Lebenserwartung von Netzteilen

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Es gibt viele Artikel im Internet über die Lebenserwartung von Schaltnetzteilen, aber die meisten haben über die Situationen diskutiert, in denen das Netzteil nahezu voll ausgelastet ist. Ich entwerfe ein elektronisches Gerät, das einen Standby-Zustand benötigt. Ich verwende ein COTS-Netzteil mit einem Ausgang von 24 V bis 5 A, ungefähr so:

Netzteil

Der Stromverbrauch meines Geräts ist fast so:

5% der Fälle bei nahezu Volllast.

55% der Zeit bei 20% der Volllast.

40% der Zeit im Standby-Modus (ca. 1% der Volllast).

Ich weiß, dass alles von der Qualität des Netzteils und seinen Designspezifikationen abhängt, aber chinesische Lieferanten liefern nicht genügend und zuverlässige Informationen über ihre Produkte. Obwohl wir sie von einer Art verantwortungsbewusstem Lieferanten kaufen.

Kann ich generell mit einer Lebensdauer meines Netzteils von 10 Jahren rechnen?

Jemand sagt, dass die Eingangskondensatoren (bei hoher Wechselspannung) oder die Optokoppler unabhängig vom Lastverbrauch nach einigen Jahren zerstört werden. Ist es wahr? Wenn ja, einige andere elektronische Systeme wie Fernseher, die seit vielen Jahren mit Wechselstrom betrieben werden, wie hat dieses Problem gelöst?

Elektro
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Ja, Ihre Eingangskondensatoren werden sich mit der Zeit unabhängig von der Last verschlechtern. Nein, das ist in den ersten 10 Jahren normalerweise kein Problem.
Mast
Was ist Ihre Umgebungstemperatur?
Winny
+1, das ist eine sehr gute Frage! Ich habe gesehen, wie Murata PSU 575.000 Stunden MTBF zitiert hat, was ungefähr 65 Jahren entspricht!. Das TDK RWS50-Netzteil listet die MTBF bei 4.170.949 Stunden auf !!!, was ungefähr 500 Jahren entspricht. Sie enthalten jedoch mechanische Lüfter, die normalerweise höchstens 40.000 Stunden haben, und die besten Elektrolytkappen sind für 100.000 Stunden bei 60 ° C ausgelegt. Obwohl sich die Lebenserwartung mit jedem 10-c-Abfall der Betriebstemperatur verdoppelt, kann ich die 4-Stunden-Bewertung immer noch nicht herausfinden. Ich bin ganz Ohr ...
Ale..chenski
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@ MarcusMüller: Die Berechnung des wahren Werts von MTBF anhand von Referenzen wie MIL-HDBK-217F erfordert genaue Informationen zu allen elektronischen Teilen und einige zusätzliche Informationen wie deren Lieferanten- und Umgebungsbedingungen. Ich weiß, dass viele elektronische Teile, die in diesen Geräten verwendet werden, keine zuverlässigen Dokumente haben. Schauen Sie sich zum Beispiel diesen Link an: Link , sie sagten 316,2K Stunden für MTBF (= 36 Jahre), glauben Sie das?
Elektro
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@AliChen MTBF! = Lebenserwartung. Eine Batterie kann eine Lebensdauer von einer Stunde haben, bevor sie erschöpft ist, aber 10 Millionen Stunden MTBF oder mehr sind üblich, da Batterien sehr zuverlässig sind.
Winny

Antworten:

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Sie können nicht die erwartete Lebensdauer von sagen jedem Gerät aus seinem Aussehen.

