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电源可靠性预测:艺术和科学结合的产物-米乐m6官网登录入口

来源:米乐m6网页版登录入口   发布时间:2022-07-11 02:28nbsp;  点击量:

本文摘要:数据手册是元器件、模块或系统性能的全面的、经测试和经验证信息的极致信息库。在电源单元(PSU)的情况下,数据手册为工程师获取了大量的性能参数,还包括纹波和噪声、效率、调节精度、隔绝电压、电磁排放量等。所获取的信息的数量和详尽程度为用户在任何等价应用于中构建预期性能获取了很大的信心。 但另一个最重要的性能参数电源可靠性又如何呢?事实上,当今的著名制造商获取的电源单元(PSU)具备极长的寿命。

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数据手册是元器件、模块或系统性能的全面的、经测试和经验证信息的极致信息库。在电源单元(PSU)的情况下,数据手册为工程师获取了大量的性能参数,还包括纹波和噪声、效率、调节精度、隔绝电压、电磁排放量等。所获取的信息的数量和详尽程度为用户在任何等价应用于中构建预期性能获取了很大的信心。  但另一个最重要的性能参数电源可靠性又如何呢?事实上,当今的著名制造商获取的电源单元(PSU)具备极长的寿命。

其寿命在由可靠性标准(如MIL-HDBK-217或Telcordia)规定的测试条件下展开了准确预测。更加最重要的是,经验指出,除了这些严苛定义的参数之外,高质量的电源单元PSU也获取超长寿命。  但是,系统设计人员依然面对一个问题:在这些测试条件以外的条件下操作者时,他们如何热情地预测电源单元(PSU)的平均寿命?各种各样少见因素有可能超越这些条件,如:热、冲击和振动、电源电压的瞬态波动、电解电容的老化等都有可能引发过早过热。

因此,数据手册的标准寿命额定值很少几乎限于于真实世界的产品。  同时,无法控制最后产品的可靠性是无法拒绝接受的。品牌的声誉是一笔宝贵的财富。处理和修理的环境和费用成本也是一种浪费。

  那么,系统设计工程师怎样才能热情地预估商用现货(COTS)电源单元的可靠性?而且,最大限度地提升信心水平的最有效地的方法是什么?  制造商的可靠性数据的容许  最常用的密切相关一个新的COTSPSU的寿命的值是故障前平均值时间(MTTF)或平均值故障间隔时间(MTBF)值。故障前平均值时间(MTTF)在恒定工作(环境)温度下一般来说为数千小时。  当然,故障前平均值时间(MTTF)并没得出从大量单元中随机提取的任何单个单元的过热时间:MTTF是一个平均值。

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有的单元的寿命比额定MTTF值更长,有的则不会早过热。事实上,假设一个恒定的故障率在电子设备的操作者条件下是不切实际的假设,单个单元的寿命需要持续到MTTF值的概率只有37%。换句话说,故障前平均值时间(MTTF)经过69%后,半数的单元将过热,如图1右图。

    这是因为,具备恒定故障率的故障由一个指数因子密切相关,如以下等式右图,用作计算出来元器件在等价时间后没再次发生故障的可能性:R(t)=e-t  其中:  =元器件的平均值故障率  PSU制造商使用基于高度加快测试的模型以预测其产品的故障率。他们无法在长时间操作者条件下运营PSU的测试,并等候仔细观察故障,因为必须许多年的时间来搜集统计资料显著性数据。

因此,他们将其产品曝露于过低的温度、振动、电流和电压形变下,以便使它们很快过热。  似乎,必须一种合理的方法将加快测试的结果转换成数据手册中的MTTF值;有信誉的PSU制造商不应严肃核实并完备自己的方法,以保证其能体现用户的真实世界体验。

  因此,到目前为止,我们或许可以信任由有一点信赖的制造商登录的数据手册中的MTTF值。但由于它仅有限于于较宽的工作条件,当在一系列竞争产品中展开自由选择时,最差仅有将它作为一个较为工具。

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换句话说,MTTF限于于命令在类似于条件下经过测试的有所不同PSU的比较寿命。  但是,任何等价应用于中的MTTF现实值高度依赖该应用于的操作者条件。温度对寿命的影响仅次于,但寿命也不受输出和输入电流和电压的意味著水平、这些参数的变化率、机械形变以及其他因素的影响。

  因此,尽管MTTF值是基于一系列的典型和恒定操作者条件而计算出来的,但许多用户的应用于将在以下条件下运营:  充满著变化  与典型值有所不同  即使应用于具备恒定的条件,这些条件也完全不有可能与数据手册的典型应用于条件完全相同。  因此,当在任何等价的真实世界应用于中估算故障率的时候,数据手册中的故障率和可靠性信息仅有能获取受限的效用。

电源系统设计人员必需设计适应环境其终端产品的仅次于可拒绝接受的故障率。不管该目标故障率是完全为零(在任务关键型应用于中)还是每10,000小时一次故障(在低成本消费产品的情况下),设计人员都必需具备高度信心,使现场的实际故障率最少超过低于目标。


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