电源寿命的元件：电解、开关、风扇、热敏、光耦！(一)

1、决定开关电源寿命的元器件

①电解电容器

电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液，这种现象会随着温度的升高而加速，一般认为温度每上升10℃，泄漏速度会提高至2倍。因此可以说电解电容器决定了电源装置的寿命。

② 风扇

球形轴承及轴承的润滑油枯竭、机械装置部件的磨损，会加速风扇的老化。加之近年的DC风扇的驱动回路开始使用电解电容器等部件，所以有必要将回路部件寿命等因素也一并考虑进去。

③ 光电耦合器

电流传达率(CTR;Current Transfer Ratio)随着时间的推移会逐渐减少，结果发光二极管的电流不断增大，有时会达到最大限制电流，致使系统失控。

④ 开关

多数开关电源设有电容器输入型的整流回路，在通入电源时，会产生浪涌电流，导致开关接点疲劳，引发接触电阻增大及吸附等问题。理论上认为，在电源期望寿命期间，开关的通断次数约有5,000回。

⑤ 冲击电流保护电阻、热敏功率电阻器

为抵抗电源通入时产生的冲击电流，设计者将电阻与SCR等元件并联起来使用。电源通入时的电力峰值高达额定数值的数十倍至数百倍，结果导致电阻热疲劳，引起断路。处在相同情况下的热敏功率电阻器也会发生热疲劳现象。

2、各部件寿命的评估计算

①电解电容器

1、寿命性能

电解电容器的寿命结束形式为磨损故障，决定寿命的主要因素为静电容量、损失角的正切(tanδ)、漏电流等。随着时间的推移，静电容量减少，tanδ增大。漏电流在外加电压时有增加的趋势，所以对负荷的寿命影响不大。

2、寿命的判定

用百分比来表示静电容量相对于起始值的变化率，一般达到-20%以下时即告寿命结束。tanδ的值在超过规定值时寿命结束。漏电流在零负荷的情况下有增加的趋势，同理，在超过规定值时寿命结束。

3、影响寿命的主要原因

前面讲到的特性之所以会产生劣化，其主要原因在于电解液。随着温度的上升，电解液气化，经电容器的封口部位向外泄漏，内部的电解液不断减少。随着电解液量的减少，tanδ会逐渐增大，结果，脉冲电流经由时产生的发热量增大，又进一步加快了劣化过程。这种关系如图 4、图 5 所示。

 

 

4、寿命的推算

铝电解电容器的近似寿命可以由环境温度与脉冲电流引起的自发热温度中推得。下面的式子表现了寿命与环境温度之间的关系。

 

 

测定脉冲发热的升温值时，需避开其它热辐射。另外，小型电解电容器受热极易升温，最好进行表面温度实测。

② 光电耦合器

GaAs 系的红外发光二极管多使用光电耦合器。这种发光二极管的发光效率的退化会导致CTR(电流传达率)下降，其它的 CTR 劣化形式还有芯片面的光结合树脂剥离。温度越高， CTR 的下降也越快。同时，二极管电流越大，CTR 下降也越快。图 6、图 7 标明了这些因素间的关系。

 

 

CTR 降至起始值的 50%所耗的时间称为半衰期。电源回路的统计中以此为限界值，所以可以认为半衰期就是寿命时间。通常条件下，半衰期为 5 万～10 万小时，但所有的光电耦合器都具有如图 8 所示的寿命值，因而在进行寿命评估之前最好确认一次。

 

 

图8