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几天前,有一位新客户打电话向我们求助说他们的设备卖出去一两年之内经常容易出现设备启动后自检测通不过的故障。而且从统计数据来看,每年的夏秋交替季节的故障率明显要高于其他时间的故障率。莫非是季节更替搞的鬼?他们的工程师尝试了很多方法最后发现只要更换一台新电源,设备故障就会消除。然而更奇怪的是换下来的电源外观看不出任何问题,而且也能正常输出直流电压。那么到底是什么原因造成设备故障呢?带着疑问,我拜访了客户并进一步了解详细情况。
第一次看到客户设备,十分惊讶其内部紧凑拥挤的布局。原来为了达到比上一代产品体积缩小30%的目标,客户不得不选择将电源安装在设备内部侧面一个非常狭小的空间内,其设备内部电源周围上下左右空间均十分有限。由于电源放置在设备侧面,设备内部系统风也几乎吹不到电源。客户设备满载条件下,要求输出功率达到300瓦。看到这里我大致能够猜出客户系统起故障的原因了。原来在如此恶劣的应用环境,一旦不小心选择的电源产品设计上存在短板,就会很容易导致系统可靠性下降并引起一系列关联的故障发生。
为了验证我的猜测,我向客户借来两台他们设备内部使用的某品牌电源样品,其中一台是从故障设备上拆下来的,另一台是全新样品。我将借来的电源样品带回实验室对这两台电源做了简单的电气和可靠性性能评估。评估结果显示,故障设备上拆下来的那台电源虽然也能工作,但是输出纹波严重超标,而那台全新样品的输出纹波则表现正常。设备内部电源如果输出纹波噪声严重超标将会干扰到后级负载,最终导致客户设备在启动自检测时通不过。那么是什么原因导致客户这款电源输出纹波不正常呢?为了查明真相,我决定利用全新的那台样机做进一步测试,试图寻找导致故障发生的元凶。
为了避免损坏客户宝贵的样机,我决定谨慎一些,先带250W负载运行一小时,然后用红外线热成像仪测试一下客户电源内部热源分布情况。 测试结果如第一张附图所示,情况相当不乐观。从热成像扫描照片来看,整个电源热量分布很不合理。输出电容所在的右下角区域温度非常高。电源工作时如此恶劣的高温下将会导致电源内部输出电容寿命大大缩水。因为电容寿命终结时其容量明显减小,等效串联阻抗也显著增大,所以导致电源输出纹波噪声增加超出其规格指标并造成整个设备系统故障。
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