开关电源（六）课件讲解

铁道信号自动控制专业教学资源库《铁路信号电源设备维护》德修身技立业铁道信号自动控制专业教学资源库电源可靠性德修身技立业电源可靠性电源是在进行能量的处理，其内部器件要承受高电压、大电流、高功率和热量损耗，是整机中容易发生故障的一个部件，因此它的可靠性对整机可靠性有非常重要的意义。据统计显示：引起设备不可靠的原因设计错误约占1/3，元器件质量约占1/3，制造、操作和维护约占1/3。其实后两方面也与设计阶段的考虑不周有关。为了取得高可靠性，必须从设计阶段就开始考虑可靠性的问题。

3.1电源可靠性设计原则电源可靠性优选线路。电路设计中尽量多利用标准化的电路或是经过考验可靠性高的电路，并且应尽量采用成熟的技术。电路设计遵循简化原则。在保证设计功能和指标的前提下尽可能以最简单的线路和最少量的元器件来实现设计，减少元器件数量的同时也要压缩品种数可规格。从可靠性角度出发不能为了性能的少许改进而增加大量元器件，要有足够的容差设计和最坏情况设计。也就是要考虑元器件参数的公差、漂移以及随环境条件的变化等因素。正确选用元器件，并针对元器件工作应力合理进行降额设计。正确选用元器件的类型是首要的，这需要设计者对每种器件的类型有足够的认识。选定类型后再进行降额设计，降额是指元器件在低于其额定值的应力条件下工作。按照元器件类型和降额曲线分别进行温度、电压、功率的降额设计。

提高可靠性的方法除了进行良好设计外，还可以通过实验方法进行，其过程是不断恶化产品的环境条件（电压、温度等）直至失效，就可找到最薄弱的环节，然后改进该环节，再继续恶化环境条件，该方法是比较实用的一种方法。

电源可靠性3.2电源可靠性指标及测试可靠性的衡量是失效率或是平均无故障时间MTBF，两者互为倒数。MTBF可以进行计算或是通过试验来测定和验证，国内多采用试验验证方法，依据GB/T5080.7-1986采用定时（定数）截尾试验方案，进行是否达到预定MTBF的判断。

MTBF,即平均无故障时间，英文全称是“MeanTimeBetweenFailure”。是衡量一个产品（尤其是电器产品）的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品。同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF。开关电源的MTBF一般不能低于200000小时。所谓“可靠性”，就是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；反之，产品或其一部分不能或将不能完成规定的功能是出故障。概括地说，产品故障少的就是可靠性高，产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“失效率”（Failurerate），常用λ表示。例如正在运行中的100只开关电源，一年之内出了2次故障，则每个电源的故障率为0.02次/年。当产品的寿命服从指数分布时，其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间（MeanTimeBetweenFailures），简称MTBF。即：

MTBF=1/λ

通常作可靠性实验的时间都很长，可以用加速老化实验的方法来减少实验时间，从而尽快暴露设计中的问题。加速实验需要仔细衡量被恶化的指标如环境温度，震动参数，负载条件等对寿命的影响，从而科学地得出可靠性。

电源可靠性3.3电源的寿命影响开关电源寿命的因素很多，如负载大小、振动和周边的工作环境(如电网环境、温度、自然环境等）。其中，环境温度很重要，国外统计资料表明，电子元器件工作温度每升高2℃，可靠性下降10%，所以选择合适的散热方式，排放出由开关电源内部的热量非常关键。开关电源的MTBF，在很大程度上是由其内部的电解电容器MTBF值所决定的。因随着温度的上升，电容器的寿命急剧缩短，所以开关电源的工作温度如能得