影响开关电源寿命的十大技术因素
影响开关电源寿命的因素主要包括以下几个方面:
一、元器件特性与老化
1、电解电容器
² 电解液泄漏:电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液,这种现象随着温度的升高而加速,一般认为温度每上升10℃,泄漏速度会提高至2倍。电解液的减少会导致电容器的性能下降,从而影响电源的寿命。
² 静电容量减少:随着时间的推移,电解电容器的静电容量会逐渐减少,当其相对于起始值的变化率达到-20%以下时,通常认为电容器寿命结束。
² tanδ增大:随着电解液量的减少,tanδ(损失角的正切)会逐渐增大,导致脉冲电流通过时产生的发热量增大,进一步加快劣化过程。
2、二极管
² 电流传达率(CTR)下降:二极管的CTR会随着时间推移逐渐减少,导致电流增大,可能达到最大限制电流,引发系统失控。
² CTR降至起始值的50%所耗的时间称为半衰期,通常条件下,半衰期为5万~10万小时。
3、风扇
² 轴承磨损:球形轴承及轴承的润滑油枯竭、机械装置部件的磨损会加速风扇的老化。轴承部位的润滑油干枯及轴承的磨损导致转数下降,噪音增大,加快寿命的终结。
² 电动机驱动回路:近年的DC风扇驱动回路开始使用电解电容器等部件,因此回路部件的寿命也需考虑。
4、电阻器
² 热疲劳:冲击电流防护回路中使用的电阻器等元件,会因为开关的循环而发生热疲劳,导致断路。
5、热敏电阻
² 电阻值变化:热敏电阻在防护冲击电流时,电阻值会随温度升高而降低,随后逐渐变大。热疲劳会影响其寿命,特别是在高电流冲击下,寿命会缩短。
6、继电器和开关
² 机械寿命和电寿命:机械寿命由机械部件的磨损程度决定,电寿命则受绝缘电阻和接点接触电阻增大的影响。特别是电感负载的浪涌电压引发的接点电弧现象和冲击电流引发的接点劣化问题,会缩短其寿命。
二、使用环境
7、温度
² 高温会加速电解电容器的电解液泄漏、二极管的CTR下降以及风扇轴承的磨损,从而缩短电源寿命。
8、湿度和污染
² 潮湿和污染的环境可能导致电路板的腐蚀和元器件的短路,影响电源的稳定性和寿命。
三、设计与制造
9、电路设计
² 合理的电路设计可以减少元器件的应力,提高电源的效率和稳定性,从而延长寿命。
10、制造工艺
² 高质量的制造工艺可以确保元器件的精度和可靠性,减少因制造缺陷导致的故障。
影响开关电源寿命的因素是多方面的,包括元器件的固有特性、使用环境以及设计与制造等方面。多种因素多直接或间接与温度这一关键因素相关。为了延长开关电源的寿命,需要综合考虑这些因素,并采取相应的措施进行改进和优化。其中,采取多种合理降温、排风散热的技术方案是延长开关电源寿命的必要措施。