看故障率了解LED驅動器拓撲有多可靠?
發布時間:2012-10-29 責任編輯:echotang
想要將一個部件的材料清單(BOM)與另一個部件的材料清單進行比較會怎麼樣呢?能不能將每個元件的MTBF簡單地加在一起,來確定總體可靠性呢?可惜的是:不可以。這是因為MTBF代表的是出現故障的小時數,按照加法計算是不起作用的。然而,故障率,一個代表每小時發生故障的次數,是可以相加。慶幸的是將MTBF轉換成故障率僅是一個很簡單分數關係。以下是公式:

一旦將每個器件的MTBF轉換成故障率,便能夠開始根據材料清單來評估總體可靠性了。
我們看一下各種LED驅動器的材料清單。例如,我們使用了帶有10W負載的小功率A19設計,並假設類似的元件適用於五種拓撲。表1列出每個元件和其相關的FIT數值,其中光耦合器的故障率最高。(注意:FIT數值不包含加速因素)。

表1. 樣品器件的故障率
下麵,我們將這些數值應用於五種常用拓撲的LED驅動器BOM。表2列出了元件數目和最終FIT數值。

表2. 常用LED驅動器拓撲的FIT數值
表2顯示出更多的元件會導致更高的故障率,而增加一個電解電容會降低可靠性。
表2並未反映焊點疲勞帶來的影響。如果假設每個元件有兩個焊點,FIT率將上升,但是因為焊點與元件數目相關,表2的相關順序不發生改變。
表2也沒有考慮溫度、電壓、電流及其他環境應力等因素對總體可靠性的影響。高溫對LED元件的損害尤其大,是替代燈泡的真正問題。這一點在住宅用下射燈中尤為突出,因為白熾燈泡所用燈座不能為LED燈泡提供足夠的氣流。
圖3 所示為FIT率最低的拓撲布局,這是非隔離型降壓拓撲,沒有電解電容,使用FL7701驅動控製器IC。

圖3. 使用FL7701非隔離型降壓拓撲
FL7701集成有功率因數校正(PFC)。可以從使用小型陶瓷維持電容的整流離線輸入來供電。這樣就可省去輸入端的電解電容,也不需要用於IC的自偏置電源軌。
輸出端對流經LED的紋波電流的要求相當寬鬆,可以省去電解電容。紋波電流的存在會縮短LED的使用壽命,但總的來講,取消電解電容,意味著燈具具有更高的可靠性。相反地,如圖2所示,包含了電解電容,基於FL7701的設計仍然具有較低的FIT率。
結論
我們使用的簡單計算結果並不是對LEDqudongqikekaoxingdezuizhongyuce。zengtianjiasuyinshuhewanchengshoumingshiyanshifenzhongyao,zheyangkeyikandaoqudongqizaishijihuanjingzhongdefanying。buguo,womendejisuanduiyulejiemeizhongtuopudezhezhongquanhengshiyouyongde。ruguoshidangdikongzhiLED驅動器的環境溫度,非隔離型降壓拓撲可以使用最少的元件,從而獲得最佳的FIT率。
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