Speranza di vita degli alimentatori


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Ci sono molti articoli su Internet sull'aspettativa di vita degli alimentatori a commutazione, ma la maggior parte di essi ha discusso delle situazioni in cui l'alimentatore è quasi a pieno carico. Sto progettando un dispositivo elettronico che necessita di uno stato di standby, sto usando un alimentatore COTS con un'uscita di 24 V-5 A, qualcosa del genere:

PSU

Il consumo di energia del mio dispositivo è quasi così:

5% delle volte a pieno carico.

55% del tempo al 20% a pieno carico.

40% del tempo in standby (circa l'1% del pieno carico).

So che tutto dipende dalla qualità dell'alimentatore e dalle sue specifiche di progettazione, ma i fornitori cinesi non forniscono informazioni sufficienti e affidabili sui loro prodotti. Anche se li stiamo acquistando da una sorta di fornitore responsabile.

In genere posso aspettarmi 10 anni di vita dal mio alimentatore?

Qualcuno afferma che i condensatori di ingresso (ad alta tensione CA) o gli accoppiatori ottici, indipendentemente dal consumo di carico, verranno distrutti dopo alcuni anni. È vero? In caso affermativo, alcuni altri sistemi elettronici come i televisori che funzionano da molti anni come hanno risolto questo problema?


Sì, i condensatori di ingresso si degraderanno nel tempo indipendentemente dal carico. No, di solito non è un problema nei primi 10 anni.
Albero

Qual è la tua temperatura ambiente?
Winny

+1, questa è un'ottima domanda! Ho visto Murata PSU citare 575k ore di MTBF, che è di circa 65 anni !. L'alimentatore TDK RWS50 elenca l'MTBF a 4.170.949 ore !!!, che è di circa 500 anni. Tuttavia contengono ventole meccaniche che di solito hanno al massimo 40.000 ore e i migliori cappucci elettrolitici sono classificati a 100.000 ore a 60 ° C. Sebbene l'aspettativa di vita raddoppi con ogni calo di 10 ° C della temperatura operativa, non riesco ancora a capire la valutazione di 4M ore. Sono tutto orecchi ...
Ale..chenski,

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@ MarcusMüller: il calcolo del valore reale di MTBF sulla base di riferimenti come MIL-HDBK-217F richiede informazioni esatte su tutte le parti elettroniche e alcune informazioni aggiuntive come il loro fornitore e le condizioni ambientali. So che molte parti elettroniche utilizzate in questi dispositivi non dispongono di documenti affidabili. Ad esempio guarda questo link: link , hanno detto 316.2K ore per MTBF (= 36 anni), ci credi?
electro

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@AliChen MTBF! = Speranza di vita. Una batteria può durare un'ora prima di esaurirsi, ma 10 milioni di ore MTBF o più sono comuni poiché le batterie sono molto affidabili.
Winny

Risposte:


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Non è possibile distinguere la durata prevista di qualsiasi dispositivo dal suo aspetto.

Nel tuo caso specifico, ci sono alcune cose che mi aspetto siano le probabilità più probabili di fallire:

  1. difetti dovuti a sovratensioni sulla fonte di alimentazione
  2. invecchiamento dei condensatori
  3. semiconduttori a causa del calore dovuto alla polvere sul radiatore

Il primo è totalmente fuori dalle tue mani, di solito. La domanda su quanto grave debba essere un malfunzionamento della griglia per friggere il tuo SMPS dipende dal design del tuo SMPS e, per fortuna. Tuttavia, da un puro punto di vista stocastico, devi aspettarti che ogni tanto vada storto qualcosa (fulmini, auto che si schianta contro l'albero della linea elettrica) - ma che potrebbe essere mezzo secolo o mezzo mese, a seconda, ancora , su probabilità totalmente fuori dall'influenza dell'SMPS.

Certo, puoi limitare l'effetto delle cose che vanno male con una protezione sufficiente dell'input, ma è qualcosa che sarà specificato solo per forniture più grandi e molto più costose delle tue.

Quindi, abbiamo probabilità di invecchiamento e fallimento. In un ambiente industriale, di solito troverai una misura chiamata "MTBF", tempo medio tra guasti, che cattura esattamente questo. Tale numero dovrebbe essere superiore a quello che è necessario, in uno scenario di utilizzo di carichi pesanti. Non avrebbe molto senso stimare MTBF sotto carico più leggero - a) avresti potuto usare un SMPS più piccolo allora, e b) è semplicemente piuttosto difficile indovinare se le cose sarebbero durate più a lungo; Non vedo davvero perché un SMPS a frequenza fissa avrebbe qualcosa di meno stressato in un carico dell'1% rispetto a uno scenario di carico del 90%, se il raffreddamento fosse adeguato.

Quindi, se hai bisogno di tale affidabilità, acquista qualcosa che viene fornito con un MTBF. Quel numero è piuttosto difficile da stimare onestamente e con competenza, e solo i grandi fornitori con esperienza significativa dovrebbero esserne fidati.

