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为军事行动设计的200个电源转换器,为什么全部烧化?

2021-05-31 Paul Breed 阅读:
随着温度的升高,器件的接收侧会累积电荷,累积到一定程度就会影响其工作。它会停止接收脉冲,因此控制电路失去反馈,将输出变压器驱动到饱和状态,最后冒烟。

我们公司刚刚完成了一个时间紧迫的项目,将一批牢固的电源转换器交付给一个集成商,集成商然后将这些电源转换器与牢固的计算机结合起来,并在第一次波斯湾战争的沙漠风暴行动中使用。这些电源转换器可在40至400Hz频率下采用100至300V的任何标准电压,以及28Vdc电压供电,提供干净、稳定的117V、60Hz交流电输出,以及在1500W下10分钟类似UPS(不间断电源)的备用电池。6Lcednc

我们有一款符合该规格的商业产品,但不具备客户要求的坚固性和抗恶劣环境性能。我们努力对机械和散热设计进行升级,以满足客户的需求。在经历加班加点、每周工作80小时的三个月之后,这项任务终于完成了。6Lcednc

最难通过的测试是在满负荷、85°C下进行24小时测试。我们第一次就通过了该测试,并测试了10%的产品以确保符合要求。一切顺利,我们将所有200个电源转换器交付给了集成商。然后我休假一周,我觉得这是我应得的。6Lcednc

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客户收到了全部200个电源转换器,将它们连接到系统,并在70°C下开始了48小时的烧机测试。36小时后,200个电源转换器全部发生了灾难性的故障。我的老板将我从休假中召回,然后把我送上飞机,让我去把问题找出来。6Lcednc

我发现每个电源转换器的原边电桥都烧了,电源部分没有熔化的地方也都几乎空无一物。我心事重重地回到家,不知道出了什么问题。我们带去了自己的工程器件,并在高达70°C的温度下运行,然而当它运行到36小时,也烧了。器件在两小时内就完全达到了热平衡,那么它怎么能区别出24小时与36小时之间的差别?6Lcednc

我们花了两个星期来找出罪魁祸首:系统的输出功率级在我们获得专利的谐振电路上运行,该谐振电路使用电流反馈来使输出变压器保持平衡,并通过折返防止过载。该电流利用数字光耦合器将脉冲从电源端发送回控制端。这是我们升级的器件之一;它提供125°C的工作温度和3500V-ac-rms隔离。我们只在300V直流电下使用它。6Lcednc

我们想当然地认为,如果它可以用3500V交流电,那么同样也可以用300V直流电。使用交流电时,没有电荷跨过隔离栅迁移。某些电荷可能会来回迁移,但会随着交流周期而改变方向。当在器件上施加较大的直流偏置时,漏电仅在一个方向上迁移。漏电随温度而增加。随着温度的升高,器件的接收侧会累积电荷,累积到一定程度就会影响其工作。它会停止接收脉冲,因此控制电路失去反馈,将输出变压器驱动到饱和状态,最后冒烟。6Lcednc

实际上,长期用于直流的光耦合器内部有一个屏蔽层,可将所有漂移电荷分流到地。简而言之,交流电和直流电是不可互换的。如果光耦合器的数据手册中指定“不可用于直流”,那就太好了。6Lcednc

(原文刊登于Aspencore旗下EDN英文网站,参考链接:Burn-in, burn-in: dc inferno,由Jenny Liao编译。)6Lcednc

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  • 光耦隔离器能隔AC3500V ,理论上就能隔离 DC5000V 。这个故障跟交流隔离直流隔离一点关系都没有。除非用的不是光隔离。数字光隔离器就更不可能了。解释得莫明其妙。
  • 直流可以用交流,交流不能用直流
  • 翻译中有些名词没有包含在国内的常用术语中
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