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Por supuesto, hay una serie de parámetros generales que la fiabilidad del efecto a largo plazo de una fuente de alimentación. Diseño de circuitos fundamentales, la selección de componentes, construcción mecánica, proceso de montaje, almacenamiento y manipulación, juegan un papel muy importante. Sin embargo, estos tienden a ser muy apreciada en el diseño y las etapas de fabricación.
Mirando las cosas desde el lado de retorno de servicio le da al ingeniero una perspectiva completamente nueva. Permite una apreciación única de lo que, en la práctica hace que las fuentes de alimentación a fallen en el campo.
Y no siempre es obvio.
Condensadores electrolíticos
Los condensadores electrolíticos secos, son quizás una de las causas más reconocidas de las falla relacionadas con la edad, y sin duda es frecuente. Las exigencias modernas de tamaños cada vez menores puede resultar en materiales dieléctricos más delgados, y menos volumen de electrolito. A pesar de la pérdida de electrolitos, es de algún modo el desgaste natural de mecanismos que puede ser reducido considerablemente, por la reducción de la temperatura de funcionamiento básico del condensador.
La Localización de las tapas de distancia de otros componentes de alta disipación es un ejemplo obvio, pero la temperatura del núcleo es también muy influenciado por la corriente de rizado que fluye a través de la ESR (Equivalent Series Resistance), es decir, el electrolito. Un típico 105 ° C condensador nominal tiene un grado de rizado de corriente en un ambiente 105 ° C, dando una temperatura interna de aprox. 115 ° C. La vida de carga especificadas en estas condiciones puede ser tan bajo como 1.000 horas (42 días), aunque en la práctica la mayoría de las tapas seguirá funcionando por más tiempo, aunque con capacidad reducida y máximo rizado nominal.
La mayoría de las aplicaciones prácticas no sujetas componentes pasivos a más de 50 ° C, por lo que puede ser tentador aumentar el rizado de corriente por encima de la máxima. Esto no es recomendable debido a que el aumento de la temperatura, es proporcional al cuadrado de la corriente de rizado multiplicada por la velocidad de rizado. Debido a que aumenta la velocidad de rizado con el tiempo, la falla final de la vida se produce antes de lo que para un funcionamiento de la PAC a 105 º C y máxima de onda nominal.
Los Condensadores de salida en las fuentes de alimentación pequeñas "Flyback", que opera en el modo actual discontinuos son especialmente vulnerables a fallas antes de tiempo debido a las corrientes de rizado, grandes inherentes a esta topología, por lo que deben especificar cuidadosamente. En comparación, el tiempo de retorno de corriente continua y los convertidores 'hacia adelante', por lo general tienen un máximo de 20% a pico rizado de corriente en comparación con el 100% del convertidor flyback modo discontinuo.
Por el contrario, pequeñas (de aproximadamente 6 x 12 mm) electrolítico de uso común en los circuitos de control de suministro de energía, puede causar problemas en altas temperaturas ambientales locales, incluso cuando se ejecuta en las corrientes de onda muy pequeñas. Estos condensadores se utilizan a menudo en combinación con una alta resistencia conectada a un carril de HT, para proporcionar una fuente de la puesta en marcha del circuito de control. Debido a la muy pequeña cantidad de electrolitos que contienen, pueden secarse antes de cualquier otro componente con falla, y evitar el suministro de energía a partir de encender las fugas debido a la alta impedancia o corriente. A menudo, esto puede pasar totalmente desapercibido hasta que el apagón de la red en primer intento de reinicio posterior.
La selección cuidadosa del condensador electrolítico, se está convirtiendo cada vez en más importante, a medida que más y más el extremo oriental de los componentes fabricados entrar en el mercado, y es importante prestar una gran atención a la especificación detallada de dichos componentes. La reducción de costos mediante el uso de condensadores inferiores, rara vez es un dinero bien guardado cuando se traduce en una reducción dramática en la vida de servicio, los costos de garantía potencialmente altos, y una reputación manchada. Una mejor refrigeración, los condensadores más grandes o los condensadores sólidos de electrolitos, son soluciones alternativas. Condensadores de niobio sólidas electrolitos, son una alternativa más barata a los límites de tantalio, que cada vez son más caros que las reservas de tantalio a disminuir. Si tiene que usar electrolíticos húmedos, como la mayoría de nosotros, hacer caso omiso al rizado de corriente a su cuenta y riesgo!
