2023年可靠性 个不容忽视的问题.doc

可靠性 一个不容无视的问题 电源网讯 下面说说我在这几年碰到的元器件上出现的问题。 1、431 R脚的上拉电阻,阻值批量上漂,导致大批电池充鼓,公司直接损失300多W,间接损失大批客户业务大大下降,公司接近倒闭。  究其原因是供给商偷换了廉价的电阻(之前用的是国巨的,很少有这样情况),此不良电阻在电压58V温度70度就会不同程度阻值变大,后来改成2颗0805贴片串联.问题解决。 2、启动电阻150K/2W 失效,刮开电阻绿漆发现有些地方电阻浆发白,无阻值.因为此电阻承受300多伏的耐压,而电阻上刻环的多少决定了每一环分压多少,如果有些地方偏细,可能就会是最先失效的地方.后来改成6颗1206 3串2并 问题解决。 3、轴状玻璃封装 二极管 失效 用一段时间就会发现二极管发白失效,其有个共同点就是引脚氧化,也疑心过器件质量问题.后来发现是因为助焊剂过多爬到板面上,当时助焊剂干了之后在使用过程中欲潮湿天气吸水氧化器件引脚. 说这些低级问题都是我遇到付出过代价的教训,这些问题前期工作做好都可防止.让大家见笑了. 希望大家都说说工作中遇到的一些质量问题。 再说说在实际应用贴片电阻.电容出现的问题. 因为贴片的电阻电容特殊材质结构,会存在两方面的机械损坏。 1.生产过程中,在焊接时需要对元件及板子预热,防止冷热不均导致电阻电容的帽子脱掉.(特别是电容)排板时贴片电容也应尽量远离发热源. 2.使用过程中机械震动的应力损坏,所以我排板时电容的方向垂直于可能产生机械应力的方向.(我也有在书上看到说元件与机械应力水平排列的,我现在也没想通是什么道理) 还有个生产中需要注意的是:TO-220系列封装的MOSFET,肖特基,超快恢复之类的二极管. 有阶段生产的机器老化时频频爆管,有15%左右,一直找不到原因,NG的管子拿到总厂一个多月也没找到实效原因.弄的人心惶惶,那时侯上班提心吊胆啊!后来发现是打扇热片的员工擅自把电动螺丝刀的扭拒调到三档,由于压力过大,肖特基的晶元就微裂,短暂的测试没发现问题,老化温度上来就NG了. 所以个人以为,此类管子撬扇热片的螺丝尽量不用自攻螺丝,电动螺丝刀力量不宜过大,能撬紧扇热片旧好.其实这些管子都是有扭力要求的,只是当时忽略了. 再说说风冷的机器,合理的风道对机器的影响. 顾名思义使用风扇冷却机器以防止机器高温而NG.这时需要了解那些元件,在什么工作模式下需要扇热(风机也有寿命),那些器件需要扇热那些不完全需要扇热,这就需要设计者有全局观,合理的设计风道,利用风道,吹风还是吸风,垂直还是水平风道扇热片扇叶的设计是否有利于风的流通,机器内部是否存在死角 我就上面一些情况做过些试验发现有些风道设计温升可以相差10度. 〔以上为电源网网友原创转载请注明出处〕 相关新闻： ：对影响开关电源可靠性的几个方面作出较为详细的分析比拟，从工程实际出发提出提高开关电源可靠性的方案。 关键词：开关电源；可靠性；电磁兼容 引言 电子产品的质量是技术性和可靠性两方面的综合。电源作为一个电子系统中重要的部件，其可靠性决定了整个系统的可靠性，开关电源由于体积小,效率高而在各个领域得到广泛应用,如何提高它的可靠性是电力电子技术的一个重要方面. 1 开关电源电气可靠性工程设计技术 1.1 供电方式的选择 供电方式一般分为：集中式供电系统和分布式供电。现代电力电子系统一般采用采用分布式供电系统，以满足高可靠性设备的要求。 1.2 电路拓扑的选择 开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。其中双管正激式、双正激式和半桥电路的开关管承压仅为输入电源电压，60%降额时选用600 V的开关管比拟容易，而且不会出现单向偏磁饱和的问题，这三种拓扑在高压输入电路中得到广泛的应用。 