Espérance de vie des blocs d'alimentation

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Il existe de nombreux articles sur Internet sur l'espérance de vie des alimentations à découpage, mais la plupart d'entre eux ont discuté des situations dans lesquelles le bloc d'alimentation est presque à pleine charge. Je conçois un appareil électronique qui a besoin d'un état de veille, j'utilise un bloc d'alimentation COTS avec une sortie de 24V-5A, quelque chose comme ceci:

PSU

La consommation d'énergie de mon appareil est presque comme ceci:

5% des fois à pleine charge.

55% du temps à 20% de la pleine charge.

40% du temps en veille (environ 1% de la pleine charge).

Je sais que tout dépend de la qualité de l'alimentation et de ses spécifications de conception, mais les fournisseurs chinois ne fournissent pas suffisamment d'informations fiables sur leurs produits. Bien que nous les achetions à une sorte de fournisseur responsable.

Puis-je généralement espérer une durée de vie de 10 ans de mon bloc d'alimentation?

Quelqu'un dit que les condensateurs d'entrée (à haute tension alternative) ou les optocoupleurs, quelle que soit la consommation de charge, seront détruits après quelques années. Est-ce vrai? Si oui, certains autres systèmes électroniques comme les téléviseurs qui sont alimentés en courant alternatif depuis de nombreuses années comment ont résolu ce problème?

électro
la source
Oui, vos condensateurs d'entrée se dégraderont avec le temps quelle que soit la charge. Non, ce n'est généralement pas un problème au cours des 10 premières années.
Mât
Quelle est ta température ambiante?
winny
+1, c'est une très bonne question! J'ai vu Murata PSU cité 575 000 heures de MTBF, ce qui représente environ 65 ans!. L'alimentation TDK RWS50 répertorie le MTBF à 4 170 949 heures !!!, ce qui représente environ 500 ans. Pourtant, ils contiennent des ventilateurs mécaniques qui ont généralement au plus 40 000 heures, et les meilleurs bouchons électrolytiques sont évalués à 100 000 heures à 60 ° C. Bien que l'espérance de vie double à chaque baisse de 10 ° C de la température de fonctionnement, je ne parviens toujours pas à comprendre la cote de 4 heures. Je suis tout ouïe ...
Ale..chenski
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@ MarcusMüller: Le calcul de la valeur réelle de MTBF sur la base d'une référence comme MIL-HDBK-217F nécessite des informations exactes sur toutes les pièces électroniques et quelques informations supplémentaires comme leur fournisseur et les conditions environnementales. Je sais que de nombreux composants électroniques utilisés dans ces appareils n'ont pas de documents fiables. Par exemple, regardez ce lien: lien , ils ont dit 316,2 heures pour MTBF (= 36 ans), vous croyez cela?
électro
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@AliChen MTBF! = Espérance de vie. Une batterie peut avoir une durée de vie d'une heure avant d'être épuisée, mais 10 millions d'heures MTBF ou plus sont courantes car les batteries sont très fiables.
winny

Réponses:

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Vous ne pouvez pas dire la durée de vie prévue d' un appareil à partir de son apparence.

Dans votre cas spécifique, il y a certaines choses qui, selon moi, seraient les plus susceptibles d'échouer:

  1. défauts dus à des surtensions sur la source d'alimentation
  2. vieillissement des condensateurs
  3. semi-conducteurs dus à la chaleur due à la poussière sur le refroidisseur

Le premier est totalement hors de vos mains, généralement. La question de savoir à quel point un dysfonctionnement du réseau doit être mauvais pour faire frire votre SMPS dépend de la conception de votre SMPS et, par simple chance. Pourtant, d'un point de vue purement stochastique, vous devez vous attendre à ce que tout se passe mal de temps en temps (coups de foudre, voiture s'écraser sur le mât de la ligne électrique) - mais cela peut durer un demi-siècle ou un demi-mois, selon, encore une fois , sur des cotes totalement hors de l'influence du SMPS.

Bien sûr, vous pouvez limiter l'effet des problèmes en protégeant suffisamment les entrées - mais c'est quelque chose qui ne sera spécifié que pour des fournitures plus grandes et beaucoup plus chères que la vôtre.

Ensuite, nous avons des probabilités de vieillissement et d'échec. Dans un environnement industriel, vous trouverez généralement une mesure appelée "MTBF", le temps moyen entre les pannes, qui capture exactement cela. Ce nombre devrait être supérieur à ce dont vous avez besoin, dans un scénario d'utilisation à forte charge. Il ne serait pas très logique d'estimer le MTBF sous une charge plus légère - a) auriez-vous pu utiliser un SMPS plus petit alors, et b) il est tout simplement assez difficile de deviner si les choses dureraient plus longtemps; Je ne vois pas vraiment pourquoi un SMPS à fréquence fixe aurait quelque chose de moins stressé dans une charge de 1% contre un scénario de charge de 90%, si le refroidissement est adéquat.

Donc, si vous avez besoin de cette fiabilité, achetez quelque chose qui vient avec un MTBF. Ce nombre est assez difficile à estimer honnêtement et qualitativement, et seuls les grands fournisseurs ayant une expérience significative devraient être dignes de confiance à ce sujet.

