开关电源可靠性设计研究

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    (3)设计问题

  首先是恰当地选用合适的元器件:

        ①尽量选用硅半导体器件,少用或不用锗半导体器件。

  ②多采用集成电路,减少分立器件的数目。

  ③开关管选用MOSFET能简化驱动电路,减少损耗。

  ④输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管。

  ⑤应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件。禁止选用塑料封装的器件。

  ⑥集成电路必须是一类品或者是符合MIL-M-38510、MIL-S-19500标准B-1以上质量等级的军品。

  ⑦设计时尽量少用继电器,确有必要时应选用接触良好的密封继电器。

  ⑧原则上不选用电位器,必须保留的应进行固封处理。

  ⑨吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近,因流过高频电流,故易升温,所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性。

  在潮湿和盐雾环境下,铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况,所以在舰船和潮湿环境,最好不要用铝电解电容。由于受空间粒子轰击时,电解质会分解,所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的电源中。

  钽电解电容温度和频率特性较好,耐高低温,储存时间长,性能稳定可靠,但钽电解电容较重、容积比低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵。

  关于降额设计:

  电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括电、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等)。除个别低应力失效的元器件外,其它均表现为工作应力越高,失效率越高的特性。为了使元器件的失效率降低,所以在电路设计时要进行降额设计。降额程度,除可靠性外还需考虑体积、重量、成本等因素。不同的元器件降额标准亦不同,实践表明,大部分电子元器件的基本失效率取决于电应力和温度,因而降额也主要是控制这两种应力,以下为开关电源常用元器件的降额系数:

  ①电阻的功率降额系数在0.1~0.5之间。

  ②二极管的功率降额系数在0.4以下,反向耐压在0.5以下。

  ③发光二极管电压降额系数在0.6以下,功率降额系数在0.6以下。

  ④功率开关管电压降额系数在0.6以下,电流降额系数在0.5以下。

  ⑤普通铝电解电容和无极性电容的电压降额系数在0.3~0.7之间。

  ⑥钽电容的电压降额系数在0.3以下。

  ⑦电感和变压器的电流降额系数在0.6以下。

  (4)损耗问题

 

 

图1 形成电磁干扰的三个条件

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图2开关电源滤波器示意图