In Ihrem speziellen Fall gibt es einige Dinge, von denen ich erwarten würde, dass sie am wahrscheinlichsten scheitern:

  1. Defekte durch Überspannungen an der Stromquelle
  2. Alterung von Kondensatoren
  3. Halbleiter durch Hitze durch Staub auf dem Kühler

Der erste ist normalerweise völlig außer Kontrolle. Die Frage, wie schlimm eine Netzstörung sein muss, um Ihr SMPS zu braten, hängt vom Design Ihres SMPS und einfach vom Glück ab. Aus rein stochastischer Sicht muss man dennoch damit rechnen, dass ab und zu etwas schief geht (Blitzeinschläge, Autounfall gegen den Mast der Stromleitung) - aber das kann je nach Zeit ein halbes Jahrhundert oder einen halben Monat dauern , auf Chancen völlig aus dem Einfluss des SMPS.

Natürlich können Sie die Auswirkung von Fehlern durch einen ausreichenden Eingangsschutz begrenzen - aber das ist etwas, das nur für größere, viel teurere Verbrauchsmaterialien als Ihre vorgesehen ist.

Dann haben wir Alterungs- und Ausfallwahrscheinlichkeiten. In einer industriellen Umgebung finden Sie normalerweise eine Kennzahl namens "MTBF" (mittlere Zeit zwischen Ausfällen), die genau das erfasst. Diese Zahl sollte in einem Szenario mit hoher Auslastung höher sein als erforderlich. Es wäre nicht so sinnvoll, MTBF unter geringerer Last zu schätzen - a) hätten Sie dann ein kleineres SMPS verwenden können und b) es ist einfach ziemlich schwer zu erraten, ob die Dinge länger dauern würden; Ich verstehe nicht wirklich, warum ein SMPS mit fester Frequenz bei einer Last von 1% weniger belastet sein würde als bei einem Szenario mit 90% Last, wenn die Kühlung ausreichend ist.

Wenn Sie diese Zuverlässigkeit benötigen, kaufen Sie etwas, das mit einem MTBF geliefert wird. Diese Zahl ist ziemlich schwer ehrlich und qualifiziert abzuschätzen, und nur großen Lieferanten mit bedeutender Erfahrung sollte diesbezüglich vertraut werden.

Obwohl wir sie von einer Art verantwortungsbewusstem Lieferanten kaufen.

Lol, OK, also nicht dieser Lieferant, sondern ein grundsätzlich verantwortlicher. Ja, es wird einen Kostenfaktor von> 2 geben.

Normalerweise kaufen Sie solche Komponenten nicht für die Unterhaltungselektronik. Der Preis-Nutzen-Kompromiss erlaubt das einfach nicht:

Wenn ja, einige andere elektronische Systeme wie Fernseher, die seit vielen Jahren mit Wechselstrom betrieben werden, wie hat dieses Problem gelöst?

Ganz und gar nicht? Ok, natürlich versuchen Sie als Ingenieur, mit den Ihnen gegebenen Dingen das bestmögliche SPMS zu erstellen. Sie wählen Ihre Komponenten korrekt mit einem gewissen Headroom in ihren Spezifikationen aus, sodass die Ausfallwahrscheinlichkeit von Tausenden von Geräten, die gebaut werden, gering ist. Aber wenn ein verdammter 400-Euro-Fernseher nach einem Jahrzehnt im Feld ausfällt ... kümmert es niemanden. Das ist sowieso die obere Lebenserwartung der Unterhaltungselektronik. Wenn es nach 5 Jahren fehlschlägt, schließen Sie nicht einmal auf einen schlechten Ruf. Wenn es nach 2 Jahren fehlschlägt, sehen Sie, dass sich diese Fälle nicht ansammeln, und wenn nicht, sind Sie als Hersteller in Ordnung. Wenn die Garantie ausfällt, ist es immer noch billiger, 1 von 1000 Fernsehgeräten auszutauschen, als 1000 Fernsehgeräte zu bauen, die 1% teurer sind, aber im Durchschnitt Jahre später ausfallen.

Glücklicherweise könnte die Wirtschaftlichkeit hier auf Ihrer Seite stehen: Während jedes solide hergestellte SMPS teurer ist als Ihr "verantwortungsbewusster" Lieferant, werden Sie davon profitieren, wenn Sie Zugang zu Verbrauchsmaterialien für massenproduzierte High-End-Geräte erhalten Diese wurden streng getestet, aber die Massenproduktion verteilt die Kosten auf mehrere Geräte, und sie sind immer noch relativ billig.

