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开关电源的可靠性设计方案(2)

来源:admin      发布时间:2018-09-26     
      2电磁兼容性(EMC)设计技术


  开关电源多采用脉冲宽度调制(PWM)技术,脉冲波形呈矩形,其上升沿与下降沿包含大量的谐波成分,另外输出整流管的反向恢复也会产生电磁干扰(EMI),这是影响可靠性的不利因素,这使得系统具有电磁兼容性成为重要问题。


  产生电磁干扰有三个必要条件:干扰源、传输介质、敏感接收单元,EMC设计就是破坏这三个条件中的一个。


  对于开关电源而言,主要是抑制干扰源,干扰源集中在开关电路与输出整流电路。采用的技术包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等技术。


  3电源设备可靠性热设计技术


  统计资料表明电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%;温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。除了电应力之外,温度是影响设备可靠性最重要的因素。


  这就需要在技术上采取措施限制机箱及元器件的温升,这就是热设计。热设计的原则,一是减少发热量,即选用更优的控制方式和技术,如移相控制技术、同步整流技术等技术,另外就是选用低功耗的器件,减少发热器件的数目,加大粗印制线的宽度,提高电源的效率。二是加强散热,即利用传导、辐射、对流技术将热量转移,这包括散热器设计、风冷(自然对流和强迫风冷)设计、液冷(水、油)设计、热电致冷设计、热管设计等。


  强迫风冷的散热量比自然冷却大十倍以上,但是要增加风机、风机电源、联锁装置等,在设计中要根据实际情况选取散热方式。


  4安全性设计技术


  对于电源而言,安全性历来被确定为最重要的性能,不安全的产品不但不能完成规定的功能,而且还有可能发生严重事故,甚至造成机毁人亡的巨大损失。为保证产品具有相当高的安全性,必须进行安全性设计。电源产品安全性设计的内容包括防止电危险、过热危险。


  对于商用设备市场,具有代表性的安全标准有UL、CSA、VDE等,内容因用途而异,容许泄漏电流在0.5~5mA之间,澳门电子游戏正规网站国用军标准GJB1412规定的泄漏电流小于5mA。电源设备对地泄漏电流的大小取决于EMI滤波器的Y电容的容量,如图二所示。从EMI滤波器角度出发Y电容的容量越大越好,但从安全性角度出发Y电容的容量越小越好,Y电容的容量根据安全标准来决定。根据GJB151A,50Hz设备小于0.1μF,400Hz设备小于0.02μF。若X电容器的安全性能欠佳,电网瞬态尖峰出现时可能被击穿,它的击穿不危及人身安全,但会使滤波器丧失滤波功能。

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