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電源壽命及可靠度探討分析

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/9/20     瀏覽次數:    

本文主要討論電解電容Life time驗證與壽命評估。

鋁質電解電容(aluminum electrolytic capacitor)受使用條件(溫度,負載等)的影響很大,長時間的運作之下,其電容值減小且損耗角(tanδ)增加,而影響其使用壽命。這種現象主要是由電容中電解質的擴散效應(diffusion effect)所導致,即電解質擴散到外封材料進而散溢到外部。一般鋁質電解電容壽命可使用Arrhenius定律(化學擴散反應速率)為基礎來估算,于一段時間后逐漸干涸造成容值下降/內阻(ESR)上升而造成電容損壞。當環境溫度增加10℃,其壽命會減少一半,反之,如溫度降低10℃,其壽命會增加1倍。

(1)初期故障期間

為了防止初期故障,在成品出貨之前已篩選出不良零件和做過老化測試,因此S.P.S.交給客戶時大都已進入偶發故障期間。

(2)偶發故障期間

產品穩定度與其信賴度(MTBF)有關,基本上故障率都很低,但是偶發期間的故障率與使用者的安裝和工作條件(環境溫度、減額、通風、振動)有關。

(3)耗損故障期間

偶發故障期后產品即進入耗損故障期間,此時大都屬于零件的老化(如風扇、電解電容器)。

使用壽命(life time)與負載(load)及溫度之關系

依上述浴缸曲線來探討,對于偶發故障期間之信賴性與使用者安裝或應用條件(環境溫度、減額、通風、振動)有關。先屏除其他外在影響條件,以環境溫度(Tamb.) 或產品機殼溫度(Tcase)與負載條件執行產品壽命分析探討。

明緯產品壽命驗證是以國際知名電解電容制造商提供的計算方式為根據,以CLG-150機型為例,為全灌膠機種, 其設計輸出電容采用10000小時@105℃之日系品牌鋁質電解電容,其電容壽命V.S 負載V.S溫度之關系說明如下。


使用壽命與負載及環境溫度之關系. : 如圖(一)

使用壽命與負載之關系,當環溫為55℃時,負載操作于100% 其壽命約為35Khrs;當負載減額至75%使用,其壽命約為57Khrs,也就是當負載減額使用至75%,壽命可提升1.6倍。

使用壽命與環溫之關系,當負載操作于75% LOAD,其環境溫度操作于55℃其壽命約為57Khrs;當環境溫度下降至45℃,其壽命約增加1倍為114Khrs。

使用壽命與機殼溫度之關系 : 如圖(二)


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