Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



11.4. Обеспечение надежности на этапе разработки приборов

Источники вторичного электропитания должны в течение определенного времени сохранять свои параметры в пределах, заданных требованиями ТЗ, обеспечивая бесперебо1П[ую работу РЭА, которутсг они питают. Надежность ИВЭ обеспечивается всеми мероприятиями, выполняемыми на этапах разработки, изготовления и эксплуатации приборов. При этом основы надежности закладываются на этапе разработки мероприятиями, без выполнения которых трудно-рассчитывать на создание надежных источников питания.

Основными причинами ненадежной работы ИВЭ являются ие только катастрофические отказы элементов, но также неправильно заданные требования к качеству выходных питающих напряжений, при которых РЭА не может обеспечить требуемые тактико-техничес кие характеристики, онгибки, допущенные человеком при производстве и.эксплуатации приборов и т.п. Хотя в некоторых случаях разработчик и не отвечает формально за многие из этих причин отказов, он, как правило, может оказать решающее влияние на обеспечение высокой надежности разрабатываемых им приборов, если позаботится об этом на раннем этапе при проектировании ИВЭ.

Можно сформулировать следующий план обеспечения надежности ИВЭ при нх разработке:

1) разработка технических требований к выходным параметрам ИВЭ с учетом заданных условий эксплуатации;

2) выбор структурной схемы устройства, в которой наиболее просто реализуются заданные технические требования;

3). выбор элементной базы и облегченных режимов работы;

4) разработка конструкции, обеспечивающей безошибочность действий человека с аппаратурой в процессе ее производства и эксплуатации;

5) испытания макетов в процессе эскизного проектирования.

Разработка технических требований к источникам питания ведется заказчиком с участием разработчика ИВЭ. При этом разработчик нередко знает значительно, больше, чем заказчик, не только о том, как выполнить требования ТЗ, но и как нужно их сформу лировать, чтобы прибор был надежным. Поэтому разработчик ИВЭ должен не только формально, но и по существу чувствовать себя ответственным за надежность разрабатываемого устройства. Нередко при согласовании ТЗ возникают противоречия между заказчиком и разработчиком, разрешить которые можно только достигнув взаи мопонимания. Заказчик должен четко сформулировать условия Эксплуатации ИВЭ, возможные режимы работы аппаратуры и требования к питающим напряжениям, их стабильности, допустимым уровням пульсации. Необоснованно завышенные требования к параметрам усложняют электрическую схему прибора, снижают нa-дежность ИВЭ. Разработчик при согласовании ТЗ должен учитывать специфику работы ИВЭ в комплекте. Например, при согласовании допустимой пульсации в ИВЭ с высокочастотным преобразованием энергии необходимо учитывать узкие пики, устранить которые значительно проще на маломощном входе потребителя с помощью простого развязывающего фильтра, чем на сильноточном выходе ИВЭ.

Перспективным для повышения надежности является установка интегральных стабилизаторов непосредственно у потребителя.



При Этом достигается защита аппаратуры от воздействия помех, исключается влияние соединительных кабелей иа качество питающих напряжений

Выбор структурной схемы ИВЭ должен производиться с учетом обеспечения надежности. Для этого разработчик должен ввести в схему ряд функциональных узлов, которые могут быть не указаны в ТЗ. например защита силовых элементов ИВЭ от возможных коротких замыканий в нагрузке, защита потребителя от превышения и понижения выходных питающих напряжений и т.п. При выборе структурной схемы ИВЭ надо максимально использовать имеющийся научно-технический опыт, применять проверенные и испытанные функциональные узлы, новые технические реи]ения .толжны быть исследованы и проверены на макетах.

Выбор элементной базы в наибольшей мере влияет на надежность ИВЭ. Разработчик должен хорошо знать характеристики элементной базы, быть эрудированным в принципах работы с тем. чтобы грамотно использовать элементы в разрабатываемых приборах. При выборе силовых полупроводниковых приборов для импульсных ИВЭ необходимо учитывать наряду с частотными свойствами их перегрузочную способность по току и напряжению, так как в переходных процессах коммутации такие режимы наиболее опасны. При выборе полупроводниковых приборов для схем управления ИВЭ предпочтение нужно отдавать полупроводниковым интегральным микросхемам; они позволяют реализовать многие функции управления ИВЭ с меньшим числом элементов и паяных соединений.