In den Kommentaren werden TDK und Murate bereits als typische SMPS-OEMs erwähnt, aber ich würde einfach ein Gerät öffnen, das ein ähnliches Nutzungsprofil wie Sie hat. Suchen Sie in Ihrem Fall nach defekten High-End-Bürodruckern / -kopierern und dann für die Namen auf den Netzteilen.

Marcus Müller
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"Ich verstehe nicht wirklich, warum ein SMPS mit fester Frequenz bei einer Last von 1% weniger belastet ist als bei einem Szenario mit 90% Last, wenn die Kühlung ausreichend ist": Natürlich reicht meine SMPS-Kühlung nicht aus, offensichtlich erwärmt sie sich mehr bei 90% Last, so dass es sicherlich die Lebensdauer der Elektrolytkappen und anderer Teile beeinflusst. In Bezug auf die Ausfallrate bin ich mit dieser 1 pro 1000 wirklich in Ordnung. Aber wie könnte ich mir dieser Rate sicher sein? Der SMPS-Lieferant ist ein Massenproduzent und sie testen sicherlich ihre Produkte, und wir werden sie testen, aber ich denke, Sie konnten die Lebensdauer durch diese Tests nicht abschätzen.
Elektro
Meine Frage bezieht sich grundlegender auf SMPS-Teile, insbesondere Eingangskappen, die sich verschlechtern oder zerstören, während sie sich im Netzstecker befinden, aber das SMPS nicht unter Volllast steht. Und altern sie in dieser Situation durchschnittlich 10 Jahre?
Elektro
@electro wie gesagt, dies ist unmöglich zu sagen, ohne zu wissen, wie das SMPS entworfen wurde und welche Kappen gewählt wurden. Sie können übergroße oder streng getestete Kappen für Geld kaufen - aber ob Sie dieses Geld ausgeben oder nicht, liegt beim Hersteller des SMPS. Es kann keine allgemeine Antwort gegeben werden.
Marcus Müller
Nun, die Heizung der Netzteile ist normalerweise mit 90% viel höher als mit 80% und mit 100% extrem hoch. In Anbetracht der Erwärmung ist es daher normalerweise gut, die Versorgung nicht länger als 80% zu belasten.
Yo '
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Die Lebenserwartung ist nicht wirklich gleich MTBF!

MTBF wird unter Verwendung einer Wahrscheinlichkeitsfunktionsverteilung für elektronische Komponenten berechnet (normalerweise wird die Exponentialverteilungsfunktion verwendet). Die Lebenserwartung ist ein Parameter, der garantiert, dass Ihre Annahme über die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion weiterhin besteht.

Es gibt einen etablierten Standard wie FIDES, der die Schätzung von Netzteilen (oder COTS im Allgemeinen) ermöglicht. Was Sie definieren müssen, ist Ihr Anwendungsprofil (Umgebungstemperatur, Einschaltzeit und Ausschaltzeitverhältnis usw.).

Sie können eine kurze Tour auf der FIDES-Website machen, um mehr zu erfahren.

Tuan
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Ein einfacher Temperaturwechsel zerstört elektronische Geräte, da die Ausdehnungskoeffizienten nicht identisch sind und die konstante mechanische Biegung und die ständige Änderung der Spannungen die Komponenten schließlich brechen.

Abhilfe: Schalten Sie die Stromkreise nicht aus.

Oh ...... halte sie cool.

Ein Grund für Blei im Lot ..... seine mechanische Nachgiebigkeit (Duktilität).

BEARBEITEN Betrachten Sie ein SMPS mit 100.000 Hz Takt ........ 100.000 Mal pro Sekunde treten Wärmeausdehnung und -kontraktion auf.

analogsystemsrf
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