通信用スイッチング電源の性能や寿命に温度は大きく影響しますか？

通信用スイッチング電源の性能や寿命に温度は大きく影響しますか？

通信スイッチング電源の主なコンポーネントは高周波スイッチング整流器であり、パワー エレクトロニクスの理論と技術、およびパワー エレクトロニクス デバイスの発展とともに徐々に成熟していきます。 ソフト スイッチング技術を使用した整流器は、消費電力が小さく、温度が低く、体積と重量が大幅に削減され、全体的な品質と信頼性が継続的に向上しています。 しかし、周囲温度が 10 度上昇するたびに、主要な電源コンポーネントの寿命は 50% 減少します。 このような急激な寿命の低下の原因は、温度の変化によるものです。 さまざまな微視的および巨視的機械的応力集中、強磁性材料、その他のコンポーネントによって引き起こされる疲労破壊は、動作中に交互応力が継続的に作用することにより、さまざまな種類の微視的内部欠陥を引き起こします。 したがって、機器の信頼性と寿命を確保するには、機器の効果的な放熱を確保することが必要条件となります。

動作温度とパワーエレクトロニクス部品の信頼性および寿命の関係
電源は電気エネルギー変換装置の一種です。 変換プロセス中に電気エネルギーを消費する必要があり、電気エネルギーは熱に変換されて放出されます。 電子部品の安定性と劣化速度は周囲温度と密接に関係しています。 パワー エレクトロニクス コンポーネントは、さまざまな半導体材料で構成されています。 パワーコンポーネントの損失はそれ自体の加熱によって消散するため、膨張係数の異なる複数の材料の熱サイクルにより非常に大きな応力が発生し、瞬間的な破壊やコンポーネントの故障につながる可能性さえあります。 パワー素子は異常な温度条件下で長時間使用すると疲労が発生し、破壊に至ることがあります。 半導体には熱疲労寿命があるため、比較的安定した低温範囲で動作することが求められます。

同時に、急激な冷熱変化により一時的に半導体温度差が生じ、熱応力や熱衝撃が発生します。 コンポーネントに熱機械応力を与えるため、温度差が大きすぎると、コンポーネントのさまざまな材料部分に応力亀裂が発生します。 コンポーネントの早期故障。 これには、パワーコンポーネントが比較的安定した動作温度範囲で動作し、熱応力衝撃の影響を排除するために急激な温度変化を軽減し、コンポーネントの長期にわたる信頼性の高い動作を確保する必要もあります。

変圧器の絶縁容量に対する使用温度の影響
トランスの一次巻線に通電すると、コイルから発生した磁束が鉄心に流れます。 鉄心自体は導体であるため、磁力線に垂直な面に誘導電位が発生し、鉄心の断面に閉ループが形成されて電流が発生します。これを「渦」と呼びます。 。 この「渦電流」によりトランスの損失が増加し、トランスのコア加熱トランスの温度上昇が大きくなります。 「渦電流」によって生じる損失を「鉄損」といいます。 また、トランスに使用する銅線を巻く必要があります。 これらの銅線には抵抗があります。 電流が流れると抵抗によって一定の電力が消費され、その損失分が熱として消費されます。 この損失を「銅損」といいます。 したがって、鉄損と銅損が変圧器の温度上昇の主な原因となります。