中心議題：

• 開關電源電氣可靠性工程設計技術
• 電磁兼容性（EMC）設計技術
• 電源設備可靠性熱設計技術
• 安全性設計技術
• 三防設計技術
• 抗振性設計技術

dianzichanpindezhiliangshijishuxinghekekaoxingliangfangmiandezonghe。dianyuanzuoweiyigedianzixitongzhongzhongyaodebujian，qikekaoxingjuedinglezhenggexitongdekekaoxing，kaiguandianyuanyouyutijixiao,效率高而在各個領域得到廣泛應用,如何提高它的可靠性是電力電子技術的一個重要方麵.

1開關電源電氣可靠性工程設計技術

1.1供電方式的選擇

供電方式一般分為：集中式供電係統和分布式供電。現代電力電子係統一般采用采用分布式供電係統
，以滿足高可靠性設備的要求。

1.2電路拓撲的選擇

開關電源一般采用單端正激式、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。其中雙管正激式
、雙正激式和半橋電路的開關管承壓僅為輸入電源電壓
，60%降額時選用600V的開關管比較容易，而且不會出現單向偏磁飽和的問題，這三種拓撲在高壓輸入電路中得到廣泛的應用。

1.3功率因數校正技術

kaiguandianyuandexiebodianliuwurandianwang
，ganraoleqitagongwangshebei


，haikenenghuishicaiyongsanxiangsixianzhidezhongxiandianliuguoda
，yinfashigu，jiejuetujingzhiyishicaiyongjuyougonglvyinsuxiaozhengjishudekaiguandianyuan。

1.4控製策略的選擇

在中小功率的電源中，電流型PWM控製是大量采用的方法，在DC-DC變換器中輸出紋波可以控製在10mV，優於電壓型控製的常規電源。

硬開關技術因開關損耗的限製，開關頻率一般在350kHz以下；軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)是(shi)使(shi)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)在(zai)零(ling)電(dian)壓(ya)或(huo)零(ling)電(dian)流(liu)狀(zhuang)態(tai)下(xia)開(kai)關(guan)，實(shi)現(xian)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)為(wei)零(ling)
，從(cong)而(er)可(ke)將(jiang)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao)到(dao)兆(zhao)赫(he)級(ji)水(shui)平(ping)
，此(ci)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)應(ying)用(yong)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)係(xi)統(tong)，小(xiao)功(gong)率(lv)係(xi)統(tong)中(zhong)較(jiao)少(shao)見(jian)。

1.5元器件的選用

因為元器件直接決定了電源的可靠性
，所以元器件的選用是非常重要。元器件的失效主要集中在以下四點：製造質量問題
、器件可靠性的問題、設計問題、損耗問題。在使用中應對此予以足夠重視。

1.6保護電路

為使電源能在各種惡劣環境下可靠地工作，應在設計時加入多種保護電路
，如防浪湧衝擊、過欠壓、過載、短路、過熱等保護電路。

2電磁兼容性（EMC）設計技術

開關電源多采用脈衝寬度調製（PWM）技術
，脈衝波形呈矩形
，其上升沿與下降沿包含大量的諧波成分，另外輸出整流管的反向恢複也會產生電磁幹擾（EMI）
，這是影響可靠性的不利因素，這使得係統具有電磁兼容性成為重要問題。

如圖1所示，產生電磁幹擾有三個必要條件：幹擾源、傳輸介質、敏感接收單元，EMC設計就是破壞這三個條件中的一個。
對於開關電源而言
，主要是抑製幹擾源，幹擾源集中在開關電路與輸出整流電路。采用的技術包括濾波技術、布局與布線技術
、屏蔽技術

、接地技術、密封技術等技術。
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3電源設備可靠性熱設計技術

