Fiabilitatea surselor de alimentare - partea I.

În articolul din această săptămână, trecem în revistă ce înseamnă conceptul de fiabilitate pentru sursele de alimentare și cum se interpretează valorile din fișele tehnice.

Conceptul de fiabilitate a fost cu siguranță întâlnit de cei mai mulți, dar considerăm că merită să discutăm semnificația acestuia mai în profunzime în cazul surselor de alimentare.

Rata de defecțiuni definește numărul de defecțiuni care apar pe unitatea de timp. Rata de eșec ia valori diferite de-a lungul duratei de viață a unui produs și este reprezentată grafic în funcție de timp, obținem așa-numita curbă de cadă.

Curba poate fi împărțită în următoarele trei secțiuni:

A - eșecuri timpurii
B - funcționare normală - viață utilă
C - uzură

În secțiunea „A”, defecțiunile rezultă din defecte de fabricație și componente neconforme, defecte. Această fază durează de obicei câteva sute de ore. Pentru a-l elimina sau reduce, așa-numitul „burn in” este instalat de obicei la sfârșitul procesului de producție, timp în care sursele de alimentare sunt rulate în condiții reale de funcționare, posibil la temperaturi ridicate de funcționare, timp de câteva ore, astfel încât -persoanele conforme pot fi filtrate.

În etapa „B”, rata de eșec este aproximativ constantă, aceasta se numește viața utilă, când poate apărea un număr relativ mic de defecțiuni accidentale. Puncte discutate mai jos este se va aplica acestei secțiuni.

În etapa „C”, crește numărul de defecțiuni pe parcursul unei anumite unități de timp, care se datorează deja sfârșitului duratei de viață a fiecărei componente.

Fiabilitatea poate fi definită în mai multe moduri, în funcție de disciplină, dar pentru dispozitivele electronice și, astfel, sursele de alimentare, următoarea definiție este cea mai practică: probabilitatea ca un dispozitiv să poată îndeplini funcțiile necesare în conformitate cu parametrii specificați în condiții de operare specificate fără eșec pentru o perioadă de timp specificată;.

Este important ca funcțiile și condițiile de funcționare așteptate să fie specificate cu precizie, cum ar fi: curentul de ieșire, tensiunea de intrare, temperatura ambiantă etc.

În cazul surselor de alimentare, fiabilitatea este cel mai adesea MTBF valoare, adică a durata medie între eșecuriexprimat de mal. Mulți oameni cred că valoarea MTBF este egală cu durata de viață a sursei de alimentare, cu toate acestea acest lucru este departe de realitate. Pentru o sursă de alimentare MTBF de 500.000 de ore, aceasta ar însemna mai mult de 57 de ani, ceea ce, să recunoaștem, este nerealist.

MTBF este inversul ratei de eșec

Probabilitatea de supraviețuire în secțiunea mijlocie a curbei căzii (λ = constantă)

Din cele de mai sus, valoarea MTBF poate fi obținută prin rearanjare

e = numărul lui Euler

λ = rata de eșec

La o rată de eșec constantă, fiabilitatea trasează o funcție exponențială negativă în funcție de timp.

Când t/MTBF = 1, adică când timpul scurs „t” este egal cu valoarea MTBF:

Ecuația de mai sus poate fi interpretată în trei moduri:

În cazul unei populații numeroase (multe surse de alimentare), doar 37% din populația totală (toate sursele de alimentare) va supraviețui perioadei definite de MTBF.
O singură sursă de alimentare va funcționa fără defecțiuni timp de 37% din timpul specificat de MTBF.
O singură sursă de alimentare va funcționa cu un nivel de fiabilitate de 37% pentru perioada specificată de valoarea MTBF.

Luați exemplul anterior în care sursa de alimentare are un MTBF de 500.000 de ore, ceea ce înseamnă 0,002 eșecuri la 1000 de ore. Probabilitatea ca această sursă de alimentare să funcționeze fără defecțiuni timp de 3 ani este R (t) = e ^ (- 26280/500000) = 0,949, adică aproape 95%. Aceeași probabilitate este de 84% pe parcursul a 10 ani.

Să vedem ce înseamnă să ai 800 de surse de alimentare identice care funcționează într-un singur loc la un moment dat. Numărul surselor de alimentare care cedează într-un an este de 0,002/1000 * 800 * 24 * 365 = 14,016. Aceasta înseamnă că este de așteptat să fie necesară înlocuirea sau repararea anuală a 1,75% din stocul total.

O sursă de alimentare fiabilitateA Există mai multe metode de calcul, în plus, fiecare metodă are ca rezultat o valoare diferită. Mai mult, prin modificarea parametrilor de mediu, calculul printr-o metodă dată are ca rezultat diferite valori MTBF. De exemplu, luați în considerare sursa de alimentare TDK-Lambda RWS150B: