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做座电源模块Nk工作方式对电源系统可靠性的影

发布时间:2021-10-10 11:32:58 阅读: 来源:冷却器厂家

电源模块N+k工作方式对电源系统可靠性的影响

电源模块N+k工作方式对电源系统可靠性的影响

影响高频开关电源系统可靠随着功能的增多性的因素主要有电源模块的可靠性,高频开关电源模块的热备份数量对可靠性的改善等。由于电源系统的交直流配电使用的元、器件较少,分析时可认为其可靠度RP(t)=1。

1高频开关电源模块的可靠性分析

高频开关电源模块可靠度为RS(t)=Ri(t)=

模块的失效率为 s= i

从以上公式可以看出,高频开关电源模块使用的元器件越多,其可靠性越差。根据文献[1]可计算出电源模块的失效率 s。

模块的MTBF为MTBFS=Rs(t)dt=dt=

从提高电源模块可靠性的角度看,电源模块使用的元、器件数量越少越好,特别是失效率较高(如电解电容等)的元、器件应尽量少用。

2电源模块不同热备份数量的可靠性计算

一个电源系统有n个电源模块,这个电源系统按N+k方式设计(n=N+k,N为保证正常供电必须的模块数量,k为热备份模块数量,n为模块总数),这时可以计算热备份模块数量k对系统可靠性的影响。

2.1n个电源模块系统,k=0,N=n时,系统的MTBFN+0

无热备份模块的可靠度为RN+0(t)=RS(t)n,其

MTBFN+0为MTBFN+0=RS(t)ndt=MTBF0

2.2n个电源模块系统,k=1,N=n-1时,系统的MTBFN+1

k=1时,系统可靠度为RN+1(t)=RN+0(t)+n

RS(t)n-1[1-RS(t)]1,其MTBFN+1为MTBFN+1=RN+1(t)dt=MTBF0

2.3n个电源模块系统,k=2,N=n-2时,系统的MTBFN+2k=2时,系统可靠度为RN+2(t)=RN+1(t)+RS(t)n-2[1-RS(t)]2,其MTBFN+2为MTBFN+2=RN+2(t)dt=MTBF0

图1电源模块不同热备份数量对可靠性的影响曲线

2.4n个电源模块系统,按N+k方式设计。n=N+k,N为保证正常供电必须的模块数量,k为热备份模块数量,n为模块总数,这时,系统的MTBFN+k系统可靠度为RN+k(t)=RN+(k-1)(t)+RS(t)n-k [1-RS(t)]k,其MTBFN+k为MTBFN+k=RN+k(t)dt=MTBF0

2.5n个电源模块系统,k=n-1,N=1时,系统的MTBFN+(n-1)

k=n-1时,系统可靠度为RN+(n-1)(t)=

1-[1-RS(t)]n,其MTBFN+(n-1)为MTBFN+(n-1)=RN+(n-1)(t)dt=MTBF0

3电源模块不同热备份数量的可靠性分析

根据以上计算公式,可求出n个电源模块组成的系统中,保证N个模块正常运行的可靠度RN+k(t)。对于不同模块数量n(3~10个),不同的热备份数量k(0~9个),在电源配电系统其可靠度RP(t)=1的条件下,电源模块不同热备份数量对可靠性的影响曲线如图1所示。

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4结语

通过以上对高频开关电源可靠性指标MTBF的分析计算,可得出如下结论:

4.1电源模块的可靠性与电源模块的电路设计,生产工艺,元、器件质量与数量等多种因素有关。从提高电源模块可靠性的角度看,电源模块使用的元、器件数量越少越好,特别是失效率较高(如电解通过纳米绝热材料的“杂化鍵”反应电容等)的元、器件应尽量少用。

42对于由n个模块组成的高频开关电源系统,电源系统按N+k方式设计。n=N+k,N为保证正常供电必须的模块数量,k为热备份模块数量,n为模块总数,这时,系统的MTBFN+k为MTBFN+k=RN+k(t)dt=MTBF0

4.3对于由n个模块组成的高频开关电源系统,电源系统按N+k方式设计。n=N+k,N为保证正常供电必须的模块数量,k为热备份模块数量,n为模块总数。在模块总数不变的情况下,保证正常供电必须的模块数量N越少,热备份模块数量k越多,系统的MTBFN+k越长。4.4对于使用方便由n个模块组成的高频开关电源系统,在模块总数n不变的情况下,热备份模块数量为k的系统较热备份模块数量为k-1的系统的平均无故障时间长MTBF0。

4.5对于高频开关电源系统,系统可靠性按N+k热备份方式设计,k为热备份模块数量,其数值的多少与电源系统可维修时间、电的供电质量、电源负荷的重要程度等因素有关。对用户而言,如果可以保证电源系统的维修时间小于蓄电池的带载放电时间,这时采用N+1方式,一般可以保证电源系统的正常供电。否则应考虑增加热备份模块的数量。

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