開關(guān)電源（六）課件講解

鐵道信號自動控制專業(yè)教學(xué)資源庫《鐵路信號電源設(shè)備維護(hù)》德修身技立業(yè)鐵道信號自動控制專業(yè)教學(xué)資源庫電源可靠性德修身技立業(yè)電源可靠性電源是在進(jìn)行能量的處理，其內(nèi)部器件要承受高電壓、大電流、高功率和熱量損耗，是整機(jī)中容易發(fā)生故障的一個部件，因此它的可靠性對整機(jī)可靠性有非常重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示：引起設(shè)備不可靠的原因設(shè)計(jì)錯誤約占1/3，元器件質(zhì)量約占1/3，制造、操作和維護(hù)約占1/3。其實(shí)后兩方面也與設(shè)計(jì)階段的考慮不周有關(guān)。為了取得高可靠性，必須從設(shè)計(jì)階段就開始考慮可靠性的問題。

3.1電源可靠性設(shè)計(jì)原則電源可靠性優(yōu)選線路。電路設(shè)計(jì)中盡量多利用標(biāo)準(zhǔn)化的電路或是經(jīng)過考驗(yàn)可靠性高的電路，并且應(yīng)盡量采用成熟的技術(shù)。電路設(shè)計(jì)遵循簡化原則。在保證設(shè)計(jì)功能和指標(biāo)的前提下盡可能以最簡單的線路和最少量的元器件來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，減少元器件數(shù)量的同時也要壓縮品種數(shù)可規(guī)格。從可靠性角度出發(fā)不能為了性能的少許改進(jìn)而增加大量元器件，要有足夠的容差設(shè)計(jì)和最壞情況設(shè)計(jì)。也就是要考慮元器件參數(shù)的公差、漂移以及隨環(huán)境條件的變化等因素。正確選用元器件，并針對元器件工作應(yīng)力合理進(jìn)行降額設(shè)計(jì)。正確選用元器件的類型是首要的，這需要設(shè)計(jì)者對每種器件的類型有足夠的認(rèn)識。選定類型后再進(jìn)行降額設(shè)計(jì)，降額是指元器件在低于其額定值的應(yīng)力條件下工作。按照元器件類型和降額曲線分別進(jìn)行溫度、電壓、功率的降額設(shè)計(jì)。

提高可靠性的方法除了進(jìn)行良好設(shè)計(jì)外，還可以通過實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行，其過程是不斷惡化產(chǎn)品的環(huán)境條件（電壓、溫度等）直至失效，就可找到最薄弱的環(huán)節(jié)，然后改進(jìn)該環(huán)節(jié)，再繼續(xù)惡化環(huán)境條件，該方法是比較實(shí)用的一種方法。

電源可靠性3.2電源可靠性指標(biāo)及測試可靠性的衡量是失效率或是平均無故障時間MTBF，兩者互為倒數(shù)。MTBF可以進(jìn)行計(jì)算或是通過試驗(yàn)來測定和驗(yàn)證，國內(nèi)多采用試驗(yàn)驗(yàn)證方法，依據(jù)GB/T5080.7-1986采用定時（定數(shù)）截尾試驗(yàn)方案，進(jìn)行是否達(dá)到預(yù)定MTBF的判斷。

MTBF,即平均無故障時間，英文全稱是“MeanTimeBetweenFailure”。是衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)。單位為“小時”。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。開關(guān)電源的MTBF一般不能低于200000小時。所謂“可靠性”，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力；反之，產(chǎn)品或其一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿梢?guī)定的功能是出故障。概括地說，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“失效率”（Failurerate），常用λ表示。例如正在運(yùn)行中的100只開關(guān)電源，一年之內(nèi)出了2次故障，則每個電源的故障率為0.02次/年。當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時間（MeanTimeBetweenFailures），簡稱MTBF。即：

MTBF=1/λ

通常作可靠性實(shí)驗(yàn)的時間都很長，可以用加速老化實(shí)驗(yàn)的方法來減少實(shí)驗(yàn)時間，從而盡快暴露設(shè)計(jì)中的問題。加速實(shí)驗(yàn)需要仔細(xì)衡量被惡化的指標(biāo)如環(huán)境溫度，震動參數(shù)，負(fù)載條件等對壽命的影響，從而科學(xué)地得出可靠性。

電源可靠性3.3電源的壽命影響開關(guān)電源壽命的因素很多，如負(fù)載大小、振動和周邊的工作環(huán)境(如電網(wǎng)環(huán)境、溫度、自然環(huán)境等）。其中，環(huán)境溫度很重要，國外統(tǒng)計(jì)資料表明，電子元器件工作溫度每升高2℃，可靠性下降10%，所以選擇合適的散熱方式，排放出由開關(guān)電源內(nèi)部的熱量非常關(guān)鍵。開關(guān)電源的MTBF，在很大程度上是由其內(nèi)部的電解電容器MTBF值所決定的。因隨著溫度的上升，電容器的壽命急劇縮短，所以開關(guān)電源的工作溫度如能得