مطالعه ای روی طول عمر و قابلیت اطمینان پذیری منبع تغذیه

مقدمه

اولین تولید رسمی درایورهای LED مین ول به سال 2008 برمیگردد که با سری‌های GLC-150 به صورت بالقوه در بازار وارد شد. تا به امروز تعداد فروش محصولات مرتبط با درایورهای LED مین ول بشدت بالا و غیرقابل شمارش بوده است. در این شرایط خاص، مین ول بعضی از قطعات CLG-150 را توانست در سال 2008 تولید بکند. در ادامه برای جزئیات بیشتر تحقیق و آنلایزی راجع به این موضوع انجام شده است که در انتها به نتیجه گیری پرداخته ایم.

تعداد قطعاتی که در منبع تغذیه استفاده میشود وابسته به توپولوژی و توان آن میتواند شامل ده‌ها یا صدها قطعه باشد. هر قطعه ای که در آن استفاده میشود برای کارایی خاصی بکار گرفته میشوند و ضرورت دارند. اینکه چگونه از طول عمر مطمئن شویم و درصد قابلیت اطمینان آن را محاسبه کنیم، از مباحثی که در صنعت LED به آن توجه میشود. اساسا این محاسبه را بر مبنای اجزایی خاص و مهمی مثل فن یا خازن ها انجام میشود. برای اینکه یک محصول مین‌ول MW با طول عمر دقیق و ارزیابی کیفی خوبی آماده ارائه به دست مشتریان باشد، باید تستهای متعددی نظیر ORT, DMTBF ، شوک حرارتی و … را پاس کند.

در این مقاله قصد داریم که پیرامون طول عمر خازن های الکترولیتی و چگونگی تایید آن های بحث کنیم.

طول عمر خازن‌های الکترولیتی منبع تغذیه

طول عمر خازنهای الکترولیتی آلومینیومی وابسته به بسیار از شرایط است مثل دما و بار . همچنین بعد از مدتی که کار کنند مقدار ظرفیت آن کاهش و ضریب تلفات آن افزایش می‌یابد که در نهایت روی طول عمر آن اثر میگذارد. به این اتفاق یا پدیده اثر پخش (diffusion) گفته میشود؛ به این معنا که الکترولیت یا همان ماده شیمایی داخل خازن به بیرون از آن نشت میکند و در نهایت کامل تخلیه میشود. معمولا برای محاسبه طول عمر خازنهای الکترولیتی آلومینیومی از قانون Arrhenius بهره میگیریم که با استفاده از نرخ نشست ماده شیمایی این مقدار را محاسبه میکند. الکترولیت بعد از مدتی که کار میکند، ظرفیت آن کم و مقاومت ESR آن زیاد میشود. به ازای هر 10 درجه سانتی گراد افزایش دمای محیط طول عمر خازن به نصف کاهش می‌یابد و در مقابل به ازای کاهش دما به ازای هر 10 درجه سانتی گراد طول عمر آنها دو برابر میشود.

منحنی تیوب شکل طول عمر

در زیر رابطه بین طول عمر و نرخ خرابی را نمایش داده ایم( منحنی تیوب شکل).

نمودار طول عمر و احتمال خرابی منبع تغذیه

1. دوره اشکال در عملکرد ابتدایی

برای اینکه قطعاتی که مین ول در منبع تغذیه های خودش استفاده میکند در این دوره به مشکل نخورد، قطعات معیوب را با تست 100% Burning Test از رده خارج میکند. بنابرین اکثر منبع تغذیه هایی که در بازار هستند در دوره بعدی یعنی دوره اشکال تصادفی هستند.

2. دوره اشکال تصادفی

میزان پایداری و اطمینان پذیری یک منبع تغذیه تابع پارامتر MTBF است و اساسا احتمال خرابی در این دوره بسیار پایین است و میزان خرابی در این دوره وابسته نوع نصب، شرایط کاری مثل دمای محیط، دی‌ریتنگ، چرخش هوا، لرزش و … است.

3. دوره نقص در زوال

بعد از دوره اشکال تصافی، محصولات وارد دوره اشکال در زوال میشوند، که در آن بیشتر خرابی محصول وابسته به قطعات مسطحلکی مثل فن و خازن‌های الکترولیت است.