1 .3 功率因数校正技术 开关电源的谐波电流污染电网，干扰了其它共网设备，还可能会使采用三相四线制的中线电流过大，引发事故，解决途径之一是采用具有功率因素校正技术的开关电源。 1.4 控制策略的选择 在中小功率的电源中，电流型PWM控制是大量采用的方法，在 DC-DC变换器中输出纹波可以控制在10 mV，优于电压型控制的常规电源。 硬开关技术因开关损耗的限制，开关频率一般在350 kHz以下；软开关技术是使开关器件在零电压或零电流状态下开关，实现开关损耗为零，从而可将开关频率提高到兆赫级水平，此技术主要应用于大功率系统，小功率系统中较少见。 1.5 元器件的选用 因为元器件直接决定了电源的可靠性，所以元器件的选用是非常重要。元器件的失效主要集中在以下四点：制造质量问题、器件可靠性的问题、设计问题、损耗问题。在使用中应对此予以足够重视。 1.6 保护电路 为使电源能在各种恶劣环境下可靠地工作，应在设计时参加多种保护电路，如防浪涌冲击、过欠压、过载、短路、过热等保护电路。 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。 如图1所示，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 统计资料说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。热设计的原那么，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，我国用军标准GJB1412规定的泄漏电流小于5 mA。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，50 Hz设备小于0.1 μF，400Hz设备小于0.02 μF。假设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。 5 三防设计技术 三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。凡应用我国长江以南、沿海地区以及军用电源均应进行三防设计。 电子设备的外表在潮湿的海洋大气中会吸附一层很薄的湿水层，即水膜，但水膜到达20～30分子层厚时，就形成化学腐蚀所必须的电解质膜，这种富含盐分的电解质对裸露的金属外表具有很强的腐蚀活性。另外温度突变，在空气中产生露点，会使印制线间绝缘电阻下降、元器件发霉，产生铜绿、引脚被腐蚀断裂等情况。 湿热环境为霉菌的滋生提供了有利条件。霉菌以电子设备中的有机物为养料，吸附水分并分泌有机酸，破坏绝缘，引发短路，加速金属腐蚀。 在工程上，可以选用耐蚀材料，再通过镀、涂或化学处理即通过对电子设备及零部件的表现覆盖一屋金属或非金属保护膜，使之与周围介质隔离，从而到达防护的目的。在结构上采用密封或半密封形式来隔绝外部不利环境。对印制板及组件表现涂覆专用三防清漆可以有效防止导线之间的电晕、击穿，提高电源的可靠性。变压器应进行浸漆，端封，以防潮气进入引发短路事故。 三防设计与电磁屏蔽往往是矛盾的。如果三防设计优异就具有良好的电气绝缘性，而电气绝缘的外壳就没有好的屏蔽效果，这两方面需综合考虑。在整机设计中，应充分考虑屏蔽与接地要求，采取合理的工艺，保证有电接触的外表长期导通。 6 抗振性设计技术 振动也是造成电源故障的一个重要原因。在振动试验中常发生钽电容和铝电解电容器引线被振断情况，这些就要求加固设计。一般可以用硅胶固定钽电容，给高度超过25cm和直径超过12cm的铝电解电容器加装固定夹，给印制板加装肋条。 7 结束语 以上建议只是适用于工业品和军品电源，对于商业级产品可以在某些方面作出不同的选择。总之电源设备可靠性的上下，不仅跟电气设计，而且跟装配、工艺、结构设计、加工质量等各方面有关。可靠性是以设计为根底，在实际工程应用上，还应通过各种试验取得反响数据来完善设计，进一步提高电源的可靠性。