开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑.单端正激式、单端反激式、双单端正激式、推挽式的开关管的承压在两倍输入电压以上,如果按60%降额使用,则使开关管不易选型.在推挽和全桥拓扑中可能出现单向偏磁饱和,使开关管损坏,而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力,所以就不会出现这个问题.双管正激式和半桥电路开关管的承压仅为开关电源的{zd0}输入电压,即使按60%降额使用,选用开关管也比较容易.在高可靠性工程上一般选用这两类电路拓扑.
硬开关技术因开关损耗的限制,开关频率一般在350kHz以下,软开关技术是应用谐振原理,使开关器件在零电压或零电流状态下通断,实现开关损耗为零,从而可将开关频率提高到兆赫级水平,这种应用软开关技术的变换器综合了PWM变换器和谐振变换器两者的优点,接近理想的特性,如低开关损耗、恒频控制、合适的储能元件尺寸、较宽的控制范围及负载范围,但是此项技术主要应用于大功率开关电源,中小功率开关电源中仍以PWM技术为主.
元器件可靠性问题即基本失效率的问题,这是一种随机性质的失效,与质量问题的区别是元器件的失效率取决于工作应力水平.在一定的应力水平下,元器件的失效率会大大下降.为剔除不符合使用要求的元器件,包括电参数不合格、密封性能不合格、外观不合格、稳定性差、早期失效等,应进行筛选试验,这是一种非破坏性试验.通过筛选可使元器件失效率降低1~2个数量级,当然筛选试验代价(时间与费用)很大,但综合维修、后勤保障、整架联试等还是合算的,研制周期也不会延长.开关电源设备主要元器件的筛选试验一般要求:
①电阻在室温下按技术条件进行{bfb}测试,剔除不合格品.
②普通电容器在室温下按技术条件进行{bfb}测试,剔除不合格品.
③接插件按技术条件抽样检测各种参数.
④半导体器件按以下程序进行筛选:
目检→初测→高温贮存→高低温冲击→电功率老化→高温测试→低温测试→常温测试 筛选结束后应计算剔除率Q
Q=(n / N)×{bfb}
式中:N——受试样品总数;
n——被剔除的样品数;
如果Q超过标准规定的上限值,则本批元器件全部不准上机,并按有关规定处理.
①电阻在室温下按技术条件进行{bfb}测试,剔除不合格品.
②普通电容器在室温下按技术条件进行{bfb}测试,剔除不合格品.
③接插件按技术条件抽样检测各种参数.
④半导体器件按以下程序进行筛选:
目检→初测→高温贮存→高低温冲击→电功率老化→高温测试→低温测试→常温测试 筛选结束后应计算剔除率Q
Q=(n / N)×{bfb}
式中:N——受试样品总数;
n——被剔除的样品数;
如果Q超过标准规定的上限值,则本批元器件全部不准上机,并按有关规定处理.
首先是恰当地选用合适的元器件:
①尽量选用硅半导体器件,少用或不用锗半导体器件.
②多采用集成电路,减少分立器件的数目.
③开关管选用MOSFET能简化驱动电路,减少损耗.
④输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管.
⑤应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件.禁止选用塑料封装的器件.
⑥集成电路必须是一类品或者是符合MIL-M-38510、MIL-S-19500标准B-1以上质量等级的军品.
⑦设计时尽量少用继电器,确有必要时应选用接触良好的密封继电器.
⑧原则上不选用电位器,必须保留的应进行固封处理.
⑨吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近,因流过高频电流,故易升温,所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性. 在潮湿和盐雾环境下,铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况,所以在舰船和潮湿环境,{zh0}不要用铝电解电容.由于受空间粒子轰击时,电解质会分解,所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的开关电源中. 钽电解电容温度和频率特性较好,耐高低温,储存时间长,性能稳定可靠,但钽电解电容较重、容积比低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵.
①尽量选用硅半导体器件,少用或不用锗半导体器件.
②多采用集成电路,减少分立器件的数目.
③开关管选用MOSFET能简化驱动电路,减少损耗.
④输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管.
⑤应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件.禁止选用塑料封装的器件.
⑥集成电路必须是一类品或者是符合MIL-M-38510、MIL-S-19500标准B-1以上质量等级的军品.
⑦设计时尽量少用继电器,确有必要时应选用接触良好的密封继电器.
⑧原则上不选用电位器,必须保留的应进行固封处理.
⑨吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近,因流过高频电流,故易升温,所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性. 在潮湿和盐雾环境下,铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况,所以在舰船和潮湿环境,{zh0}不要用铝电解电容.由于受空间粒子轰击时,电解质会分解,所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的开关电源中. 钽电解电容温度和频率特性较好,耐高低温,储存时间长,性能稳定可靠,但钽电解电容较重、容积比低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵.
电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括电、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等).除个别低应力失效的元器件外,其它均表现为工作应力越高,失效率越高的特性.为了使元器件的失效率降低,所以在电路设计时要进行降额设计.降额程度,除可靠性外还需考虑体积、重量、成本等因素.不同的元器件降额标准亦不同,实践表明,大部分电子元器件的基本失效率取决于电应力和温度,因而降额也主要是控制这两种应力,以下为开关
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