Základem všech elektronických zařízení je jejich napájení. Bez něj není možná funkčnost. Proto, aby si výrobci napájecích zdrojů udrželi konkurenceschopnost, musí zákazníkům poskytnout záruku vysoké kvality svých výrobků. Spolehlivost vystupuje jako klíčový ukazatel při popisu kvality výrobků a k posouzení jejich spolehlivosti se běžně používá míra poruchovosti výrobků.
Funkčnost zboží má v průběhu času tendenci klesat. Míra poruchovosti výrobku kolísá po celou dobu jeho životnosti a obvykle se řídí křivkou podobnou vaně, což platí zejména pro scénáře poruchovosti elektronických výrobků. Tuto křivku lze zhruba rozdělit do tří fází.
1. Časné období selhání
Počáteční fází je období raných poruch, které nastává na počátku životnosti výrobku. V tomto období dochází k vysoké míře selhání výrobku, především v důsledku výrobních chyb, které nemusely být odhaleny při kontrolách před odesláním. Ve společnosti CINCON prochází každý napájecí zdroj 100% kontrolním testováním, aby bylo zajištěno, že každá jednotka před odesláním splňuje všechny specifikace, čímž se účinně eliminuje časná poruchovost.
2. Stabilní doba poruchy
Druhým stupněm je období náhodných nebo konstantních příčin selhání. Je to také normální konstrukční poruchovost. Předpokládá se, že tato etapa je obdobím, kdy bude výrobek v provozu. Předpokládá se, že míra poruchovosti v tomto období bude nízká a rovnoměrná. Zůstává tedy téměř konstantní.
3. Doba opotřebení
A konečně, pokud se výrobky používají delší dobu, začne se míra poruch zvyšovat, protože se materiály opotřebovávají, což vede k degradačním poruchám, které se objevují stále častěji. Míra poruchovosti se s časem zrychluje, až nakonec selžou všechny jednotky.
Zakřivení vany
MTBF
MTBF (střední doba mezi poruchami) a životnost jsou důležité parametry, které je třeba zohlednit ve fázi návrhu výrobku. Může pomoci lokalizovat problémové oblasti tím, že identifikuje nadměrně namáhané součásti nebo najde součásti, které se více podílejí na poruchách. Jsou také klíčovými ukazateli pro systémové inženýry při výběru vhodného zdroje napájení. Inženýři zabývající se spolehlivostí často využívají různé metody a normy pro výpočet hodnoty MTBF výrobků. Existuje několik standardů pro predikci spolehlivosti, například MIL-HDBK-217F a Telcordia SR332 (Bellcore) atd. Tyto dva standardy jsou v současné době nejoblíbenějšími standardy spolehlivosti na trhu a používají se ve vojenských, respektive komunikačních aplikacích.
MIL-HDBK-217 je široce používaná norma, která se skládá ze dvou výpočetních metod - jedna je známá jako předpověď analýzy namáhání součástí, která je použitelná v pozdějších fázích návrhu, a druhá se nazývá předpověď spolehlivosti počtu součástí, která je použitelná v rané fázi návrhu a při formulaci návrhu. Při predikci analýzy namáhání dílů se spolehlivost určuje součtem poruchovosti jednotlivých dílů. Míra poruchovosti každého dílu se vyhodnocuje individuálně a vypočítává se zahrnutím proměnných teplota okolí, úroveň elektrického namáhání, základní míra poruchovosti, jmenovitý výkon, faktor provozního prostředí a faktor kvality dílu. Následující jednoduchá rovnice je vzorcem pro výpočet míry poruchovosti dílu, λp.
Vezmeme-li jako příklad napájecí modul, pokud jeho MTBF = 1000 hodin (přibližně 114 let), neznamená to, že každý modul může pracovat 114 let bez poruchy. Z MTBF=1/λ vyplývá, že λ=1/MTBF=1/114 let, to znamená, že průměrná poruchovost tohoto výkonového modulu je přibližně 0,88 %/rok. Jinými slovy, v průměru selže 8,8 kusů z 1000 PCS za rok.
Doživotní
V kontextu AC/DC zdroje je klíčovou součástí vnitřní hliníkový elektrolytický kondenzátor. Tento kondenzátor však vyniká jako součástka s nejkratší životností kvůli svým přirozeným omezením a postupnému zhoršování stavu v průběhu času. Hliníkový elektrolytický kondenzátor má proto zásadní význam z hlediska celkové spolehlivosti napájecího zdroje. Odhad předpokládané životnosti napájecích zdrojů je možný na základě vyhodnocení předpokládané životnosti tohoto kondenzátoru.
Životnost kondenzátoru závisí na různých faktorech specifických pro danou aplikaci, přičemž klíčovým faktorem je provozní teplota. Tento faktor hraje významnou roli při stárnutí vnitřních struktur a zhoršování elektrických vlastností v průběhu času. V případě kapalných elektrolytických kondenzátorů lze zdvojnásobení očekávané životnosti dosáhnout snížením teploty součástky o 10 °C. U polymerních kondenzátorů lze desetinásobného prodloužení životnosti dosáhnout snížením teploty součástky o 20 °C. Vzorce pro odhad životnosti jsou následující:
Jak se MTBF liší od životního cyklu?
Podle dříve poskytnutých informací spočívá hlavní rozdíl v tom, že jedna zahrnuje poruchovost všech komponent, zatímco druhá se zaměřuje výhradně na životnost elektrolytických kondenzátorů. Kromě toho je třeba poznamenat, že při výpočtech MTBF se používají různé metody. Navzdory těmto rozdílům jsou jak MTBF, tak životní cyklus pro inženýry zásadními parametry pro posouzení spolehlivosti výrobku.
Pro více informací nás kontaktujte - office@vitecpower.com
