節能電子負載可靠性分析

時間：2012/3/23閱讀：1821

節能電子負載可靠性分析

1. 功率單元的大裕量設計

功率單元設計中，為了確保裝置的可靠性，采用大裕量設計，降低了關鍵功率

器件的溫升。

?? 直流主回路功率器件電流容量4倍于額定容量；

?? 交流回路功率器件電流容量5 倍于額定容量；

?? 加大了散熱器尺寸，在45度工作環境且滿載情況下，測試功開關率管與磁性元件的zui高溫度為87℃；

?? 采用銅匯流排的主回路結構設計；

?? 多風機強制風冷散熱；

2. 完備的保護

除選用具有足夠裕量的元器件并合理布局控制內部溫升以外，產品設計時對可

能引起大范圍失效的各種因素進行了嚴密的論證，采取了可靠的技術措施。

?? 交流和直流通過高頻變壓器實現電氣隔離，原副邊打耐壓滿足UL60950-1標準。

?? 交流輸出端口線（火線和零線）對機殼在4kV 電壓沖擊下工作正常

?? 交流輸出端口火線對零線施加2kV 沖擊電壓波，設備工作正常

?? 4kV （接觸和空氣放電）靜電測試，設備工作正常

?? 絕緣性能符合相關國家標準和企業標準的要求

該產品通過軟硬件技術實現了齊備的保護功能，從根本上杜絕了電子負載自身

故障引起電網故障和直流電源損壞的可能。

?? 電網過/欠壓，過/欠頻保護

?? 交流過電壓，交流過電流

?? 直流過電壓，直流過電流

?? 過熱保護

?? 硬件保護

?? 接觸器故障保護

3. 系統的可靠性設計

在保證功率單元具有足夠的MTBF 的基礎上，模塊化結構、熱插拔技術和完善

的系統監控進一步強化了節能電子負載系統的可靠性指標，完夠滿足連續

生產所必需的可靠性要求。

?? 功率單元的可靠性設計

?? 功率單元各模塊運行相對獨立，任一功率模塊失效不對其它模塊造成影響

?? 分散控制技術，監控單元故障不影響功率單元的正常運行

?? 系統采用模塊化冗余配置，在單個功率模塊出故障時，系統仍能夠正常運

行

?? 完善的并網保護和模塊自身保護

?? 故障自恢復功能，使功率模塊在電網或功率單元自身出現意外故障后，能

夠自動恢復運行

4. 元器件的選型

對關鍵功率器件和集成芯片均采用進口產品。主要元器件品牌見下表：

元器件名稱	生產廠家
電解電容	江海
IGBT	IXYS（深圳鵬源代理）
MOSFET	IR
功率二極管	仙童
風扇	臺達
散熱器	深圳風鈴
DSP	TI

5. 系統壽命

在正常工作環境下,我公司的節能電子負載的平均*工作時間（MTBF）是5 年，使用壽命為10 年。

影響節能電子負載壽命的主要有電解電容，風扇等易損器件，其MTBF 的估算方法如下：

?? 電解電容

我公司使用的電解電容有85 度及105 度兩種，我司購買的都是105 度/2000h的電解電容，具體計算見附件：

?? 風扇

我司使用的風扇是中國臺灣臺達提供的，其MTBF 在環境溫度為50 攝氏度時可達到146,421 小時。

綜合以上兩種易損器件的壽命，我們可以得出結論：

1）系統的MTBF>5小時。