Condensadores Película
No es frecuente apreciar que la calificación de ca rms de tensión de los condensadores de película, deben ser en gran medida de calificación para las frecuencias por encima de aproximadamente 1kHz. Una condensador popular, valorado en 250 Vac y 400Vdc, se especifica en sólo 1Vac máximo a 100 kHz, por lo que puede ser fácil de superar la alta frecuencia de voltaje de corriente alterna, en un circuito de potencia. La imagen de abajo es el resultado de la calificación superior a HF tensión alterna de un condensador de 250Vac 470nF.
Los condensadores de pelicula también son vulnerables al fracaso como resultado de que se supere la tasa de repetición de los cambios de tensión (dV / dt). Condensadores Metalizados con amortiguador de poliéster a través de los semiconductores de conmutación se han encontrado fallas, debido a un exceso de dV / dt, donde el uso de polipropileno, de cerámica o papel film hubiera sido preferible.
Los condensadores de montaje superficial del tipo cerámicos multicapa (SMD MLC)
Los tamaños más grandes (1812, 2220) de los condensadores de cerámica multicapa SMD, son propensos a fallar cuando se montan en fibra de vidrio o PCB compuesta por los diferentes coeficientes de expansión térmica de la capa y el sustrato. Estos componentes pueden fallar al ponerse en corto circuito, con consecuencias devastadoras, si están conectados a través de una barra de alimentación.
Todos los tamaños, pero especialmente los más grandes, están destinadas al fallar debido a la tensión mecánica. Un ejemplo encontrado recientemente utilizado varios casquillos SMD MLC, en un bloque de alimentación de CC, de salida de terminal de tornillo, que sujeta a la flexión cuando la terminal fue presionado por apretar o aflojar los tornillos. La fractura posterior del condensador quemado, con un hoyo a través del PCB, debido al hecho de que el cuerpo de cerámica del condensador, se mantiene casi intacto, aun cuando este al rojo vivo.
Evite grandes SMD tapas MLC, en circuitos relacionados con el ciclo térmico intenso a menos que el sustrato son iguales, y nunca en zonas de flexión o tensión mecánica.
MOSFET de potencia
En términos generales, los semiconductores de potencia, se encuentran entre el grupo de los componentes menos propensos a los efectos del envejecimiento. Suponiendo que se utilizan dentro de sus valores máximos, y se manejan bien térmicamente son muy fiables. Sin embargo, representan más de la mitad de todas las fallas en el servicio a cambio.
Normalmente esto es debido a que sus valores máximos se han superado a través de efectos en cadena de fracasos de otro componente, el diseño de circuitos pobres, las influencias ambientales, tales como pico o aumento, el estrés de exceso de temperatura o mecánico.
En términos del diseño del circuito sin embargo, hay matices que pueden contribuir a una sorprendente proporción de fallos, que tienden a ser mucho menos apreciados:
Los problemas pueden ocurrir en MOSFETS, de una alta tasa de aumento de la fuga de voltaje de la fuente (DVD / dt), las causas de carga capacitiva de la puerta del FET. Esto puede cambiar la parte de atrás, mientras que el FET se apaga - por lo general un evento destructivo! Esto es especialmente problemático en el "off", la unidad se conecta a la puerta a una tensión, ligeramente por encima de cero, en lugar de un potencial negativo. Una unidad de negativo tiene la puerta muy por debajo del umbral de tensión, mientras se carga la tapa de la fuente de drenaje y en general proporciona una solución mucho más robusta. Cabe señalar que la tensión de umbral de la puerta por lo general se reduce a menos del 70% de su 25 º C, en el valor de la temperatura máxima de la unión.
