Влияние температуры на производительность и срок службы импульсного источника питания связи
Основным компонентом импульсного источника питания связи является высокочастотный импульсный выпрямитель, который постепенно совершенствовался с развитием теории и технологии силовой электроники и силовых электронных устройств. Выпрямители, использующие технологию мягкого переключения, имеют меньшее энергопотребление, более низкие температуры, значительное уменьшение объема и веса, а также постоянное улучшение общего качества и надежности. Но каждый раз, когда температура окружающей среды увеличивается на 10 градусов, срок службы основных силовых компонентов сокращается на 50%. Причина столь быстрого сокращения жизни связана с перепадами температур. Усталостное разрушение, вызванное концентрацией различных микро- и макромеханических напряжений, ферромагнитных материалов и других деталей, приводит к развитию различных типов внутренних микродефектов под постоянным действием переменных напряжений во время эксплуатации. Поэтому обеспечение эффективного теплоотвода оборудования является необходимым условием обеспечения надежности и срока службы оборудования.
Взаимосвязь между рабочей температурой, надежностью и сроком службы силовых электронных компонентов
Источник питания — это устройство преобразования электрической энергии, которое потребляет некоторую электрическую энергию в процессе преобразования, и эта электрическая энергия преобразуется в тепло и высвобождается. Стабильность работы и скорость старения электронных компонентов тесно связаны с температурой окружающей среды. Силовые электронные компоненты состоят из различных полупроводниковых материалов. Поскольку потери мощности компонентов во время работы рассеиваются за счет их собственного тепла, термический цикл нескольких материалов с разными коэффициентами расширения вызовет очень значительное напряжение и может даже привести к мгновенному разрушению и выходу компонента из строя. Если силовые компоненты длительное время будут работать в аномальных температурных условиях, возникнет усталость, которая приведет к разрушению. Из-за термоусталостной долговечности полупроводников требуется, чтобы они работали в относительно стабильном и низкотемпературном диапазоне.
В то же время быстрые изменения температуры в полупроводнике приводят к временной разнице температур, что приводит к тепловому напряжению и тепловому удару. Детали подвергаются термомеханическим нагрузкам. Когда разница температур слишком велика, в различных частях материала детали возникают трещины под напряжением. вызывая преждевременный выход компонентов из строя. Это также требует, чтобы силовые компоненты работали в относительно стабильном диапазоне рабочих температур, чтобы уменьшить быстрые изменения температуры, исключить воздействие термического стресса и обеспечить долгосрочную надежную работу компонентов.
Влияние рабочей температуры на изоляционную способность трансформатора
После подачи напряжения на первичную обмотку трансформатора магнитный поток, создаваемый катушкой, течет в железном сердечнике. Поскольку железный сердечник сам по себе является проводником, в плоскости, перпендикулярной магнитным силовым линиям, будет генерироваться индуцированный электрический потенциал, образующий замкнутый контур на поперечном сечении железного сердечника и генерирующий ток, который называется «вихрем». . Этот «вихревой ток» увеличивает потери в трансформаторе и повышает температуру нагревательного трансформатора сердечника трансформатора. Потери, вызванные «вихревыми токами», называются «потерями железа». Кроме того, медные провода, используемые в трансформаторе, должны быть намотаны. Эти медные провода обладают сопротивлением. Когда ток протекает, сопротивление будет потреблять определенное количество энергии. Эта часть потерь преобразуется в тепло и расходуется. Эта потеря называется «потери меди». Следовательно, потери в железе и меди являются основными причинами повышения температуры при работе трансформатора.
