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明纬电解电容Life time验证与寿命评估:环境温度下降至摄氏45度 寿命约增加1倍
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2019年07月11日 星期四

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明纬於2008年开发出第一款LED POWER SUPPLY-CLG-150,至今已超过10年,明纬欲追踪10年前应用於LED 路灯之电源性能及可靠度,故於市场端取得2008年制造之CLG-150 LED电源来进行分析探讨,主要讨论电解电容Life time验证与寿命评估。

图片表示典型的产品寿命期间之故障率曲线图(浴缸曲线)。
图片表示典型的产品寿命期间之故障率曲线图(浴缸曲线)。

明纬表示,交换式电源供应器依设计的功率与架构不同,可由数十颗零件,甚至数百颗零件组成。每颗零件在设计上都一定有其必要性,所以如何确认实际寿命与信赖性评估一直为各厂牌的窍门,一般电源寿命评估主要由部分关键零组件的使用寿命来决定,譬如风扇、铝质电解电容等。明纬设计的产品寿命评估须通过ORT/DMTBF/冷热冲击/Life time验证,以确保产品寿命与品质。

另外,明纬进一步说明,铝质电解电容(aluminum electrolytic capacitor)受使用条件(温度,负载等)的影响很大,长时间的运作之下,其电容值减小且损耗角增加,而影响其使用寿命。这种现象主要是由电容中电解质的扩散效应(diffusion effect)所导致,即电解质扩散到外封材料进而散溢到外部。一般铝质电解电容寿命可使用Arrhenius定律(化学扩散反应速率)为基础来估算,於一段时间後逐渐乾涸造成容值下降/内阻(ESR)上升而造成电容损坏。当环境温度增加摄氏10度,其寿命会减少一半,反之,如温度降低摄氏10度,其寿命会增加1倍。

图片表示典型的产品寿命期间之故障率曲线图(浴缸曲线)。

(1)初期故障期间

为了防止初期故障,在成品出货之前已筛选出不良零件和做过老化测试,因此S.P.S.交给客户时大都

已进入偶发故障期间。

(2)偶发故障期间

产品稳定度与其信赖度(MTBF)有关,基本上故障率都很低,但是偶发期间的故障率与使用者的

安装和工作条件(环境温度、减额、通风、振动)有关。

(3)耗损故障期间

偶发故障期後产品即进入耗损故障期间,此时大都属於零件的老化(如风扇、电解电容器)。

使用寿命(life time)与负载(load)及温度之关系

依上述浴缸曲线来探讨,对於偶发故障期间之信赖性与使用者安装或应用条件(环境温度、减额、通风、振动)有关。先屏除其他外在影响条件,以环境温度(Tamb.) 或产品机壳温度(Tcase)与负载条件执行产品寿命分析探讨。

明纬产品寿命验证是以国际知名电解电容制造商提供的计算方式为根据,以CLG-150机型为例,为全灌胶机种, 其设计输出电容采用10000小时@摄氏105度之日系品牌铝质电解电容,其电容寿命V.S 负载V.S温度之关系说明如下。

A. 使用寿命与负载及环境温度之关系. :

冘 使用寿命与负载之关系,当环温为摄氏55度时,负载操作於100% 其寿命约为35Khrs;当负载减额至75%使用,其寿命约为57Khrs,也就是当负载减额使用至75%,寿命可提升1.6倍。

冘 使用寿命与环温之关系,当负载操作於75% LOAD,其环境温度操作於摄氏55度其寿命约为57Khrs;当环境温度下降至摄氏45度,其寿命约增加1倍为114Khrs。

B. 使用寿命与机壳温度之关系 :

由於灌胶机型,使用者不易量测内部电容温度,故可量测Tcase的温度来评判。假设Tcase小於摄氏55度时,其寿命约为100Khrs;当Tcase为摄氏70度时,其寿命约为35Khrs。

關鍵字: 明纬 
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