Esperanza de vida de las fuentes de alimentación

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Hay muchos artículos en Internet sobre la esperanza de vida de cambiar las fuentes de alimentación, pero la mayoría de ellos han discutido sobre las situaciones en las que la PSU está a plena carga. Estoy diseñando un dispositivo electrónico que necesita un estado de espera, estoy usando una fuente de alimentación COTS con una salida de 24V-5A, algo como esto:

PSU

El consumo de energía de mi dispositivo es casi así:

5% de las veces a carga casi completa.

55% de tiempo al 20% de carga completa.

40% del tiempo en espera (aproximadamente el 1% de la carga completa).

Sé que todo depende de la calidad de la fuente de alimentación y sus especificaciones de diseño, pero los proveedores chinos no proporcionan información suficiente y confiable sobre sus productos. Aunque los estamos comprando a una especie de proveedor responsable.

¿Puedo esperar generalmente 10 años de vida de mi PSU?

Alguien dice que los condensadores de entrada (a alto voltaje de CA) o los optoacopladores, independientemente del consumo de carga, se destruirán después de algunos años. ¿Es verdad? En caso afirmativo, algunos otros sistemas electrónicos como televisores que funcionan con corriente alterna durante muchos años, ¿cómo resolvieron este problema?

electro
fuente
Sí, sus condensadores de entrada se degradarán con el tiempo independientemente de la carga. No, eso generalmente no es un problema en los primeros 10 años.
Mástil
¿Cuál es tu temperatura ambiente?
winny
+1, esta es una muy buena pregunta! ¡He visto que la fuente de alimentación de Murata citó 575k horas de MTBF, que son aproximadamente 65 años! ¡La fuente de alimentación TDK RWS50 enumera el MTBF en 4,170,949 horas!, ¡Lo cual es alrededor de 500 años! Sin embargo, contienen ventiladores mecánicos que generalmente tienen un máximo de 40,000 horas, y las mejores tapas electrolíticas tienen una capacidad de 100,000 horas a 60C. Aunque la esperanza de vida se duplica con cada caída de 10c en la temperatura de funcionamiento, todavía no puedo entender la calificación de 4M horas. Soy todo oídos ...
Ale..chenski
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@ MarcusMüller: Calcular el verdadero valor de MTBF en base a referencias como MIL-HDBK-217F necesita información exacta sobre todas las partes electrónicas y alguna información adicional como su proveedor y las condiciones ambientales. Sé que muchas partes electrónicas que se usan en estos dispositivos no tienen documentos confiables. Por ejemplo, mire este enlace: enlace , dijeron 316.2K horas para MTBF (= 36 años), ¿cree esto?
electro
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@AliChen MTBF! = Esperanza de vida. Una batería puede tener una vida útil de una hora antes de agotarse, pero 10 millones de horas MTBF o más es común ya que las baterías son muy confiables.
winny

Respuestas:

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No se puede distinguir el tiempo de vida esperado de ningún dispositivo por su apariencia.

En su caso específico, hay algunas cosas que esperaría que fueran más propensas a fallar:

  1. defectos debidos a sobretensiones en la fuente de alimentación
  2. envejecimiento de condensadores
  3. semiconductores debido al calor debido al polvo en el refrigerador

El primero está totalmente fuera de tus manos, por lo general. La pregunta de cuán malo debe ser un mal funcionamiento de la red para freír su SMPS depende del diseño de su SMPS y, por suerte, simple. Aún así, desde un punto de vista estocástico puro, debe esperar que algo salga mal de vez en cuando (rayos, automóvil chocando contra el mástil de la línea de alimentación), pero eso puede ser medio siglo o medio mes, dependiendo, nuevamente. , en probabilidades totalmente fuera de la influencia del SMPS.

Por supuesto, puede limitar el efecto de que las cosas salgan mal con suficiente protección de entrada, pero eso es algo que solo se especificará para suministros más grandes y mucho más caros que los suyos.

Entonces, tenemos probabilidades de envejecimiento y fallas. En un entorno industrial, generalmente encontrará una medida llamada "MTBF", tiempo medio entre fallas, que captura exactamente eso. Ese número debería ser más alto de lo que necesita, en un escenario de uso de carga pesada. No tendría mucho sentido estimar el MTBF bajo una carga más ligera: a) podría haber usado un SMPS más pequeño entonces, yb) es simplemente bastante difícil adivinar si las cosas durarían más; Realmente no veo por qué un SMPS de frecuencia fija tendría menos estrés en una carga del 1% frente a un escenario de carga del 90%, si el enfriamiento es adecuado.

Entonces, si necesita esa confiabilidad, compre algo que viene con un MTBF. Ese número es bastante difícil de estimar de manera honesta y calificada, y solo los grandes proveedores con experiencia significativa deben confiar en eso.