Надежность элементов в значительной степени зависит от их электрических и температурных режимов работы в составе ИВЭ Для повышения надежности элементы необходимо использовать в облегченных режимах, определяемых коэффициентами нагрузки Коэффициент нагрузки - это отношение данного параметра элемента в рабочем режиме к его максимально допустимому значению. Коэффициенты нагрузки для ЭРИ в источниках электропитания обычно устанавливаются по нескольким параметрам одновременно, например, по напряжению, току, рассеиваемой мощности, температуре, В табл, 11,4 приводятся рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки для некоторых типов ЭРИ, наиболее часто используемых в ИВЭ,

Меры, направленные на безошибочную работу человека с аппаратурой, должны предусматривать исключение возможных оши« бок, которые может допустить человек в процессе производства или эксплуатации ИВЭ, в результате чего блок питания или питаемая от него аппаратура выйдет из строя. Типичными ошибками такого вида являются: перемена полярности входного напряжения питания постоянного тока, в результате чего в блоке питания возникает короткое замыкание и «выгорает» входной каскад ИВЭ; перемена местами входного и выходного соединителей, от чего «выгорают» выходные цепи блока питания; отключение блокировки или системы охлаждения мощных высоковольтных ИВЭ и т,п.

Для устранения таких ошибок разработчик на этапе проектирования должен так развести цепи напряжения питания, чтобы монтажник или оператор не смог перепутать плюс с минусом. Кроме того, необходимо предусмотреть блокировку и сигнализацию, чтобы без включения системы охлаждения нельзя было включить мощный выпрямитель и т. п.



Элементы и их параметры

Коэффициент

нагрузки

Резисторы:

по напряжению

0.7-0,»

По мощности

0,3-0.7

Конденсаторы:

по напряжению

0,7-0,8

по реактивной мощности

0,8-0,9

Выпрямительные диоды и тиристоры

0,7-0,8

по прямому току

по обратному напряжению

0,7-0,85

по температуре перехода

0,7-0.8

Стабилитроны:

по максимальному току стабилизации

0,7-0,8

по минимальному току стабилизации

1,3-1,5

Транзисторы:

0,7-0,8

по току коллектора

по напряжению коллектор - эмиттер

0,7-0,8

по рассеиваемой мощности

0,7-0,8

по температуре перехода

0,7-0,8

Если позволяет конструкция, то входное и выходное напряжения питания ИВЭ необходимо вывести на два раздельных соедини теля, отличающиеся между собой габаритами или конструкцией. Чтобы их невозможно было перепутать при стыковке.

Испытание макетов в процессе эскизного проектирования поз воляет экспериментально подтвердить правильность принятых ре щеиий по обеспечению заданных технических требований по ТЗ. измерить режимы работы элементов, определить температуру на грева силовых полупроводниковых приборов и проверить доста точность принятых мер по обеспечению допустимых температурных режимов элементов.

Лабораторно обработочные испытания конструктивного макета ИВЭ обычно проводятся автономно. Основная задача этих испы таний по обеспечению надежности состоит в том, чтобы выявить «слабые места» в схеме ИВЭ, в конструкции и устранить их на ран нем этапе разработки, до выдачи задания на конструирование опыт ных образцов ИВЭ. Разработчик должен составить программу испытаний, включив в нее не только проверку выполнения требований ТЗ, но и определить работоспособность в более жестких режимах с целью выявления имеющихся запасов.

Результаты испытаний должны фиксироваться в протоколах или в специальном журнале и оформляться отчетом. Разработчик должен тщательно анализировать полученные результаты и прини Мать по ним решения об изменении схемы или доработке конструк ции.

Кроме автономных испытаний необходимо провести совместные Отработанные испытания макета ИВЭ с приборами РЭА, для питания которых они предназначены. Цель таких испытаний состоит в про

Рекомендуемые коэффициенты нагрузки для некоторых типов элементов, используемых в источниках электропитания



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 [152] 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0127