Anche se li stiamo acquistando da una sorta di fornitore responsabile.

Lol, OK, quindi, non quel fornitore, ma fondamentalmente responsabile. Sì, ci sarà un fattore di costo> 2.

Di solito non si acquistano tali componenti per l'elettronica di consumo; il compromesso prezzo / beneficio semplicemente non consente che:

In caso affermativo, alcuni altri sistemi elettronici come i televisori che funzionano da molti anni come hanno risolto questo problema?

Affatto? Ok, ovviamente, come ingegnere, provi a costruire il miglior SPMS che puoi con le cose che ti vengono date. Scegli correttamente i tuoi componenti con un certo margine nelle loro specifiche in modo che delle migliaia di dispositivi che verranno costruiti, la probabilità di interruzione è bassa. Ma se un friggin 'TV da 400 € fallisce sul campo dopo un decennio ... a nessuno importa. Si tratta comunque dell'aspettativa di vita più alta dell'elettronica di consumo. Se fallisce dopo 5 anni, non si deduce nemmeno una cattiva reputazione. Se fallisce dopo 2 anni, beh, guarda che questi casi non si accumulano e, in caso contrario, stai bene come produttore; se fallisce in garanzia, è ancora più economico scambiare 1 TV su 1000 piuttosto che costruire 1000 TV che costano l'1% in più, ma falliscono in media anni dopo.

Fortunatamente, l'economia potrebbe essere dalla tua parte qui: mentre qualsiasi SMPS realizzato in modo solido sarà più costoso del tuo "tipo di fornitore responsabile", se puoi avere accesso alle forniture per dispositivi di fascia alta prodotti in serie, ne trarrai beneficio che sono stati condotti test rigorosi su questi, ma la produzione di massa distribuisce il costo di questi tra più dispositivi e sono ancora relativamente economici.

I commenti menzionano già TDK e Murate come un tipico OEM SMPS, ma vorrei semplicemente aprire un dispositivo con un profilo d'uso simile a quello che hai tu - nel tuo caso, cerco stampanti / fotocopiatrici per ufficio di fascia alta rotte, e poi per i nomi sugli alimentatori.


"Non vedo davvero perché un SMPS a frequenza fissa avrebbe qualcosa di meno stressato in un carico dell'1% rispetto a uno scenario di carico del 90%, se il raffreddamento è adeguato": Naturalmente il mio raffreddamento SMPS non è abbastanza, ovviamente si è riscaldato più al 90% di carico, quindi sicuramente influenzerà la durata dei tappi degli elettroliti e di altre parti. Per quanto riguarda il tasso di fallimento, sono davvero d'accordo con quello 1 su 1000. Ma come potrei essere sicuro di quel tasso? Il fornitore SMPS è un produttore di massa e sicuramente testeranno i loro prodotti, inoltre li testeremo, ma penso che non è possibile stimare la durata di questi test.
electro,

La mia domanda riguarda fondamentalmente le parti SMPS, in particolare i tappi di ingresso, che si degradano o si distruggono mentre si trovano nella presa di corrente alternata, ma SMPS non è a pieno carico? E invecchiano in media 10 anni in questa situazione?
electro,

@electro come detto, questo è impossibile da dire senza sapere come è stato progettato l'SMPS e quali tappi sono stati scelti. Puoi acquistare protezioni sovradimensionate o testate in modo più rigido, ma decidere se spendere o meno dipende dal produttore dell'SMPS. Non è possibile dare una risposta generale.
Marcus Müller,

Bene, il riscaldamento degli alimentatori è di solito molto più alto al 90% rispetto all'80% ed estremamente alto al 100%. Quindi, considerando il riscaldamento, di solito è bene non caricare più dell'80% del carico sulla fornitura per periodi più lunghi.
yo

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L'aspettativa di vita non è davvero uguale a MTBF!

La MTBF viene calcolata utilizzando una distribuzione della funzione di probabilità per il componente elettronico (di solito viene utilizzata la funzione di distribuzione esponenziale). L'aspettativa di vita è un parametro che garantisce che la tua ipotesi sulla funzione di distribuzione di probabilità è ancora valida.

Esistono standard stabiliti come FIDES che consente la stima del dispositivo PSU (o COT in generale). Ciò che è necessario definire è il profilo dell'applicazione (temperatura ambiente, tempo di accensione e tempo di spegnimento, ecc.).

Puoi fare un rapido tour sul sito FIDES per saperne di più.


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Il semplice ciclo della temperatura distrugge i dispositivi elettronici, perché i coefficienti di espansione non sono identici e il costante flessione meccanica e il costante cambiamento delle sollecitazioni .......... alla fine rompono i componenti.

Cura: non spegnere i circuiti.

Oh ...... tienili freschi.

Un motivo per il piombo nella saldatura ..... la sua conformità meccanica (duttilità).

MODIFICA Considera un SMPS con clock a 100.000Hz ....... 100.000 volte al secondo si verificano l'espansione e la contrazione termica.

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