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    電子產品，特別是軍用穩壓電源的設計是一個系統工程，不但要思索電源本身參數設計,還要思索電氣設計、電磁兼容設計、熱設計、安全性設計、三防設計等方面。由于任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能招致整個電源的崩潰，所以我們應充分認識到電源產品可靠性設計的重要性。

    1.開關電源電氣可靠性設計

    1.1供電方式的選擇

    集中式供電系統各輸出之間的傾向以及由于傳輸距離的不同而構成的壓差降低了供電質量，而且應用單臺電源供電，當電源發作缺點時可能招致系統癱疾。分布式供電系統因供電單元靠近負載，改善了動態響應特性,供電質量好，傳輸損耗小，效率高，節約能源，可靠性高，容易組成N+1冗余供電系統，擴展功率也相對比較容易。所以采用分布式供電系統可以滿足高可靠性設備的懇求。

    1.2電路拓撲的選擇

    開關電源普通采用單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、推挽式、半橋、全橋等八種拓撲。單端正激式、單端反激式、雙單端正激式、推挽式的開關管的承壓在兩倍輸入電壓以上,假設按60%降額運用，則使開關管不易選型。在推挽和全橋拓撲中可能呈現單向偏磁飽和，使開關管損壞，而半橋電路由于具有自動抗不平衡才干，所以就不會呈現這個問題。雙管正激式和半橋電路開關管的承壓僅為電源的最大輸入電壓，即使按60%降額運用，選用開關管也比較容易。在高可靠性工程上普通選用這兩類電路拓撲。

    1.3控制戰略的選擇

    在中小功率的電源中，電流型PWM控制是大量采用的方法，它較電壓控制型有如下優點:逐周期電流限制，比電壓型控制更快，不會因過流而使開關管損壞，大大減小過載與短路的維護;優秀的電網電壓調整率;迅捷的瞬態響應;環路穩定，易補償;紋波比電壓控制型小得多。消費理論標明電流控制型的50W開關電源的輸出紋波在25mV左右，遠優于電壓控制型。

    硬開關技術因開關損耗的限制，開關頻率-般在350kHz以下，軟開關技術是應用諧振原理，使開關器件在零電壓或零電流狀態下通斷，完成開關損耗為零，從而可將開關頻率進步到兆赫級水平,這種應用軟開關技術的變換器綜臺了PWM變換器調和1成7大門月WUrnr文世生它中1寸土1xHIku'I入JAb、5行工巾」。F上1月620十個、僅心年中心衛人一年心衛11三三小項技術主要應用于大功率電源，中小功率電源中仍以PWM技術為主。

    1.4元器件的選用

    由于元器件直接決議了電源的可靠性，所以元器件的選用非常重要。元器件的失效主要集中在以下四個方面

    (1)制造質量問題

    質量問題構成的失效與工作應力無關。質量不合格的可以經過嚴厲的檢驗加以剔除，在工程應用時應選用定點消費廠家的成熟產品，不允許運用沒有經過認證的產品。

    (2)元器件可靠性問題

    元器件可靠性問題即基本失效率的問題，這是一種隨機性質的失效，與質量問題的區別是元器件的失效率取決于工作應力水平。在一定的應力水平下，元器件的失效率會大大降落。為剔除不契合運用懇求的元器件，包括電參數不臺格、密封性能不合格、外觀不合格、穩定性差、早期失效等，應中止選擇實驗，這是一種非破壞性實驗。經過選擇可使元器件失效率降低1~2個數量級，當然選擇實驗代價(時間與費用)很大，但綜合維修、后勤保證、整架聯試等還是合算的，研制周期也不會延長。

    電源設備主要元器件的選擇實驗普通懇求:

    ①電阻在室溫下按技術條件中止100%測試，剔除不合格品。

    ②普通電容器在室溫下按技術條件中止100%測試，剔除不合格品。

    ③接插件按技術條件抽樣檢測各種參數。

    ④半導體器件按以下程序中止選擇:

    目檢-+初測→高溫貯存-→上下溫沖擊-→電功率老化-+高溫測試-+低溫測試-+常溫測試

    選擇終了后應計算剔除率Q

    Q=(n/N)x100%

    Q=(n/N)X100%

    式中:N_受試樣品總數;n--被剔除的樣品數;假設Q超越標準規則的上限值，則本批元器件全部不準上機，并按有關規則處置。

    在契合標準規則時，則將選擇合格的元器件打漆點標注，然后入專用庫房供裝機運用。

    (3)設計問題

    首先是恰當地選用適合的元器件:

    ①盡量選用硅半導體器件，少用或不用鍺半導體器件。

    ②多采用集成電路，減少分立器件的數目。

    ③開關管選用MOSFET能簡化驅動電路，減少損耗。

    ④輸出整流管盡量采用具有軟恢復特性的二極管。

    ⑤應選擇金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝的器件。遏止選用塑料封裝的器件。

    ⑥集成電路必需是一類品或者是契合MIL-M-38510、MIL-S-19500標準B-1以上質量等級的軍品。

    ⑦設計時盡量少用繼電器,確有必要時應選用接觸良好的密封繼電器。

    ⑧準繩上不選用電位器，必需保管的應中止固封處置。

    ⑨吸收電容器與開關管和輸出整流管的距離應當很近，因流過高頻電流，故易升溫，所以懇求這些電容用具有高頻低損耗和耐高溫的特性。

    在潮濕和鹽霧環境下，鋁電解電容會發作外殼腐蝕、容量漂移、漏電流增大等情況，所以在艦船和潮濕環境，最好不要用鋁電解電容。由于受空間粒子轟擊時，電解質會合成，所以鋁電解電容也不適用于航天電子設備的電源中。

    鉭電解電容溫度和頻率特性較好，耐上下溫，儲存時間長，性能穩定可靠，但鉭電解電容較重、容積比低、不耐反壓、高壓品種(>125V)較少、價錢昂貴。

    關于降額設計:

    電子元器件的基本失效率取決于工作應力(包括電、溫度、振動、沖擊、頻率、速度、碰撞等)。除個別低應力失效的元器件外，其它均表現為工作應力越高，失效率越高的特性。為了使元器件的失效率降低，所以在電路設計時要中止降額設計。降額程度，除可靠性外還需思索體積、量、本錢等要素。不同的元器件降額標準亦不同，理論標明，大部分電元器件的基本失效率取決于電應力和溫度，因而降額也主要是控制這兩種應力，以下為開關電源常用元器件的降額系數:

    ①電阻的功率降額系數在0.1~0.5之間。

    ②二極管的功率降額系數在0.4以下，反向耐壓在0.5以嚇。

    ③發光二極管電壓降額系數在0.6以嚇,功率降額系數在0.6以下。

    ④功率開關管電壓降額系數在0.6以嚇，電流降額系數在0.5以下。

    ⑤普通鋁電解電容和無極性電容的電壓降額系數在0.3~0.7之間。

    ⑥鉭電容的電壓降額系數在0.3以下。

    ⑦電感和變壓器的電流降額系數在0.6以下。

    (4)損耗問題.

    損耗惹起的元器件失效取決于工作時間的長短，與工作應力無關。鋁電解電容長期在高頻下工作會使電解液逐漸損失，同時容量亦同步降落，當電解液損失40%時，容量降落20%;電解液損失0%時，容量降落40%，此時電容器芯子已基本干涸，不能再予運用。為防止發作缺點，普通情況下應在圖紙上標明鋁電解電容器改換的時間，到期強迫改換。

    1.5維護電路的設置

    為使電源能在各種惡劣環境下可靠地工作，應設置多種維護電路，如防浪涌沖擊、過壓、欠壓、過載、短路、過熱等維護電路。

    2.電磁兼容性(EMC)設計

    開關電源因采用脈沖寬度調制(PWM)技術，其脈沖波形呈矩形，上升沿與降落沿均包含大量的諧波成分，另外輸出整流管的反向恢復也會產生電磁干擾(EMI)，這是影響可靠性的不利要素，因而使電磁兼容性成為系統的重要問題。