Bien que nous les achetions à une sorte de fournisseur responsable.

Lol, OK, donc, pas ce fournisseur, mais un fournisseur fondamentalement responsable. Oui, il y aura un facteur de coût> 2.

Vous n'achetez généralement pas de tels composants pour l'électronique grand public; le compromis prix / avantage ne permet tout simplement pas que:

Si oui, certains autres systèmes électroniques comme les téléviseurs qui sont alimentés en courant alternatif depuis de nombreuses années comment ont résolu ce problème?

Pas du tout? Bien sûr, en tant qu'ingénieur, vous essayez de créer le meilleur SPMS possible avec les choses qui vous sont données. Vous choisissez correctement vos composants avec une marge de sécurité dans leurs spécifications afin que, parmi les milliers d'appareils qui seront construits, la probabilité de panne soit faible. Mais si une télé frigginale de 400 € échoue sur le terrain après une décennie… personne ne s'en soucie. C'est à peu près la fin de vie supérieure de l'électronique grand public. S'il échoue au bout de 5 ans, vous ne déduisez même pas une mauvaise réputation. Si cela échoue après 2 ans, eh bien, regardez que ces cas ne s'accumulent pas, et s'ils ne le font pas, vous allez bien en tant que fabricant; s'il échoue dans le cadre de la garantie, il est encore moins cher d'échanger 1 téléviseur sur 1000 que de construire 1000 téléviseurs qui sont 1% plus chers, mais échouent des années plus tard en moyenne.

Heureusement, l'économie pourrait être de votre côté ici: alors que tout SMPS solidement fabriqué coûtera plus cher que votre "sorte de fournisseur responsable", si vous pouvez avoir accès à des fournitures pour des appareils haut de gamme produits en masse, vous bénéficierez du fait que des tests rigoureux ont été effectués sur ces derniers, mais la production de masse répartit le coût de ceux-ci entre plusieurs appareils, et ils sont encore relativement bon marché.

Les commentaires mentionnent déjà TDK et Murate comme OEM SMPS typique, mais j'irais simplement ouvrir un appareil qui a un profil d'utilisation similaire à celui que vous avez - dans votre cas, recherchez des imprimantes / copieurs de bureau haut de gamme cassés, puis pour les noms sur les alimentations.

Marcus Müller
la source
"Je ne vois pas vraiment pourquoi un SMPS à fréquence fixe aurait quelque chose de moins stressé dans une charge de 1% contre un scénario de charge de 90%, si le refroidissement est adéquat": Bien sûr, mon refroidissement SMPS n'est pas suffisant, évidemment il chauffait plus à 90% de charge, donc cela affectera sûrement la durée de vie des bouchons d'électrolyte et des autres pièces. À propos du taux d'échec, je suis vraiment d'accord avec ce 1 pour 1000. Mais comment pourrais-je être sûr de ce taux? Le fournisseur SMPS est un producteur de masse et ils testent sûrement leurs produits, et nous les testerons, mais je pense que vous ne pourriez pas estimer la durée de vie par ces tests.
électro
Ma question concerne plus fondamentalement les pièces SMPS, en particulier les bouchons d'entrée, c'est-à-dire qu'elles se dégradent ou se détruisent lorsqu'elles sont dans une prise secteur mais que le SMPS n'est pas à pleine charge? Et vieillissent-ils en moyenne 10 ans dans cette situation?
électro
@electro comme dit, c'est impossible à dire sans savoir comment le SMPS a été conçu et quels bouchons ont été choisis. Vous pouvez acheter des bouchons surdimensionnés ou plus rigoureusement testés pour de l'argent - mais que vous dépensiez cet argent ou non, c'est au fabricant du SMPS. Aucune réponse générale ne peut être donnée.
Marcus Müller
Eh bien, le chauffage des alimentations est généralement beaucoup plus élevé à 90% qu'à 80% et extrêmement élevé à 100%. Donc, en ce qui concerne le chauffage, il est généralement bon de ne pas mettre plus de 80% de charge sur l'alimentation pendant des périodes plus longues.
yo '
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L'espérance de vie n'est pas vraiment égale à MTBF!

Le MTBF est calculé en utilisant une distribution de fonction de probabilité pour le composant électronique (généralement la fonction de distribution exponentielle est utilisée). L'espérance de vie est un paramètre qui garantit que votre hypothèse sur la fonction de distribution de probabilité est toujours valable.

Il existe une norme établie comme FIDES qui permet d'estimer le dispositif PSU (ou COTS en général). Ce que vous devez définir, c'est le profil de votre application (température ambiante, rapport ON Time et OFF time, etc.).

Vous pouvez faire un petit tour sur le site FIDES pour en savoir plus.

Tuan
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Un simple cycle de température détruit les appareils électroniques, car les coefficients de dilatation ne sont pas identiques et la flexion mécanique constante et l'évolution constante des contraintes .......... finissent par casser les composants.

Cure: ne coupez pas les circuits.

Oh ... gardez-les au frais.

Une des raisons du plomb dans la soudure ..... sa tenue mécanique (ductilité).

EDIT Considérons un SMPS avec une horloge de 100 000 Hz ... 100 000 fois par seconde l'expansion et la contraction thermiques se produisent.

analogsystemsrf
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