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    • 2017-08-16
      溫度對通信開關電源性能和壽命的影響

     

    通信開關電源的主要部件是高頻開關整流器,它是伴隨功率電子學理論和技術及功率電子器件的發展而逐漸發展成熟的。采用軟開關技術的整流器,功耗變得更小,溫度更低,體積和重量都有大幅度下降,整體質量和可靠性不斷提高。但是每當環境溫度升高10℃時,主要功率元件的壽命減少50%。出現這樣壽命迅速下降的原因都是由于溫度的變化。由各種微觀和宏觀機械應力集中所導致的疲勞失效,鐵磁性材料及其他零部件運行時在交變應力持續作用下,將萌生多種類型的微觀內部缺陷。因此保證設備的有效散熱,是保證設備可靠性和壽命的必要條件。

    1、工作溫度與功率電子組件的可靠性和壽命的關系

    電源是一種電能轉換設備,在轉換過程中本身需要消耗掉一些電能,而這些電能則被轉化爲熱量釋出。電子元件工作的穩定性與老化速度是和環境溫度息息相關的。功率電子組件是由多種半導體材料組成的。由于開關電源功率元件工作時的損耗是由其自身發熱來散失,所以膨脹系數不同的多種材料相互聯系的熱循環會引起非常顯著的應力,甚至有可能導致瞬間斷裂,使元件失效。若功率元件長期工作在異常的溫度條件下,會引發將導致斷裂的疲勞。由于半導體存在熱疲勞壽命,這就要求其應該工作在相對穩定和低的溫度範圍內。

    同時快速的冷熱變化會暫時的産生半導體溫度差,從而會産生熱應力與熱沖擊。使元件承受熱――機械應力,當溫差過大時,導致元件的不同材料部分産生應力裂紋。使元件過早失效。這也就要求功率元件應工作在相對穩定的工作溫度範圍內,減少溫度的急劇變化,以消除熱應力沖擊的影響,保證元件長期可靠的工作。

    2、工作溫度對變壓器的絕緣能力影響

    开关电源变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,由于铁心本身是导体,在垂直于磁力线的平面上会产生感应电势,在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗称为“铁损”。另外要绕制变压器使用的铜线,这些铜导线存在着电阻 ,电流流过时这电阻会消耗一定的功率,这部分损耗变成热量而消耗,称这种损耗为“铜损”。所以铁损和铜损是变压器工作产生温升的主要原因。

    由于變壓器工作溫度升,必然造成線圈老化,當其絕緣性能下降後,導致抗市電的沖擊能力減弱。這時若有雷擊或市電浪湧出現時,在變壓器的初級出現的高反壓會將變壓器擊穿,使開關電源失效,同時還有高壓串入通信主設備,組成主設備損壞的危險。

 
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