通信用スイッチング電源の性能と寿命に対する温度の影響

通信用スイッチング電源の性能と寿命に対する温度の影響

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発展し、成熟してきました。 ソフト スイッチング技術を使用した整流器は、消費電力を削減し、温度を下げ、体積と重量を大幅に削減し、全体的な品質と信頼性を継続的に向上させました。 ただし、周囲温度が 10 度上昇すると、主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すべて温度変化によるものです。 さまざまなミクロおよびマクロの機械的応力集中、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、動作中の交互応力の継続的な作用下でさまざまな種類のミクロな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、変換プロセス中に電気エネルギーを消費し、その後熱に変換されて放出される電気エネルギー変換デバイスです。 電子部品の安定性と老化速度は環境温度と密接に関係しています。 パワーエレクトロニクス部品は、さまざまな半導体材料で構成されています。 動作中のパワーコンポーネントの損失は、コンポーネント自体の加熱によって消散されるため、相互接続された膨張係数の異なるさまざまな材料の熱サイクルにより、大きな応力が発生し、瞬間的な破壊につながる可能性があり、コンポーネントの故障につながる可能性があります。 。 パワー部品は異常な温度条件下で長時間動作すると疲労が発生し、破損につながります。 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半導体に一時的に温度差が生じ、熱応力や熱衝撃が発生します。 コンポーネントを熱機械応力に耐えるようにします。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する可能性があります。 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内で動作し、急激な温度変化を軽減して熱応力衝撃の影響を排除し、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ことも必要です。

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が通電されると、コイルによって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、磁力線に垂直な面内に誘導起電力が発生し、鉄心の断面に閉回路が形成され、「渦」と呼ばれる電流が発生します。現在"。 この「渦電流」によりトランスの損失が増加し、鉄心の発熱により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。 さらに、変圧器に使用され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、電流が流れると一定量の電力が消費されます。 この損失が熱となって消費されることを「銅損」といいます。 したがって、鉄損と銅損が変圧器動作中の温度上昇の主な原因となります。