开关电源 标准寿命要求

第一章 开关电源设计的一般考虑

在设计开关电源之前，应当仔细研究要设计的电源技术要求。现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。该模块的技术规范如下： 1 电气性能 除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境温度25℃下测试和规定的. 表1.1 额定电压 输出电流 限流范围 过压范围 调压范围1 调压范围2 效 率 I(max) 54.9V 28A 110％ 58.8- 52.55- 45.7 ＞87％ Imax 61.2V 52.75V 45.9V 1.1 输入 电压：单相交流额定电压有效值220V±20% 频率：频率范围 45-65Hz 电流：在满载运行时,输入220V,小于8A。在264V时,冲击电流不大于18A 效率：负载由50％－100％为表2.1值 功率因数：大于0.90,负载在50％以上,大于0.95 谐波失真：符合IEC 555-2要求 启动延迟：在接通电源3秒内输出达到它的额定电平 保持时间：输入176V有效值,满载,大于10mS 1.2 输出 电压：在满载时,输出电压设定在表1值的±0.2％ 电流：负载电流从零到最大值(参看表1)，过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止. 稳压特性：负载变化由零变到100％, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV. 瞬态响应： 在没有电池连接到输出端时,负载由10％变化到100％,或由满载变化的10％,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V. 静态漏电流：当模块关断时,最大反向泄漏电流小于5mA. 温度系数：模块在整个工作温度范围内≤±0.015％. 温升漂移：在起初30秒内,±0.1％ 输出噪音：输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音＜2mV. 1.3 保护 输入：输入端保护保险丝定额为13A. 输出过压：按表1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位. 输出过流：过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60％电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态) 输出反接：在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(＜32A/ 55V) 过热：内部检测器禁止模块在过热下工作，一旦温度减少到正常值以下,自动复位. 1.4 显示和指示功能 输入监视：输入电网正常显示. 输出监视：输出电压正常显示.(过压情况关断). 限流指示：限流工作状态显示. 负载指示： 负载大于低限电流显示. 继电器：输入和输出和输入正常同时正常显示。 输出电流监视：负载从10％到100％,指示精度为±5％. 遥控降低：提供遥控调节窗口. 1.5 系统功能 电压微调：为适应电池温度特性,可对模块的输出电压采取温度补偿. 负载降落：为适应并联均流要求，应能够调节外特性。典型电压降落0.5％,使得负载从零到增加100％,输出电压下降250mV. 遥控关机：可实现遥控关机。 1.6 电气绝缘 下列试验对完成的产品100％试验。 1.在L(网)和N(中线)之间及其它端子试验直流电压为6kV. 2.在所有输出端和L,N及地之间试验直流2.5kV.这检查输出和地之间的绝缘. 3.下列各点分别到所有其它端子试验直流100V： 电压降低(11和12脚) 继电器接点(14,15和16脚) 状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5和6脚)

开关电源32个检测项目检测方法与检测设备

开关电源是现代电子产品中常见的电源类型，它具有功率转化效率高、体积小、重量轻、使用方便等优点。为了确保开关电源的质量和性能，需要进行一系列的检测项目。

1.输入电压范围测试：通过改变电源输入电压进行测试，判断开关电源在不同电压范围内的输出情况。检测方法为改变输入电压并观察输出电压变化，检测设备为数字电压表。

2.输出电压范围测试：通过改变开关电源的输出负载进行测试，判断开关电源的输出电压范围。检测方法为改变输出负载并观察输出电压变化，检测设备为数字电压表。

3.输出电压精度测试：使用高精度数字电压表测量开关电源的输出电压，与设定值进行对比，判断输出电压的精度。检测设备为高精度数字电压表。

4.输出电流范围测试：通过改变开关电源的输出负载进行测试，判断开关电源的输出电流范围。检测方法为改变输出负载并观察输出电流变化，检测设备为数字电流表。

5.输出电流精度测试：使用高精度数字电流表测量开关电源的输出电流，与设定值进行对比，判断输出电流的精度。检测设备为高精度数字电流表。

6.输出功率测试：通过测量输出电压和输出电流的乘积，计算出开关电源的输出功率。检测设备为数字电压表和数字电流表。 7.效率测试：通过测量开关电源的输入功率和输出功率的比值，计算出开关电源的效率。检测设备为数字功率计和负载。

