스위칭 전원 공급 장치의 신뢰성 향상 방법

전자제품의 품질에 없어서는 안 될 두 가지 특성, 바로 기술성과 신뢰성입니다. 성공적인 전자제품으로서 두 가지 측면의 종합적인 수준이 제품 품질에 영향을 미칩니다. 전자 시스템의 중요한 구성 요소인 전력 시스템의 신뢰성은 전체 시스템의 안전 성능을 결정합니다. 스위칭 전원장치는 작은 크기와 높은 효율로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 스위칭 전원 공급 장치의 신뢰성을 향상시키는 방법은 전력 전자 기술입니다. 도약의 중요한 전환점.

1. 전자파 적합성(EMC) 설계 기술

스위칭 전원 공급 장치는 대부분 펄스 폭 변조(PWM) 기술을 채택합니다. 펄스 파형은 직사각형이며 상승 및 하강 에지에는 많은 수의 고조파 성분이 포함되어 있습니다. 또한, 출력 정류기의 역회복도 그 영향인 전자기 간섭(EMI)을 발생시킨다. 신뢰성이 좋지 않은 요소로 인해 시스템의 전자기 호환성이 중요한 문제가 됩니다. 전자기 간섭을 발생시키기 위해서는 간섭원, 전송 매체, 민감한 수신 장치라는 세 가지 필수 조건이 있으며 EMC 설계는 이 세 가지 조건 중 하나를 파괴하는 것입니다.

스위칭 전원 공급 장치의 경우 간섭 소스는 주로 억제되고 간섭 소스는 스위칭 회로와 출력 정류기 회로에 집중됩니다. 사용되는 기술에는 필터링 기술, 레이아웃 및 배선 기술, 차폐 기술, 접지 기술, 밀봉 기술이 포함됩니다.

2, 전력 설비 신뢰성 열 설계 기술

전문가들은 전기적 스트레스 외에도 온도가 장비 신뢰성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나라고 지적했습니다. 통계에 따르면 전자 부품의 온도가 2도 올라갈 때마다 신뢰성은 10씩 감소합니다. 온도가 50도 상승하면 수명은 25 1/6도만 증가합니다. 온도의 영향으로 인해 섀시 및 구성 요소의 온도 상승을 제한하기 위한 기술적 조치(열 설계)를 취해야 합니다. 열 설계의 원리는 발열을 줄이는 것입니다. 즉, 위상 변이 제어 기술, 동기 정류 기술 등과 같은 더 나은 제어 방법 및 기술을 선택하고 저전력 장치를 선택하여 수를 줄이는 것입니다. 발열 장치의 증가 및 거친 선의 폭은 전원 공급 장치의 효율성을 증가시킵니다. 두 번째는 방열을 강화하는 것입니다. 즉, 라디에이터 설계, 공기 냉각(자연 대류 및 강제 공기 냉각) 설계, 액체 냉각(물, 오일) 설계, 열전을 포함하여 열을 전달하기 위해 전도, 복사, 대류 기술을 사용합니다. 냉각 설계, 히트파이프 설계 등등. 강제공냉식은 자연냉각에 비해 방열량이 10배 이상 크지만, 팬, 팬 전원, 연동 장치 등을 늘려야 한다. 설계 시에는 실제 상황에 따라 방열 방식을 선택해야 한다.

3. 스위칭 전원 전기적 신뢰성 공학 설계 기술

역률 보정 기술의 경우 특히 스위칭 전원 공급 장치의 고조파 전류가 전력망을 오염시키고 다른 일반 네트워크 장비를 방해하여 3상 4선 시스템의 중성 전류가 너무 커질 수 있습니다. , 사고를 일으킵니다. 일반적인 해결책은 역률 보정 기술을 갖춘 스위칭 전원 공급 장치를 채택하는 것입니다.

보호 회로 측면에서, 다양한 열악한 환경에서 전원 공급 장치가 안정적으로 작동하도록 하려면 서지 보호, 과전압 및 부족 전압, 과부하, 단락, 과열 등 다양한 보호 회로를 설계 중에 추가해야 합니다.

제어 전략의 선택은 중소 전력 전원 공급 장치로 거슬러 올라갑니다. 전류 모드 PWM 제어는 널리 사용되는 방법입니다. DC-DC 컨버터에서는 출력 리플을 10mV로 제어할 수 있어 기존의 전압형 제어 전원에 비해 성능이 우수하다. 하드 스위칭 기술은 스위칭 손실로 인해 제한되며 스위칭 주파수는 일반적으로 350kHz 미만입니다. 소프트 스위칭 기술은 스위칭 장치를 제로 전압 또는 제로 전류 상태로 전환하고 스위칭 손실이 0임을 실현하여 스위칭 주파수를 메가헤르츠 수준으로 높일 수 있는 것입니다. 이 기술은 주로 고전력 시스템에 사용되며, 저전력 시스템에서는 덜 일반적입니다.

전원 공급 모드의 경우 일반적으로 중앙 집중식 전원 공급 시스템과 분산 전원 공급 장치로 구분됩니다. 현대의 전력 전자 시스템은 일반적으로 고신뢰성 장비의 요구 사항을 충족하기 위해 분산 전원 공급 시스템을 사용합니다.

부품은 전원 공급 장치의 신뢰성을 직접적으로 결정하므로 부품 선택이 특히 중요합니다. 부품 고장은 주로 제조 품질 문제, 기기 신뢰성 문제, 설계 문제, 손실 문제 등 4가지 지점에 집중되어 있습니다. 사용시 충분한 주의가 필요합니다.

회로 토폴로지의 경우 스위칭 전원 공급 장치는 일반적으로 단일 종단 순방향 유형, 단일 종단 플라이백 유형, 이중 튜브 순방향 유형, 이중 단일 종단 순방향 유형, 이중 순방향 유형, 푸시 풀 유형과 같은 8가지 토폴로지를 채택합니다. , 하프 브리지, 풀 브리지 등이 있습니다. 그 중 이중관 순방향 여자, 이중 여자 및 하프 브리지 회로의 스위칭 압력은 입력 전원 전압일 뿐이며 60 디레이팅 시 600V 스위칭 튜브를 선택하는 것이 상대적으로 쉽습니다. 단방향 편광 포화 문제가 없습니다. 일반적으로 이 세 가지 토폴로지는 고전압 입력 회로에 널리 사용됩니다.