Aunque los estamos comprando a una especie de proveedor responsable.

Lol, OK, entonces, no ese proveedor, sino uno fundamentalmente responsable. Sí, habrá un factor de costo de> 2.

Por lo general, no compra dichos componentes para productos electrónicos de consumo; la compensación precio / beneficio simplemente no permite que:

En caso afirmativo, algunos otros sistemas electrónicos como televisores que funcionan con corriente alterna durante muchos años, ¿cómo resolvieron este problema?

¿De ningún modo? Ok, por supuesto, como ingeniero, intentas construir el mejor SPMS que puedas con las cosas que se te dan. Usted elige correctamente sus componentes con cierto margen en sus especificaciones para que de los miles de dispositivos que se construirán, la probabilidad de interrupción sea baja. Pero si una maldita televisión de 400 € falla en el campo después de una década ... a nadie le importa. De todos modos, se trata del límite superior de la esperanza de vida de la electrónica de consumo. Si falla después de 5 años, ni siquiera infieres una mala reputación. Si falla después de 2 años, bueno, mira que estos casos no se acumulan, y si no lo hacen, estás bien como fabricante; si falla dentro de la garantía, aún es más barato cambiar 1 de cada 1000 televisores que construir 1000 televisores que son 1% más caros, pero fallan años más tarde en promedio.

Afortunadamente, la economía puede estar de su lado aquí: si bien cualquier SMPS sólidamente fabricada será más costosa que su "tipo de proveedor responsable", si puede obtener acceso a suministros para dispositivos de gama alta producidos en masa, se beneficiará del hecho Se han realizado pruebas rigurosas en estos, pero la producción en masa distribuye el costo de estos entre más dispositivos, y todavía son relativamente baratos.

Los comentarios ya mencionan a TDK y Murate como OEM SMPS típicos, pero simplemente iría y abriría un dispositivo que tenga un perfil de uso similar al que usted tiene; en su caso, busque impresoras / copiadoras de oficina rotas de alta gama, y ​​luego para los nombres en las fuentes de alimentación.

Marcus Müller
fuente
"Realmente no entiendo por qué un SMPS de frecuencia fija estaría menos estresado en una carga del 1% frente a un escenario de carga del 90%, si el enfriamiento es adecuado": Por supuesto, mi enfriamiento SMPS no es suficiente, obviamente se calienta más al 90% de carga, por lo que seguramente afectará la vida útil de las tapas de electrolitos y otras piezas. Sobre la tasa de fracaso, estoy realmente de acuerdo con eso de 1 por 1000. Pero, ¿cómo podría estar seguro de esa tasa? El proveedor de SMPS es un productor en masa y seguramente probarán sus productos, además los probaremos, pero creo que no puede estimar la vida útil de estas pruebas.
electro
Mi pregunta es más fundamental sobre las partes SMPS, especialmente las tapas de entrada, ¿se degradan o destruyen mientras están en el enchufe de CA pero el SMPS no está a plena carga? ¿Y envejecen en promedio 10 años en esta situación?
electro
@electro como se dijo, esto es imposible de saber sin saber cómo se diseñó el SMPS y qué tapas se eligieron. Puede comprar gorras de gran tamaño o más rígidamente probadas por dinero, pero ya sea que gaste ese dinero o no, depende del fabricante de SMPS. No se puede dar una respuesta general.
Marcus Müller
Bueno, el calentamiento de las fuentes de alimentación suele ser mucho mayor al 90% que al 80% y extremadamente alto al 100%. Entonces, considerando la calefacción, generalmente es bueno no poner más del 80% de carga en el suministro por períodos más largos.
yo '
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¡La esperanza de vida no es realmente igual a MTBF!

MTBF se calcula utilizando una distribución de función de probabilidad para componente electrónico (generalmente se utiliza la función de distribución exponencial). La esperanza de vida es un parámetro que garantiza que su suposición sobre la función de distribución de probabilidad aún se mantiene.

Existe un estándar establecido como FIDES que permite la estimación del dispositivo PSU (o COTS en general). Lo que necesita definir es el perfil de su aplicación (temperatura ambiente, tiempo de encendido y relación de tiempo de apagado, etc.).

Puede hacer un recorrido rápido en el sitio web de FIDES para saber más.

Tuan
fuente
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El ciclo de temperatura simple destruye los dispositivos electrónicos, porque los coeficientes de expansión no son idénticos y la constante flexión mecánica y el cambio constante de tensiones .......... eventualmente rompen los componentes.

Cura: no apague los circuitos.

Oh ... mantenlos frescos.

Una razón para el plomo en la soldadura ..... su conformidad mecánica (ductilidad).

EDITAR Considere un SMPS con un reloj de 100,000Hz ........ 100,000 veces por segundo se produce la expansión y contracción térmica.

analogsystemsrf
fuente