开关电源可靠性设计培训
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关于开关电源可靠性设计分析摘要:开关电源是电气设备的重要组成部分,其可靠性决定着电机系统的基本安全,在保证开关电源经济成本的基础上,需要尽可能提升开关电源的可靠性。
本文将简述开关电源的失效机理,探究开关电源可靠性优化准则,分析开关电源可靠性设计策略,以期为开关电源可靠性进行优化设计。
关键词:开关电源;可靠性;优化设计引言:近年来,伴随着科学技术的发展,电源设备也逐渐呈现出多元化、多样性的趋势,各种各样的电源设备不断涌现,开关电源的应用范围也越来越大,这就要求开关电源必须具备一定的可靠性,保障各类设备的使用安全。
1开关电源失效机理概述开关电源是一种高频化电能转换装置,其功能机理就是通过不同形式的架构转换为用户端所需的电压或电流。
当开关电源发生故障而无法运作相应功能时,电源系统中的驱动装置便会因为失去供电而停止运行,从而导致整个设备或系统的瘫痪。
这也证明了开关电源对于整个系统设备可靠性有着重要影响。
以开关电源DCM模式为例,其在正常工作情况下处于DCM模式,而当受到漏感、寄生参数、元器件精度、电磁干扰等情况的影响时,就会出现电压值偏离预期的情况,从而造成反馈回路难以精确控制或无法被直接控制的情况。
而造成开关电源失效的原因主要有元器件功能失效和参数退化两类情况,功能失效就是指元器件缺陷、焊接不良、电路击穿等情况所造成的短路或开路问题;参数退化可能是电源拓扑或供电方式不匹配导致元器件使用寿命降低,功能退化所造成的问题。
分析开关电源失效机理来明确开关电源可靠性优化设计的主要方向[1]。
2开关电源可靠性优化准则开关电源在使用过程中必然会发生退化现象,也就是质量损失问题,而避免这种情况发生的有效方法是提升元器件质量,随着元器件质量提升,生产难度和成本也会随之增加,不过开关电源的故障率和维修费用也会降低。
因此,开关电源可靠性优化需要符合经济性原则,在保证成本尽可能低的同时对电源进行优化。
开关电源的可靠性也不只是从其使用寿命来得到,需要优化影响开关电源可靠性的变化的各类因素。
开关电源的可靠性设计开关电源是各种系统的核心部分。
开关电源的需求越来越大,同时对可靠性提出了越来越高的要求。
涉及系统可靠性的因素很多。
目前,人们认识上的主要误区是把可靠性完全(或基本上)归结千元器件的可靠性和制造装配的工艺,忽略了系统设计和环境温度对可靠性的决定性的作用。
据美国海军电子实验室的统计,整机出现故障的原因和各自所占的百分比如表1所示。
气叩%410JO在民用电子产品领域,日本的统计资料表明,可靠性间题80%源千设计方面(日本把元器件的选型、质量级别的确定、元器件的负荷率等部分也归入设计上的原因)。
以上两方面的数据表明,设计及元器件(元器件的选型,质量级别的确定,元器件的负荷率)的原因造成的故障,在开关电源故障原因中占80%左右。
减少这两方面造成的开关电源故障,具有重要的意义。
总之,对系统的设计者而言,需要明确建立“可靠性”这个重要概念,把系统的可靠性作为重要的技术指标,认真对待开关电源可靠性的设计工作,并采取足够的措施提高开关电源的可靠性,才能使系统和产品达到稳定、可靠的目标。
本文就从这两个方面来研究与阐述。
----------------------------------0系统可靠性的定义及指标0----------------------------------国际上,通用的可靠性定义为:在规定条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。
此定义适用千一个系统,也适用千一台设备或一个单元。
描述这种随机事件的概率可用来作为表征开关电源可靠性的特征量和特征函数。
从而,引出可靠度[R(t)]的定义:系统在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。
•2)开关电源的散热设计MOS管导通时有—定的压降,也即器件有—定的损耗,它将引起芯片的温升,但是器件的发热情况与其耐热能力和散热条件有关。
由此,器件功耗有—定的容限。
其值按热欧姆定律可表示为:PD= "Tj-Tc/RT"式中,"Tj"是额定结温(Tj=150°C),"Tc"是壳温,"RT"是结到管壳间的稳态热阻,"Tj"代表器件的耐热能力,"Tc"和'RT"代表器件的散热条件,而'PD"就是器件的发热情况。
开关电源可靠性设计培训
课程简介:
近年来,随着电子行业的不断发展,电子技术推陈出新,电子信息技术的飞速发
