5 основных причин сбоев в электроснабжении в 2020 году

Введение в сбои электропитания:

Источники питания являются основой всех электронных систем. Любое препятствие в подаче означает, что ваша электронная система остановится. Выход из строя блока питания может произойти по ряду причин. Тем не менее, есть несколько мер предосторожности, которые вы можете предпринять, чтобы избежать сбоев питания и, следовательно, сбоев системы.

Данные, использованные в статье, основаны на исследованиях, проведенных компаниями Excelsys и Power Clinic (которые собрали данные о сбоях блоков питания более чем 12 000 моделей, присланных более чем 1600 различными компаниями). В нем также используется исследование, проведенное доктором Рэем Ридли из Ridley Engineering на основе материалов его группы LinkedIn «Источники питания». В этой группе более 6000 участников. Эти данные основаны на всех типах электронных систем, используемых в промышленных, медицинских, военных и научных областях.

Наиболее распространенные причины выхода из строя блока питания:

Большинство сбоев в подаче электроэнергии, несомненно, связаны с температурой. Многие из них вы найдете здесь. Один из фундаментальных законов физики гласит, что на каждые 10 °C, которые вы можете поддерживать при температуре источника питания ниже 40 °C, вы удваиваете среднее время наработки на отказ (MTBF). Точно так же при повышении температуры блока питания на каждые 10 °C среднее время наработки на отказ (MTBF) сокращается вдвое. MTBF (среднее время наработки на отказ) — это прогнозируемое количество времени, затрачиваемое на отказы, присущие электронной системе, или среднее арифметическое время наработки на отказ системы.

Со временем мы стали свидетелями увеличения использования пластиковых корпусов по сравнению с металлическими, что влияет на тепловые и электромагнитные характеристики. Ваша цель должна состоять в том, чтобы скорректировать управление температурой вокруг вашей системы электропитания.

• Конденсаторы

Практически все конденсаторные технологии имеют некоторые недостатки, если они не разработаны должным образом. Конденсаторы могут легко получить перегрузку и склонны к выходу из строя. Конденсаторы могут выйти из строя по ряду причин и, следовательно, привести к выходу из строя вашего источника питания. Это может включать утечку, вздувшиеся конденсаторы, взрывы или короткие замыкания, снижение емкости или увеличение ESR в цепи. Избыточное тепло также вызывает повреждение конденсатора наряду со старением, повреждением обратной полярности, повреждением во время сборки и т. д.

Во избежание сбоев из-за конденсаторов вы должны убедиться, что в вашей системе питания используются высококачественные конденсаторы. Не допускайте перегрева конденсаторов, следите за пульсациями тока, чтобы убедиться, что они не перегружены.

• Компоненты питания

Компоненты переключения питания или МОП-транзисторы также являются важной частью систем питания и иногда могут быть причиной отказа. МОП-транзистор (полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника) представляет собой трехвыводное устройство с истоком, затвором и стоком. Он используется для усиления и переключения электронных сигналов в электронном устройстве.

Мощный полевой МОП-транзистор — это очень широко используемый силовой полупроводниковый прибор, особенно используемый для импульсных источников питания постоянного тока. Они могут привести к отказу, если тепло не отводится должным образом, если перенапряжение стока, перегрузка тока стока, перенапряжение затвора или внутренний встречно-параллельный диод перегружен. В центре внимания должно быть правильное проектирование, снижение номинальных характеристик компонентов и тестирование, чтобы гарантировать, что ваше устройство не выйдет из строя.

• Управление ICS

Управляющие ИС могут быть легко неправильно применены или использованы не по назначению, что повлияет на источник питания. Это может быть связано с неправильной работой часов или неправильной компоновкой печатной платы, что может вызвать нежелательные шумы или колебания. Вы должны уделить должное внимание ограничению тока, приводу затвора, интервалу, режимам плавного пуска и измерению контуров управления.

Если в вашей микросхеме есть дефект, это напрямую повлияет на полевые МОП-транзисторы, поэтому важно убедиться, что ваша управляющая микросхема не выйдет из строя.

• Причины, связанные с окружающей средой

Это самая частая причина выхода из строя блока питания. К экологическим проблемам относятся проникновение влаги, скачки напряжения и переходные процессы, индуцированные скачки напряжения и переходные процессы в сети, удары молнии и реактивные нагрузки, такие как рекуперативные приводы двигателей, зарядка аккумуляторов, суперконденсаторы и т. д.

Некоторых из этих сбоев, вызванных воздействием окружающей среды, можно избежать, правильно спроектировав и протестировав их или добавив в свои системы защитные расширения.

• Поклонники

Это не должно вызывать удивления, вентиляторы есть в большинстве систем. Они представляют собой физически движущуюся часть, встроенную в системы электроснабжения, и на самом деле более подвержены сбоям и отказам. Вентиляторы используются для рассеивания тепла, выделяемого системой, во избежание перегрева. Пользователи сами добавят вентиляторы в систему, если в системе нет предустановленных вентиляторов. Однако и тогда вопрос не снимает, а, наоборот, перескакивает с одной позиции на другую. Еще одной проблемой является производство замещающих вентиляторов в цепочке поставок. Вам необходимо убедиться, что предоставляемая вам система электроснабжения свободна от таких некачественных заменителей.

С другой стороны, безвентиляторная система имеет свои преимущества. Вы можете герметизировать безвентиляторную систему от влаги и пыли. В случае установки систем на открытом воздухе можно герметизировать его от влаги и дождя. Удаление вентилятора может повысить надежность вашей системы на 25 % и помочь вам избежать сбоев. Старайтесь избегать вентиляторов в ваших системах питания, если в этом нет необходимости. Excelsys выпустила безвентиляторную систему питания с выходной мощностью 600 Вт.

Вывод:

Существует множество других причин выхода из строя блока питания, но эти встречаются чаще всего. Чтобы избежать этого, вам необходимо убедиться, что вашей системе электроснабжения уделяется должное внимание с момента строительства и проектирования. Старайтесь использовать законные компоненты, которые были протестированы заранее, или ищите поставщиков, дающих гарантию.