رابطه بین طول عمر و بار، دما

با توجه به منحنی تیوب شکل بالا که راجع به آن صحبت کردیم، احتمال خرابی و مشکل در دوره اشکال تصادفی، وابسته به نوع نصب کاربر و شرایط کاری  مثل دمای محیط، دی‌ریتنگ، تهویه، استفاده ناکارآمد است. جدا از عوامل خارجی دیگر، در ادامه بحث روی رابطه بین محیط کیس، شرایط بار و طول عمر منبع تغذیه تمرکز میکنیم.

مین‌ول MW از شرکت‌های معروف در زمینه تولید خازن‌های الکترولیتی، خازن‌های خود را تهیه میکند تا محصولات آن از طول عمر خوب و مورد تاییدی برخوردار باشد. برای مثال، مبنع تغذیه‌های سری CLG-150 به طور کامل لایه پوششی دارند، خازنهای خروجی آن از نوع خازن‌های الکترولیتی با مشخصات 10000 hours/105º که از شرکت معروف ژاپنی تهیه شده‌است. در ادامه راجع به رابطه بین طول عمر-بار-دما صحبت میکنیم.

بخش اول : رابطه بین طول عمر ، بار و دمای محیط (تصویر 1)

• برای مثال رابطه بین طول عمر و بار، هنگامی که دمای محیط 55 درجه سانتی گراد و بار به طور 100 درصد باشد، طول عمر حدود 35 هزار ساعت است؛ اگر بار به 75 درصد کاهش پیدا کند طول عمر میتوان حتی 1.6 برابر مقدار فعلی بزرگتر شود.
• برای مثال رابطه بین طول عمر و دمای محیط، هنگامی که باری که از منبع تغذیه میکشد 75 درصد مقدار بیشینه و دمای محیط کاری 55 درجه سانتی‌گراد باشد، طول عمر حدودا برابر 57 هزار ساعت است. اگر دمای کاری به 45 درجه سانتی گراد کاهش پیدا کند، طول عمر آن دو برابر(114 هزار ساعت) میشود.

بخش دوم : رابطه بین طول عمر و دمای بدنه (تصویر 2)

از آنجایی که دمای داخلی خازنهای پوشش داده شده به راحتی نمیتوان اندازه گیری کرد، دمای خارجی کیس را اندازه گیری میکنیم. اگر دمای بدنه کمتر از 55 درجه سانتی گراد باشد، طول عمر حدودا 100 هزار ساعت است. اگر دمای کیس به 70 درجه سانتی گراد افزایش یابد طول عمر به 35 هزار ساعت میرسد.

نمودار طول عمر – دما – دمای کیس منبع تغذیه

آنالیز کارایی الکتریکی و اطمینان پذیری

در ادامه یک منبع تغذیه سری CLG-150 که بیش از 10 سال از عمر آن گذشته است( عرضه در دسامبر 2008) مورد برسی قرار دادیم و کارایی الکتریکی و اطمینان پذیری آن مشخص کردیم و لیست از مشخصه های آن را در زیر آورده‌ایم.

• آنالیز اطمینان پذیری مشخصات – ظرفیت خازن‌های الکترولیتی

خلاصه :

معیار اصلی طراحی و انتخاب قطعات در منبع تغذیه‌های مین‌ول این است که قابلیت اطمینان در طولانی مدت را داشته باشند. باتوجه به تست‌هایی که در حال حاضر به مدت 10 سال است که انجام میشود( حد صعودی دما، ORT، burn-in ، شوک حرارتی، لرزش، آزمون افشانه نمک) و الزامات(کارایی الکتریکی، ایزولاسیون، طول عمر و… .) این قابل افتخار است که تست‌های داخلی قابل اطمینان اند و محصولات با درجه کیفی بالا به دست مشتریان میرسد.

نکته کلیدی که باید به آن توجه کنید این است که با بکارگیری یک طراحی بازده بالا و انتخاب خازن‌های الکترولیتی برای افزایش طول عمر درایورهای LED را تضمین میکند. بنابراین با انتخاب به‌جا و درست درایور LED باعث افزایش طول عمر و حیات آن می‌شود.

مین ول MW تمامی سیاست‌های تضمین کیفی و رضایت مشتری را حفظ کرده تا با قیمت عالی متناسب با کیفیت همراه با خدمات پس از فروش محصولاتش را برای مشتریان فراهم سازد.

برای تخمین میزان طول عمر و شرایط گارانتی لطفا به وبسایت رسمی مین‌ول مراجعه نمایید.