展推动了电源技术(特别是开关电源的应用技术)这一领域的飞速前进,同时也
给电源工程技术人员带来了前所未有的机遇和挑战,小到家用电器,大到大型电
力行业所用的仪器设备,无不需要电源来提供能源,这也更需要大量具有电源专
业知识水平的工程师来完成设计和开发。为了帮助广大工程师掌握开关电源中各
种功率开关器件的选用,及功率开关器件的驱动电路的设计、磁性材料的特性、
高频磁元件的特点及高频磁元件的设计方法;熟练掌握正,反激电源的设计步骤,
正确理解正,反激电源原理,三种工况的界定.集电极最大电流和电压的计算;在
变压器中加入气隙使磁滞回线倾斜并从中获益的方法以及设计软开关电源的具
体设计方法。帮助有关单位和工程师们尽快掌握相关技术,提高相关专业人员的
技术素质和水平,为国内科研技术人员提供一次系统学习此类开关电源设计技术
的机会,特别组织了国内理论基础扎实、实践经验丰富的知名专家教授担任讲师。
【主办单位】中 国 电 子 标 准 协 会 培 训 中 心
【协办单位】深 圳 市 威 硕 企 业 管 理 咨 询 有 限 公 司
【培训对象】
总工程师、技术总监,研发经理、硬件工程师、开关电源工程师等
师资介绍:
陶显芳,现任半导体应用联盟秘书长。原康佳集团总体技术设计所所长、高级工
程师;是康佳技术开发中心的创始人和技术带头人。“中国管理科学研究院”特
约研究员,“中国电源学会”专家委员会委员。精通开关电源、微波技术、高频
技术、视频技术、数字技术,熟悉计算机技术、软件技术、通讯技术、网络技术,
从事技术开发三十多年,产品开发经验丰富,可靠性设计培训技术知识全面,产
品开发技术含量高,熟悉各种产品标准和应用技术,以及各种产品生产技术与工
艺,技术产品开发成功率高。拥有多项国家级发明专利。在技术界有较高的声誉,
被多家权威部门授予发明家称号,多次作为嘉宾、技术专家、科学家被邀请参加
国内各种高级技术论坛。
课程提纲:课程大纲以根据学员要求,上课时会有所调整,具体以报到时的讲
义为准;
第一章、概述
1开关电源的应用
2什么是开关电源
3开关电源的几种工作模式
第二章、串联式开关电源
1串联式开关电源的工作原理
2串联式开关电源输出电压滤波电路
3串联式开关电源储能滤波电感的计算
4串联式开关电源储能滤波电容的计算
5小结
第三章、反转式串联开关电源
1反转式串联开关电源的工作原理
2反转式串联开关电源储能电感的计算
3反转式串联开关电源储能滤波电容的计算
4小结
第四章、并联式开关电源
1并联式开关电源的工作原理
2并联式开关电源输出电压滤波电路
3并联式开关电源储能电感的计算
4并联式开关电源储能滤波电容的计算
5小结
第五章、单激式变压器开关电源
1单激式变压器开关电源的工作原理
2单激式变压器开关电源小结
3正激式变压器开关电源
4反激式变压器开关电源
第六章、双激式变压器开关电源
1推挽式变压器开关电源的工作原理
2半桥式变压器开关电源
3全桥式变压器开关电源
第七章、开关电源变压器的工作原理
1单激式开关电源变压器
2双激式开关电源变压器
3开关电源变压器伏秒容量的测量
4开关电源占空比的选择 第八章、开关电源电路设计要点与调试
1开关电源电路设计需要考虑的几个要素
2常用开关电源性能简介
3开关电源电路设计要点
4开关电源主要参数设计
5开关电源电路调试
第九章、开关电源的安全设计
1开关电源的安全认证(3C 认证)
2几种常见安全认证
3世界各国的安全认证标志
4开关电源的安全设计要求
5电子产品的安全标准要点
6开关电源的安全设计要求
7安全标准中的几个关键术语
8开关电源的漏电防护
9开关电源的过热防护
10影响开关电源安全的几个关键器件
11开关电源的安全设计举例说明
第十章、开关电源的EMC 电路设计
此部分内容可根据授课时间另外安排,这里暂不列出课程提纲。
电子产品安全与EMC 认证常用标准:
电子产品安全标准:GB8898
雷击浪涌抗扰度试验标准:GB/T17626.5(IEC61000-4-5);
欧洲为:ITU-T K.20、ITU-T K.21、ITU-T K.45;
美国为:ANSI/IEEEE C62.41、GR1089、FCC PART68、UL1449;
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验标准:GB/T17626.4(IEC61000-4-4)
静电防护标准:GB/T17626.2(IEC61000-4-2)
EMC 常用标准:
EMC 通用系列标准:IEC61000-4-X
工业环境抗扰度通用标准:EN50082-2
脉冲电流谐波测试标准:IEC61000-3-2