Un DVD, de alta / dt también puede hacer que el transistor parásito (presente en la construcción de todos los dispositivos FET) para encender, especialmente a altas temperaturas en los que más generan térmicamente los portadores minoritarios existen dentro de ella. Si el diodo del cuerpo de la FET, se utiliza para sujetar la fuga de voltaje de la fuente (como en el convertidor "ZVS" un cambio de voltaje cero de resonancia), su tiempo de recuperación inversa puede ser muy largo. Esto se debe a que el diodo cuerpo FET, sólo moderadamente rápido y el hecho de que la tensión inversa es sólo el "sobre" el voltaje de la FET, por lo general alrededor de 1V. Como el diodo de cuerpo es, de hecho, la unión colector-base del transistor parásito, los portadores de carga no recuperados hacer que el transistor parásito a su vez en cuando Vds, se eleva rápidamente, lo que permite grandes corrientes de flujo en el dispositivo. Para empeorar las cosas, el tiempo de recuperación del diodo es incluso más largo a temperaturas más altas.
Hay un escenario final que suena como que ha llegado directamente de la ciencia ficción! Se le conoce como Burnout Evento (SEB). SEB investigación llevada a cabo ya en 1996 mostró que un MOSFET de alta tensión, prejuicios fuera, el apoyo a un voltaje de cerca a su capacidad máxima puede sufrir un fallo avalancha causada por una sola partícula subatómica, al chocar con un núcleo de silicio. Las investigaciones posteriores han demostrado que incluso a nivel del suelo, los neutrones de las colisiones de rayos cósmicos en la atmósfera superior puede provocar fallos aleatorios en los MOSFETs de alta tensión, por encima de la tasa prevista por los datos de tiempo medio entre fallos de las pruebas de la vida del fabricante. La reducción de la Vds máximo hasta 6% se ha demostrado que disminuye los fracasos SEB por un orden de magnitud.
Todos los escenarios anteriores se ven agravados por la temperatura de unión de alta, así que hay mucho que ganar si la ejecución de FETS muy por debajo de su temperatura máxima y tensión, y una cuidadosa consideración es necesaria si el diodo del cuerpo se utiliza en la aplicación.
El Envejecimiento del Optoacoplador
La mayoría de los diseñadores tienen una buena apreciación del envejecimiento de los condensadores electrolíticos, pero también vemos muchos fallos relacionados con la edad debido a optoacopladores. Generalmente esto se manifiesta como una reducción en la proporción de transferencia de efectivo de la corriente (CTR) en el tiempo. Esto no suena muy serio hasta que reconozcas que los optos, se utilizan para que el convertidor de fase de una fuente de alimentación, a través de una barrera de aislamiento primario a secundario. Un opto degradado puede y con frecuencia hace que la fuente de alimentación inoperable y como tal puede ser considerado como un riesgo de fallas.
Los partes de la pieza principal de un optoacoplador es un IC fotodetector, y un emisor de infrarrojos LED (por lo general arseniuro de galio). El Análisis experimental ha demostrado que el LED, es la única parte del optoacoplador que tiene un impacto significativo en la vida, con la degradación de la salida de luz que conduce a una disminución en el CTR. Además, es la corriente real a través de los LED que es por lejos el factor más dominante.
Para la mayor vida útil posible, por tanto, es deseable para permitir al menos el 50% de margen para una reducción de la CTR a través del tiempo y para conducir el LED al menor corriente posible para el CTR sea necesario.
Spike y sobretensiones
La mayoría de los ingenieros son conscientes de los efectos catastróficos de altas energías transitorios en líneas de entrada y salida de una fuente de alimentación. De hecho, las fluctuaciones de voltaje en la red local son comunes y la variación en la calidad de la red eléctrica de un lugar a otro puede ser sorprendentemente grande. Sin embargo, una fuente de alimentación típica que se reúne EN 61000-4-5 (Prueba de inmunidad básica de aumento) no garantiza una baja susceptibilidad en el campo.