8.开机过压测试：将开关电源的输入电压调整至设定值的两倍，观察开关电源的输出电压情况。检测设备为数字电压表。

9.短路保护测试：在开关电源的输出端短接一个负载，观察开关电源是否能自动切换到短路保护状态。检测设备为负载。

10.过流保护测试：在开关电源的输出端增加一个大负载，观察开关电源是否能自动切换到过流保护状态。检测设备为负载。

11.过载保护测试：在开关电源的输出端增加一个超出额定负载的负载，观察开关电源是否能自动切换到过载保护状态。检测设备为负载。

12.输出电压波动测试：在开关电源的输出端接入一个示波器，观察输出波形是否正常。检测设备为示波器。

第1节 开关电源及电子零部件－寿命评估

1 电源的寿命的定义和期望寿命

众所周知，电子产品的故障如Bath-tub Curve (图1,)所示，分为以下三种类型。

① 减少型(DFR；Decreasing Failure Rate)

初期，带有缺陷的部分会发生故障，但随着时间的推移，剩下的都是稳定的部件，故障

率亦会下降。这段时间称为初期故障期。

② 一定型(CFR; Constant Failure Rate)

此时，机器运行稳定，故障率降至一定水平，

发生的故障均为随机性事件，称为偶发性故

障期。这段时期的稳定度和平均故障时间

(MTBF)呈指数式分布。

③ 增加型(IFR；Increasing Failure Rate)

故障率逐渐上升。故障发生原因为磨损。多

见于风扇电动机的球形轴承及继电器的驱动部位等处。这种类型的故障具有集中某处发

生的特征，一般从初期开始即呈正态分布。

因此，可以说寿命就是指机器故障率保持不变的稳定运行时期，也就是偶发故障期。

用户对电源的最低寿命的要求各不相同，一般最好考虑为7~10年。然而，机器的运行

时间因机而异，所以应明确限定期望寿命，并检测设计是否符合寿命标准。

表1中列举了几种主要电器的最短寿命。

它们是在设定完全使用时间为7年的前提下，根据各种电器的运行状况推算出来的数据。

2 电源装置的寿命评估

电源装置因为处理电流的缘故，所用部件受到的电应力大，发热量高，机器内部温度上必

要 寿 命

用途 时间 负荷比 时间计算

额定负荷 4.200H 1 printer

最大额定负荷12.600H 1 最大额定负荷 8－2H/天

最小额定负荷 2H/天

使用天数 300天/年

最大额定负荷寿命 ６H/天×300天/年×7年＝12.600H

最小额定负荷寿命 ２H/天×300天/年×7年＝4.200H

PC 额定负荷 1 使用 8H/天

寿命 8H/天×300天/年×7年＝16,800H

Capacitor life time calculation worksheet (TAICON formula)

SeriesMax. Temp.Rated VoltageCoefficientSeriesMax. Temp.Rated Voltage

Lx = Lo * Ktemp * KrippleVX856.3~4001.10SR856.3~50

Lx = Expected life time (hours)VR856.3~4000.93SM854~50

Lo = manufacturer estimated lifetime at maximum operating temperatureVT1056.3~4001.10ST1056.3~50

Ktemp = 2^[(To-Tx)/10] = Temperature acceleration factorVZ1056.3~4000.70SP856.3~50

To = maximum operating temperature (105 deg C or 85 deg C)VL1056.3~1001.10SL856.3~50

Tx = Ta + Tr = case temperature of capacitorST1056.3~500.40MA854~50

Tr = Case temperature rise of capacitor with respect to ambientPM6.3~1000.70MT/MU1054~50

Kripple = 2^[d(1-Kripple1/Kripple2] = Ripple acceleration factor160~4000.55NP856.3~100

Kripple1 = (Ix/Io)^2PW/PZ1056.3~1001.10ET1056.3~160

Kripple2 = 2^{(To-Tx)/30}160~4000.55BP8550 max.