admin 發表於 2019-12-4 17:53:34

盘点电子产品中的短命鬼(上篇)

T1:代表该电容所标明的最高事情温度日本藤素,(比方上面所说的125℃);

T2:代表现实利用的温度(比方85度等等);

假如一颗最高事情温度为125度的铝固体聚合物导体电容,在85度下事情,那末它的寿命,经由过程计较咱们可以得出L2=1000x10的2次方=100000小时,也就是说约莫能事情11年摆布。

(2) 电解电容寿命计较公式:

L2=L1×2^[(t1-t2)/10] 字符代表的寄义同上述。

假如一颗最高事情温度为125度的铝电解液电容,在85度下事情,那末它的寿命,经由过程计较咱们可以得出L2=1000x2的4次方=16000小时,也就是说约莫只有不到2年。

由上图可知,温度对铝固体聚合物导体电容寿命影响的幅度还要更大,但因为其寿命基数大,以是绝对寿命要远跨越铝电解液电容。

2、超等电容

超等电容也是电子产物的短寿鬼中的一员,且超等电容同时受温度、电压、电流等身分影响。每一个电容的厂家都有一个估算寿命的履历值,比方下图2是松下超等电容的寿命估算公式,其寿命界说为:电容容量削减30%,内阻比初始值大4倍,可是这其实不代表此时超等电容没法利用,对付一般的容量要乞降内阻请求不高,比方掉电后备电源等,仍是可以继续利用的。

图2:松下超等电容寿命估算公式

图3是海内某厂家的超等电容的估算公式,厂家同时斟酌了温度和电压对寿命的影响,估算仍是比力靠谱的。比方最高利用温度70℃,额定寿命1000H,额定电压2.7V,现实利用温度为50℃,现实事情电压2.5V时,其寿命为:10562H,约莫为1.2年。

图3 :海内某厂家的超等电容的估算公式

3、光耦的寿命估算

光耦的寿命厂家的规格书一般都没有给出来,可是设计者对付光电耦合器的事情寿命仍是有所疑虑,缘由是LED的光输出功率会跟着时候减低,光功率的低落则可能会引发光电耦合器毛病事情和靠得住性问题。咱们参考闻名的光耦厂家AVago 对付光耦的寿命的估算法子。厂家以估算LED寿命为参考:

LED的预估现场事情寿命=加快系数 AF × 压力测试小时数

方程 (2)以AF作为乘数,斟酌利用一个Avago光电耦合器压力数据前提作为数值典范:顺向电流IF=20mA,温度125oC,LED为AA类型,于1,000小时压力测试时候测得的CTR劣化为99.2%,若是光电耦合器的利用前提为IF=5mA (假如100%占空比事情),情况温度为60oC,AF可以计较为:

LED的预估现场事情寿命为 AF × 压力测试小时数 = 184.7 × 1,000 = 184,767 小时,约即是21年,此为劣化至99.2% CTR的AA类型LED预估现场事情时候,经由过程计较出AF值,所有压力测试数据点均可以映照到LED的预期现场事情寿命。

咱们在看厂家给出的下图的寿命影响曲线,从曲线可以看出,一般说来,最大化LED事情寿命时有三个根基斟酌身分:

一、利用较小的LED顺向电流IF

二、利用较低的占空比(低于10瑜珈襪,0%)

三、情况温度低于125℃

图4 :分歧事情前提下光耦寿命的影响

综上所示,把光耦放到短寿鬼的阵列其实是冤枉他,活个二三十年没有问题,相对付其他元器件短短的几千小时,这货就是电子元件中的王八,列位设计者可以安心地用。

4、继电器的寿命估算

电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等构成的。只要在线圈两头加之必定的电压,线圈中就会流过必定的电流,从而发生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的感化下降服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而动员衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消散,衔铁就会在弹簧的反作使劲返回本来的位置,使动触点与本来的静触点(常闭触点)开释。如许吸合、开释,从而到达了在电路中的导通、堵截的目标。可见,继电器内部存在的机器活动,是制约其寿命的重要身分,权衡继电器的寿命有两个参数,一:机器寿命;二:电气寿命。

机器寿命:指不向继电器通电,向操作线圈加线圈电压,是其依划定的机器性最大事情频率事情室的动作次数。

电气寿命:是指向触点毗连额定负载,向操作线圈施加额定电压,通断的次数。

上述两个寿命的指标重要区分就是是不是接负载。这两个参数一般规格书中会给出来,比方,以松下的DSP1A12 继电器为例,机器寿命为5x10^7 次,电气寿命为10^5.

可是上述的寿命评估都是在额定电压、额定负载的环境下评估的,现实咱们在设计进程,还要参考厂家给出的此外两个寿命曲线举行降额设计。以下图5,左图是交换应历时的曲线图,继电器的寿命和电流负载、功率因数有关。有图是直流利用是的寿命曲线图,寿命和电流负载、负载时阻性仍是感性负载有关。现实设计中,咱们应当还要做0.7的系数的降额比力保险。比方假如咱们的产物寿命请求3年,额定负载是DC24V/1A, 装备1分钟通断一次。按照寿命曲线,估算次数为100x 10^4,算上降额系数0.7. 寿命次数为100x 10^4x0.7=700000次,折算寿命为1.3年,上述的继电器就没法知足咱们的设计寿命。

图5:左:交换利用是寿命曲线图

右:直流利用曲直线图

5、钮扣电池寿命估算

钮扣电池的利用很是遍及, RTC电路、掉电备份等,根基上所有的略微繁杂一点的体系城市用到它,它也是电子产物中的短寿鬼之一。咱们以松下的一款钮扣电池来阐明。钮扣电池的一般利用道理图以下图6,此中,B是钮扣电池,R是限流电阻,该电阻的存在通常为为了避免回路短路、高电压打击等,数值一般以K为单元。D一、D2是二极管,构成为了正常上电时由电源供电,掉电时有电池供电。

按照松下供给的设计引导,钮扣电池和一般的电子元件计较寿命还纷歧样,其焦点就是选择二极管和电池容量。进程以下:

1) 假如产物的钮扣电池的设计寿命是5年,负载是一个RTC时钟芯片,额定功耗2.5V~3.3V/10uA,且产物50%时候是有钮扣电池供电。计较5年所需的起码电量为:(10uA/10^3)mA*24H*365D*5*50%=219mAH;

2) 规格书中请求,二极管的泄漏电流和反向电流损耗的功率不克不及大于 电池总用量的3%。以是电池容量必要:219mAH*(1+0.03)=226mAH;

3) 规格书中提到,每一年电池容量天然损耗约占总容量的0.5%,则5年最少必要2.5%,以是电池容量必要:226mAH*(1+2.5%)=232mAH;

4) 斟酌到温度、湿度等其他情况前提,电池一般必要降额0.7利用,以是电池容量必要:232mAH/0.7=331.5mAH;以是,钮扣电池容量最少要331.5mAH才能包管5財神娛樂城, 年的利用。可以选用500mAH的电池。

5) 再计较二极管的泄漏电流和反向电流:500mAH*3%/(5Y*365D*24*0.5)=0.68uA,也就是二极管的泄漏电流和反向电流总和不克不及跨越0.68uA。

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