das Prinzip des thermischen Designs besteht darin, die Wärmeerzeugung zu reduzieren, d von wärmeerzeugenden Geräten und erhöhen Die Breite der groben Linie erhöht die Effizienz der Stromversorgung. Die zweite besteht darin, die Wärmeableitung zu verbessern, d. h. die Verwendung von Leitungs-, Strahlungs- und Konvektionstechnologie zur Wärmeübertragung, einschließlich Kühlerdesign, Luftkühlungsdesign (natürliche Konvektion und erzwungene Luftkühlung), Flüssigkeitskühlungsdesign (Wasser, Öl) und Thermoelektrik Kühldesign, Heatpipe-Design und so weiter. Die Wärmeableitung der Zwangsluftkühlung ist mehr als zehnmal größer als die der natürlichen Kühlung, es ist jedoch erforderlich, den Lüfter, die Lüfterstromversorgung, die Verriegelungsvorrichtung usw. zu erhöhen. Bei der Konstruktion sollte die Wärmeableitungsmethode entsprechend der tatsächlichen Situation ausgewählt werden.

3. Schaltnetzteil, elektrische Zuverlässigkeit, Konstruktionstechnologie

Bei der Technologie zur Leistungsfaktorkorrektur geht es insbesondere darum, dass der Oberschwingungsstrom des Schaltnetzteils das Stromnetz verschmutzt und andere gängige Netzwerkgeräte stört, was dazu führen kann, dass der Neutralstrom des Dreiphasen-Vierleitersystems zu groß wird , was zu einem Unfall führte. Die allgemeine Lösung besteht darin, ein Schaltnetzteil mit Leistungsfaktorkorrekturtechnologie einzusetzen.

Im Hinblick auf Schutzschaltungen sollten bei der Konstruktion verschiedene Schutzschaltungen wie Überspannungsschutz, Überspannung und Unterspannung, Überlastung, Kurzschluss und Überhitzung hinzugefügt werden, damit das Netzteil auch in verschiedenen rauen Umgebungen zuverlässig funktioniert.

Bei der Wahl der Regelstrategie wird auf die Stromversorgung mittlerer und kleinerer Leistung zurückgegriffen. Die Strommodus-PWM-Steuerung ist eine weit verbreitete Methode. Im DC-DC-Wandler kann die Ausgangswelligkeit auf 10 mV gesteuert werden, was der herkömmlichen Stromversorgung zur Spannungssteuerung überlegen ist. Die Hard-Switching-Technologie ist durch Schaltverluste begrenzt, die Schaltfrequenz liegt im Allgemeinen unter 350 kHz; Die Soft-Switching-Technologie besteht darin, das Schaltgerät im Nullspannungs- oder Nullstromzustand schalten zu lassen und zu realisieren, dass der Schaltverlust Null ist, sodass die Schaltfrequenz auf das Niveau von Megahertz angehoben werden kann. Diese Technologie wird hauptsächlich in Systemen mit hoher Leistung eingesetzt, was in Systemen mit niedriger Leistung weniger verbreitet ist.

Der Stromversorgungsmodus wird im Allgemeinen in ein zentrales Stromversorgungssystem und eine verteilte Stromversorgung unterteilt. Moderne leistungselektronische Systeme nutzen im Allgemeinen verteilte Stromversorgungssysteme, um den Anforderungen hochzuverlässiger Geräte gerecht zu werden.

Da die Komponenten direkt über die Zuverlässigkeit der Stromversorgung entscheiden, ist die Auswahl der Komponenten besonders wichtig. Komponentenausfälle konzentrieren sich hauptsächlich auf die folgenden vier Punkte: Probleme mit der Fertigungsqualität, Probleme mit der Gerätezuverlässigkeit, Designprobleme und Verlustprobleme. Dem sollte bei der Verwendung ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Für die Schaltungstopologie verwendet das Schaltnetzteil im Allgemeinen acht Arten von Topologien, z. B. den Single-Ended-Vorwärtstyp, den Single-Ended-Flyback-Typ, den Doppelrohr-Vorwärtstyp, den Double-Single-Ended-Vorwärtstyp, den Double-Forward-Typ und den Push-Pull-Typ , Halbbrücke und Vollbrücke. Unter diesen ist der Schaltdruck der vorwärtserregten Doppelröhren-, Doppelerregungs- und Halbbrückenschaltungen nur die Eingangsversorgungsspannung, und es ist relativ einfach, die 600-V-Schaltröhre auszuwählen, wenn die 60-Grad-Reduzierung erfolgt, und dies ist der Fall Kein Problem der unidirektionalen Polarisationssättigung. Im Allgemeinen werden diese drei Topologien häufig in Hochspannungseingangsschaltungen verwendet.