統計資料表明電子元器件溫度每升高2℃
，可靠性下降10%
；溫升50℃時的壽命隻有溫升25℃時的1/6。除(chu)了(le)電(dian)應(ying)力(li)之(zhi)外(wai)，溫(wen)度(du)是(shi)影(ying)響(xiang)設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)性(xing)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)因(yin)素(su)。這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)限(xian)製(zhi)機(ji)箱(xiang)及(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)溫(wen)升(sheng)，這(zhe)就(jiu)是(shi)熱(re)設(she)計(ji)。熱(re)設(she)計(ji)的(de)原(yuan)則(ze)，一(yi)是(shi)減(jian)少(shao)發(fa)熱(re)量(liang)，即(ji)選(xuan)用(yong)更(geng)優(you)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)和(he)技(ji)術(shu)，如(ru)移(yi)相(xiang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)、同tong步bu整zheng流liu技ji術shu等deng技ji術shu，另ling外wai就jiu是shi選xuan用yong低di功gong耗hao的de器qi件jian
，減jian少shao發fa熱re器qi件jian的de數shu目mu，加jia大da粗cu印yin製zhi線xian的de寬kuan度du
，提ti高gao電dian源yuan的de效xiao率lv。二er是shi加jia強qiang散san熱re
，即ji利li用yong傳chuan導dao
、輻射、對流技術將熱量轉移，這包括散熱器設計、風冷（自然對流和強迫風冷）設計、液冷（水
、油）設計、熱電致冷設計、熱管設計等。

強迫風冷的散熱量比自然冷卻大十倍以上
，但是要增加風機、風機電源
、聯鎖裝置等
，在設計中要根據實際情況選取散熱方式。

4安全性設計技術

對(dui)於(yu)電(dian)源(yuan)而(er)言(yan)，安(an)全(quan)性(xing)曆(li)來(lai)被(bei)確(que)定(ding)為(wei)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)性(xing)能(neng)，不(bu)安(an)全(quan)的(de)產(chan)品(pin)不(bu)但(dan)不(bu)能(neng)完(wan)成(cheng)規(gui)定(ding)的(de)功(gong)能(neng)
，而(er)且(qie)還(hai)有(you)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)事(shi)故(gu)，甚(shen)至(zhi)造(zao)成(cheng)機(ji)毀(hui)人(ren)亡(wang)的(de)巨(ju)大(da)損(sun)失(shi)。為(wei)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing)
，必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)安(an)全(quan)性(xing)設(she)計(ji)。電(dian)源(yuan)產(chan)品(pin)安(an)全(quan)性(xing)設(she)計(ji)的(de)內(nei)容(rong)包(bao)括(kuo)防(fang)止(zhi)電(dian)危(wei)險(xian)、過熱危險。

對於商用設備市場，具有代表性的安全標準有UL、CSA、VDE等，內容因用途而異
，容許泄漏電流在0.5～5mA之間，我國用軍標準GJB1412規定的泄漏電流小於5mA。電源設備對地泄漏電流的大小取決於EMI濾波器的Y電容的容量，如圖二所示。從EMI濾波器角度出發Y電容的容量越大越好，但從安全性角度出發Y電容的容量越小越好
，Y電容的容量根據安全標準來決定。根據GJB151A，50Hz設備小於0.1μF，400Hz設備小於0.02μF。若X電容器的安全性能欠佳，電網瞬態尖峰出現時可能被擊穿，它的擊穿不危及人身安全，但會使濾波器喪失濾波功能。

