电源模块Nk工作方式对电源系统可靠性的影响

2011-05-22 10:04:19来源: 互联网

影响高频开关电源系统可靠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λs=λi

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λs。

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。

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、电网的供电质量、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。

关键字:可靠性  影响

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0522/article_8951.html
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