Los beneficios económicos de producir productos confiables más allá de la norma básica de EMC, por lo general vale la pena. Cierto fabricante británico vio su caída de los costos de garantía por 2,7 millones de libras esterlinas al año, después de pasar menos de £ 100K de la inmunidad mejorada.
En el Reino Unido, al menos, una proporción relativamente pequeña de las fluctuaciones de energía en la red provienen de los rayos. Contrariamente a la creencia popular no es un ataque directo que hace que la mayoría de los problemas, pero el voltaje inducido en las líneas aéreas del campo magnético de huelgas indirectos. Algunas de las mayores descargas se han confirmado a> 200000 A y con frecuencia hay varias descargas por tormenta. Probablemente se podría incluso medir algunos transitorios de voltaje inducido en un clip de papel, sobre su escritorio a menos de 500m de una tormenta, si fuimos lo suficientemente rápidos con el alcance!
Los Edificios en Europa, cuya alimentación de CA, se realiza por cables aéreos pueden contar con tener 80 a 120 aumentos cada año debido a un rayo. Estos son por lo general se limitan a alrededor de 6 kV, debido a que el estándar de estilo de toma de corriente doméstica, flashes más en los conectores traseros en torno a esta tensión y actúa como un supresor de chispas!. Instalaciones industriales, con sólo 3 fases suministros puede ver mucho más. Una tormenta modesta de 15.000 A induciría a alrededor de 10 kV, en una línea de transmisión de 150 metros (incluso cuando son enterrados en el suelo). La Conmutación de la industria pesada, fotocopiadoras grandes y las impresoras láser, sistemas de aire acondicionado, motores eléctricos y dispositivos tiristores, son notorios para la imposición de pico y aumento en las líneas de transmisión, y no siempre a energías más bajas que la caída de rayos.
No es muy apreciado que, incluso si tales energías transitoria no provocar daños irreparables al instante, la exposición repetida tiene un efecto comprobado degenerativas, particularmente con los dispositivos de silicio altamente integrados. Llamamos envejecimiento transitoria si se quiere. Tiene un impacto significativo en la fiabilidad a largo plazo.
En todos los casos, una etapa de aumento bien considerada de protección es esencial, pero a menudo es pasado por alto o mal optimizado. De hecho, hay una gran cantidad de variables a considerar y no todos los ingenieros aprecia las sutilezas de los dispositivos de protección disponibles.
Centrándose específicamente en la entrada de una fuente de alimentación AC-DC, es conveniente colocar dispositivos de protección contra sobretensiones, tanto en la línea a línea y línea a las posiciones de la tierra, dando tanto a la protección en modo común y diferencial. Varistores de óxido metálico (MOV) o de VDR
es el dispositivo más comúnmente usado en aplicaciones de bajo costo. Sin embargo, una MOV no puede ser capaz de limitar con éxito un aumento muy grande de un evento como un rayo en la energía involucrada, es varios órdenes de magnitud mayor de lo que puede manejar. Hemos visto muchos diseños donde la fuente de alimentación tiene una dispersión de los varistores de la entrada, sin protección de sacrificio (por ejemplo, un fusible térmico dedicado). El resultado es que la primera oleada de alta energía llegará bien, las causas de los varistores a punto de estallar, a menudo acompañado por una descarga de plasma que destruye todo lo demás en las cercanías, o el fusible de la entrada principal a soplar. De cualquier manera el suministro de energía falla y tiene que ser devuelta al servicio de la misma manera como si no hubiera protección instalados en todo!
Una característica importante a considerar con MOV, es que se degradan cuando son expuestos a un número reducido de grandes transitorios o muchas más pequeñas. A medida que se degradan, la tensión de disparo cae más y más, en última instancia conduce a la fuga térmica de ese dispositivo en particular. Por lo tanto, para garantizar una buena fiabilidad a largo plazo, voltaje correcto es esencial. Es también digno de mención que la selección de un dispositivo con una energía más alta (julio) Clasificación general aumenta la esperanza de vida de manera exponencial.
