開關電源關鍵器件失效研究及探測.pdf

1、電子系統(tǒng)中，開關電源擔任著非常重要的角色，其承擔著對電能進行轉換、加工和調(diào)節(jié)的任務，廣泛應用于航天、通信和核電等領域。開關電源的健康狀態(tài)對電子系統(tǒng)的正常工作有著決定性作用，其退化體現(xiàn)在其性能參數(shù)與規(guī)格指標發(fā)生偏離，而根本原因則是內(nèi)部關鍵元器件發(fā)生了退化甚至失效。電解質濾波電容和光耦合器即是其中非常重要并且容易退化和失效的關鍵元器件，對其進行故障監(jiān)測與壽命估算，具有重大的工程意義。
　　本文主要對開關電源中的兩個關鍵的器件，即電解質

2、濾波電容以及光電耦合器的性能退化特性進行研究。根據(jù)國內(nèi)外諸多專家學者的研究成果，推導確定其退化參數(shù)的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集的方案。其中，電解質濾波電容的退化由串聯(lián)電阻ESR（Equivalent Series Resistance）表征，其退化影響開關電源輸出端電壓中的紋波電壓大??；光耦合器的退化由其特征參數(shù)電流傳輸比CTR（Current Transfer Ratio）表征，其退化影響開關電源內(nèi)部反饋回路的性能，影響開關電源的輸出瞬時震蕩頻率

3、。通過監(jiān)測開關電源輸出的紋波電壓和瞬時震蕩進行監(jiān)測則可以監(jiān)測其退化和故障。
　　在確立數(shù)據(jù)采集方案的基礎上，通過對關鍵元器件進行退化研究實驗，并且對實驗采集的關鍵數(shù)據(jù)進行處理，建立電解質濾波電容以及光耦合器的關鍵參數(shù)的失效檢測模型。于電解質濾波電容而言，等效電阻ESR值與紋波電壓幅值ARIP成線性關系；對光耦合器來說，電流傳輸效率CTR值與震蕩脈沖個數(shù)N為二次函數(shù)的關系。根據(jù)得到的關鍵元器件性能退化的失效模型，針對性的開發(fā)設計電解