5三防設計技術

三防設計是指防潮設計、防鹽霧設計和防黴菌設計。凡應用我國長江以南
、沿海地區以及軍用電源均應進行三防設計。
電子設備的表麵在潮濕的海洋大氣中會吸附一層很薄的濕水層，即水膜，但水膜達到20～30分(fen)子(zi)層(ceng)厚(hou)時(shi)，就(jiu)形(xing)成(cheng)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)所(suo)必(bi)須(xu)的(de)電(dian)解(jie)質(zhi)膜(mo)，這(zhe)種(zhong)富(fu)含(han)鹽(yan)分(fen)的(de)電(dian)解(jie)質(zhi)對(dui)裸(luo)露(lu)的(de)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)腐(fu)蝕(shi)活(huo)性(xing)。另(ling)外(wai)溫(wen)度(du)突(tu)變(bian)，在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)產(chan)生(sheng)露(lu)點(dian)，會(hui)使(shi)印(yin)製(zhi)線(xian)間(jian)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)下(xia)降(jiang)、元器件發黴
，產生銅綠
、引腳被腐蝕斷裂等情況。

shirehuanjingweimeijundezishengtigongleyoulitiaojian。meijunyidianzishebeizhongdeyoujiwuweiyangliao
，xifushuifenbingfenmiyoujisuan，pohuaijueyuan，yinfaduanlu

，jiasujinshufushi。

在工程上
，可以選用耐蝕材料，再通過鍍
、塗tu或huo化hua學xue處chu理li即ji通tong過guo對dui電dian子zi設she備bei及ji零ling部bu件jian的de表biao現xian覆fu蓋gai一yi屋wu金jin屬shu或huo非fei金jin屬shu保bao護hu膜mo，使shi之zhi與yu周zhou圍wei介jie質zhi隔ge離li
，從cong而er達da到dao防fang護hu的de目mu的de。在zai結jie構gou上shang采cai用yong密mi封feng或huo半ban密mi封feng形xing式shi來lai隔ge絕jue外wai部bu不bu利li環huan境jing。對dui印yin製zhi板ban及ji組zu件jian表biao現xian塗tu覆fu專zhuan用yong三san防fang清qing漆qi可ke以yi有you效xiao避bi免mian導dao線xian之zhi間jian的de電dian暈yun、擊穿，提高電源的可靠性。變壓器應進行浸漆，端封，以防潮氣進入引發短路事故。

三san防fang設she計ji與yu電dian磁ci屏ping蔽bi往wang往wang是shi矛mao盾dun的de。如ru果guo三san防fang設she計ji優you異yi就jiu具ju有you良liang好hao的de電dian氣qi絕jue緣yuan性xing
，而er電dian氣qi絕jue緣yuan的de外wai殼ke就jiu沒mei有you好hao的de屏ping蔽bi效xiao果guo，這zhe兩liang方fang麵mian需xu綜zong合he考kao慮lv。在zai整zheng機ji設she計ji中zhong，應ying充chong分fen考kao慮lv屏ping蔽bi與yu接jie地di要yao求qiu，采cai取qu合he理li的de工gong藝yi，保bao證zheng有you電dian接jie觸chu的de表biao麵mian長chang期qi導dao通tong。

6抗振性設計技術

zhendongyeshizaochengdianyuanguzhangdeyigezhongyaoyuanyin。zaizhendongshiyanzhongchangfashengtandianronghelvdianjiedianrongqiyinxianbeizhenduanqingkuang，zhexiejiuyaoqiujiagusheji。yibankeyiyongguijiaogudingtandianrong，geigaoduchaoguo25cm和直徑超過12cm的鋁電解電容器加裝固定夾
，給印製板加裝肋條。

yishangjianyizhishishiyongyugongyepinhejunpindianyuan，duiyushangyejichanpinkeyizaimouxiefangmianzuochubutongdexuanze。zongzhidianyuanshebeikekaoxingdegaodi，bujingendianqisheji，erqiegenzhuangpei、工藝、結構設計、加jia工gong質zhi量liang等deng各ge方fang麵mian有you關guan。可ke靠kao性xing是shi以yi設she計ji為wei基ji礎chu，在zai實shi際ji工gong程cheng應ying用yong上shang，還hai應ying通tong過guo各ge種zhong試shi驗yan取qu得de反fan饋kui數shu據ju來lai完wan善shan設she計ji，進jin一yi步bu提ti高gao電dian源yuan的de可ke靠kao性xing。