Es común ver a varios MOV, en paralelo para aumentar la clasificación en julios general de la red, sin embargo, a menos que se establece específicamente adaptado, se utilizan, cada MOV tendrá un poco diferente respuesta no lineal cuando se expone a la sobretensión mismo. Esto invariablemente conduce al fracaso actual de quebranto y prematura de los dispositivos individuales.
Así, el "efectivo" de energía de sobrecarga de la red depende de la MOV, con el menor voltaje de sujeción, y el adicional MOV paralelo no proporcionan ningún beneficio. Además, debido a que cada MOV tiene una fuga de corriente relativamente alta (por lo general alrededor de 0,5 mA, en el trabajo de voltaje de un dispositivo de 20 mm), con muchos dispositivos al mismo tiempo puede llevar a las corrientes de fuga inaceptable tierra.
Los otros dos dispositivos de uso común en las redes de protección son transitorios diodos supresores de voltaje (comúnmente conocida como transorbs 
y también se vende bajo el nombre de Transil) 
y llenos de gas tubos de descarga (GDT). Mientras que los tiempos de respuesta práctica del MOV, se encuentran en el rango de 40-60ns, diodos supresores responder a los picos dentro de 1 a 10 pico-segundo, limitada por la inductancia de los circuitos de conexión. Esto hace que los diodos ideales para la supresión de sub-nanosegundo picos generados por el tiristor, muchos dispositivos de control se sentó en la red. Nanosegundo Sub-picos aparecen, hacen su daño, y se han ido antes incluso MOV previo aviso.
Los Diodos también tienen la ventaja añadida, de que no se degradan con repetidas oleadas que significa que pueden ser seleccionados con sujeción voltajes mucho más cerca de la tensión alterna de trabajo que con MOV. La desventaja de los diodos supresores, es que ofrecen "costo / manejo de la energía" una proporción menor en comparación con otros dispositivos y que tienden a ser físicamente más grande de la calificación energética mismo.
Sin embargo, si el espacio y los costos no son críticos, son uno de los dispositivos más eficaces para suprimir los transitorios de energía rápida.
Tubos de descarga de gas consta de dos electrodos rodeados de una mezcla especial de gases en un vaso cerrado o caja de cerámica. El gas es ionizado por un pico de alta tensión que provoca un arco que se forman entre los electrodos y el flujo de corriente. GDT 
se puede realizar más actual para su tamaño en comparación con los diodos y los MOV, pero son fundamentalmente diferentes, ya que continuará realizando hasta que el voltaje de la fuente se ha reducido cerca de cero. Esto tiene enormes implicaciones para la DC y de hecho tiene que ser considerada cuidadosamente por AC, el cual es muy posible tener un ciclo de la mitad de la energía eléctrica para absorber, además de la subida inicial o de energía de choque. Es fundamental por tanto que esta corriente de seguimiento se controla.
Como MOV, los tubos de descarga de gas tienen una vida finita y sólo puede manejar una transitorios de pocos muy grandes. El modo de fallo típico es una tensión de disparo modificada o, si está sujeto a muy altas energías, un corto circuito. GDT a tomar un tiempo relativamente largo para disparar, leguminosas 100ns 500v por encima de la tensión nominal suele ser completamente no suprimida. Sin embargo, los tubos de descarga de gas ofrecen las capacidades de energía más alto manejo de todos los dispositivos de protección y tienen capacidad excepcionalmente bajos.
Con mucho, la supresión de las redes más eficaces utilizan una combinación de componentes para dar alta energía, capacidad de corriente de alta con un tiempo de respuesta muy rápido. Dispositivos en paralelo deben ser evitados a menos que use establece específicamente adaptado y dispositivos térmicamente vulnerables deben ser protegidos por los componentes dedicados.
Cualquier diseño que deja de lado un aumento bien optimizado y la red de supresión de picos se puede esperar un aumento sustancial de las tasas de fracasos en el campo.
Pablo Horner es el Director General en Avance del producto Services Ltd.
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