電源壽命的元件：電解、開關(guān)、風扇、熱敏、光耦！(一)

1、決定開關(guān)電源壽命的元器件

①電解電容器

電解電容器的封口部位會漏出氣化的電解液，這種現(xiàn)象會隨著溫度的升高而加速，一般認為溫度每上升10℃，泄漏速度會提高至2倍。因此可以說電解電容器決定了電源裝置的壽命。

② 風扇

球形軸承及軸承的潤滑油枯竭、機械裝置部件的磨損，會加速風扇的老化。加之近年的DC風扇的驅(qū)動回路開始使用電解電容器等部件，所以有必要將回路部件壽命等因素也一并考慮進去。

③ 光電耦合器

電流傳達率(CTR;Current Transfer Ratio)隨著時間的推移會逐漸減少，結(jié)果發(fā)光二極管的電流不斷增大，有時會達到最大限制電流，致使系統(tǒng)失控。

④ 開關(guān)

多數(shù)開關(guān)電源設(shè)有電容器輸入型的整流回路，在通入電源時，會產(chǎn)生浪涌電流，導(dǎo)致開關(guān)接點疲勞，引發(fā)接觸電阻增大及吸附等問題。理論上認為，在電源期望壽命期間，開關(guān)的通斷次數(shù)約有5,000回。

⑤ 沖擊電流保護電阻、熱敏功率電阻器

為抵抗電源通入時產(chǎn)生的沖擊電流，設(shè)計者將電阻與SCR等元件并聯(lián)起來使用。電源通入時的電力峰值高達額定數(shù)值的數(shù)十倍至數(shù)百倍，結(jié)果導(dǎo)致電阻熱疲勞，引起斷路。處在相同情況下的熱敏功率電阻器也會發(fā)生熱疲勞現(xiàn)象。

2、各部件壽命的評估計算

①電解電容器

1、壽命性能

電解電容器的壽命結(jié)束形式為磨損故障，決定壽命的主要因素為靜電容量、損失角的正切(tanδ)、漏電流等。隨著時間的推移，靜電容量減少，tanδ增大。漏電流在外加電壓時有增加的趨勢，所以對負荷的壽命影響不大。

2、壽命的判定

用百分比來表示靜電容量相對于起始值的變化率，一般達到-20%以下時即告壽命結(jié)束。tanδ的值在超過規(guī)定值時壽命結(jié)束。漏電流在零負荷的情況下有增加的趨勢，同理，在超過規(guī)定值時壽命結(jié)束。

3、影響壽命的主要原因

前面講到的特性之所以會產(chǎn)生劣化，其主要原因在于電解液。隨著溫度的上升，電解液氣化，經(jīng)電容器的封口部位向外泄漏，內(nèi)部的電解液不斷減少。隨著電解液量的減少，tanδ會逐漸增大，結(jié)果，脈沖電流經(jīng)由時產(chǎn)生的發(fā)熱量增大，又進一步加快了劣化過程。這種關(guān)系如圖 4、圖 5 所示。

4、壽命的推算

鋁電解電容器的近似壽命可以由環(huán)境溫度與脈沖電流引起的自發(fā)熱溫度中推得。下面的式子表現(xiàn)了壽命與環(huán)境溫度之間的關(guān)系。

測定脈沖發(fā)熱的升溫值時，需避開其它熱輻射。另外，小型電解電容器受熱極易升溫，最好進行表面溫度實測。

② 光電耦合器

GaAs 系的紅外發(fā)光二極管多使用光電耦合器。這種發(fā)光二極管的發(fā)光效率的退化會導(dǎo)致CTR(電流傳達率)下降，其它的 CTR 劣化形式還有芯片面的光結(jié)合樹脂剝離。溫度越高， CTR 的下降也越快。同時，二極管電流越大，CTR 下降也越快。圖 6、圖 7 標明了這些因素間的關(guān)系。

CTR 降至起始值的 50%所耗的時間稱為半衰期。電源回路的統(tǒng)計中以此為限界值，所以可以認為半衰期就是壽命時間。通常條件下，半衰期為 5 萬～10 萬小時，但所有的光電耦合器都具有如圖 8 所示的壽命值，因而在進行壽命評估之前最好確認一次。

圖8