由系統電源可靠性引發(fā)的思考

幾天前，有一位新客戶(hù)打電話(huà)向我們求助說(shuō)他們的設備賣(mài)出去一兩年之內經(jīng)常容易出現設備啟動(dòng)后自檢測通不過(guò)的故障。而且從統計數據來(lái)看，每年的夏秋交 替季節的故障率明顯要高于其他時(shí)間的故障率。莫非是季節更替搞的鬼?他們的工程師嘗試了很多方法最后發(fā)現只要更換一臺新電源，設備故障就會(huì )消除。然而更奇 怪的是換下來(lái)的電源外觀(guān)看不出任何問(wèn)題，而且也能正常輸出直流電壓。那么到底是什么原因造成設備故障呢?帶著(zhù)疑問(wèn)，我拜訪(fǎng)了客戶(hù)并進(jìn)一步了解詳細情況。

第一次看到客戶(hù)設備，十分驚訝其內部緊湊擁擠的布局。原來(lái)為了達到比上一代產(chǎn)品體積縮小30%的目標，客戶(hù)不得不選擇將電源安裝在設備內部側面一個(gè) 非常狹小的空間內，其設備內部電源周?chē)舷伦笥铱臻g均十分有限。由于電源放置在設備側面，設備內部系統風(fēng)也幾乎吹不到電源?？蛻?hù)設備滿(mǎn)載條件下，要求輸出 功率達到 300瓦?？吹竭@里我大致能夠猜出客戶(hù)系統起故障的原因了。原來(lái)在如此惡劣的應用環(huán)境，一旦不小心選擇的電源產(chǎn)品設計上存在短板，就會(huì )很容易導致系統可靠 性下降并引起一系列關(guān)聯(lián)的故障發(fā)生。

為了驗證我的猜測，我向客戶(hù)借來(lái)兩臺他們設備內部使用的某品牌電源樣品，其中一臺是從故障設備上拆下來(lái)的，另一臺是全新樣品。我將借來(lái)的電源樣品帶 回實(shí)驗室對這兩臺電源做了簡(jiǎn)單的電氣和可靠性性能評估。評估結果顯示，故障設備上拆下來(lái)的那臺電源雖然也能工作，但是輸出紋波嚴重超標，而那臺全新樣品的 輸出紋波則表現正常。設備內部電源如果輸出紋波噪聲嚴重超標將會(huì )干擾到后級負載，最終導致客戶(hù)設備在啟動(dòng)自檢測時(shí)通不過(guò)。那么是什么原因導致客戶(hù)這款電源 輸出紋波不正常呢?為了查明真相，我決定利用全新的那臺樣機做進(jìn)一步測試，試圖尋找導致故障發(fā)生的元兇。

為了避免損壞客戶(hù)寶貴的樣機，我決定謹慎一些，先帶250W負載運行一小時(shí)，然后用紅外線(xiàn)熱成像儀測試一下客戶(hù)電源內部熱源分布情況。 測試結果如第一張附圖所示，情況相當不樂(lè )觀(guān)。從熱成像掃描照片來(lái)看，整個(gè)電源熱量分布很不合理。輸出電容所在的右下角區域溫度非常高。電源工作時(shí)如此惡劣 的高溫下將會(huì )導致電源內部輸出電容壽命大大縮水。因為電容壽命終結時(shí)其容量明顯減小，等效串聯(lián)阻抗也顯著(zhù)增大，所以導致電源輸出紋波噪聲增加超出其規格指 標并造成整個(gè)設備系統故障。

為什么在每年的夏秋交替季節設備故障率要更高一些呢?答案是經(jīng)過(guò)夏天幾個(gè)月高溫環(huán)境下的使用，設備內部電源的輸出電容在內部長(cháng)期高溫環(huán)境影響下很容易性能下降，輸出噪聲紋波劣化。一旦開(kāi)關(guān)電源這樣的核心部件出現問(wèn)題，系統很容易受到影響并最終導致整個(gè)設備的故障。

目前隨著(zhù)經(jīng)濟和技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，市場(chǎng)上各類(lèi)產(chǎn)品之間性能、成本、體積和可靠性等方面的競爭也日趨激烈。因此，作為設備系統核心元素的電源產(chǎn)品， 其重要性將越來(lái)越明顯。那么我們應該如何選擇真正可靠、穩定的電源產(chǎn)品來(lái)避免遇到類(lèi)似的損害品牌形象的故障呢?下面我們以TDK-Lambda公司的一款 產(chǎn)品為例，與大家分享一些關(guān)于選擇高可靠性、長(cháng)壽命電源產(chǎn)品方面的注意點(diǎn)。

CUS350M系列是TDK-Lambda公司全新推出的一款高效率、高可靠性大功率自然冷卻型醫療電源產(chǎn)品。這款新產(chǎn)品不依賴(lài)風(fēng)扇冷卻，在自然冷 卻條件下輸出功率達到350瓦?？梢暂p松滿(mǎn)足各類(lèi)設備對靜音、可靠性和高功率的需求。其簡(jiǎn)潔的布局和謹慎的熱設計使得電源生產(chǎn)更加方便可靠，工作時(shí)電源內 部關(guān)鍵元器件溫升更低。第二張附圖是CUS350M系列帶350W負載一小時(shí)條件下，電源內部熱源分布情況。對比兩張測試圖可以看出，雖然CUS350M 系列輸出功率更大(高出40%)，但是其內部溫升狀況卻明顯要好很多。是什么原因導致這兩款產(chǎn)品的表現有如此大的懸殊呢?

作為以高可靠性著(zhù)稱(chēng)的專(zhuān)業(yè)開(kāi)關(guān)電源品牌，TDK-Lambda對待產(chǎn)品的態(tài)度一貫謹慎且嚴謹。CUS350M系列高達94.7%的高效率和良好合理 的布局使得電源內部所有的電解電容均成功避開(kāi)發(fā)熱量較大的元器件。這樣就保證了工作過(guò)程中電源內部關(guān)鍵元器件的可靠性和良好的預期壽命。從附圖二可以看 出，CUS350M系列電容周?chē)鷾囟榷急３衷诜浅Ａ己玫臓顟B(tài)。

綜上所述，越是工作在相對惡劣的環(huán)境下，高效率、高可靠性的長(cháng)壽命專(zhuān)業(yè)開(kāi)關(guān)電源就越能顯示出自身的卓越品質(zhì)和更高更合理的系統整體性?xún)r(jià)比。