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交流稳压电源电子电路可靠性设计的本质是什么?

一提到交流稳压电源电子电路可靠性,就让人想到纷繁复杂的各类技术,就让人无从下手。热设计重要、电磁兼容重要、环境防护也重要,那到底该如何下手呢?交流稳压电源电子电路可靠性设计与常规设计还是有些方.法.论和思维方法上的差别,其本质是三部分:系统设计、微观设计、过渡过程。

系统设计的核心是组成的各部分之间相互影响,需要从系统的角度考虑设计问题,不要头痛医头,脚痛医脚。比如,一个散热片的选用和安装,热设计上要考虑其热阻选用时否合适,为了增加热阻还要考虑材料,工艺上要考虑安装方法,结构设计上要考虑通风量、散热片周围的接地布线要考虑电磁兼容,结温的温升要考 虑降额,用在海边还要考虑腐蚀,如果设备有震动,还要考虑抗震设计,这是一个很综合的问题。需要对全生命周期、全影响技术两方面(如下图)进行设计,实际 技术并不难,难的是全面,因为一个工程师很难掌握如此全面的知识,解决办法一是参加《系统交流稳压电源电子电路可靠性设计》的培训,让每一个设计师掌握系统设计的思维 方法和设计技术;二是设立系统工程师、总体设计组或总体设计部,专门的人研究各部分的相互影响,具体的设计师研究分项的专业设计和测试技术。

微观设计的内容是注意细节,莫里哀的经典名言“很多人不是死于疾病,而是死于治疗本身”,出现问题的设计,设计师没考虑到该做哪方面的防护只占很少一部分, 绝大部分是做了防护设计的考虑,但考虑的深度不够。比如磁环的选择,大小选对了,阻抗选对了,材料呢?适用的频率范围呢?信号线实际的滤波频率呢?安装方 式呢?安装的位置呢?一系列的问题,有一个细节没做对,磁环的效果就大打折扣,甚至不发挥作用。很多器件的选择是基于经验,而不是基于实际的工程计算和测 试结果,经验的东西(尤其是别人的经验),是在特定的条件下才有效,世易时移,此时此刻的应用方法未必合适,退耦电容、接地方法、布线、屏蔽壳体等方面都 存在类似的问题。

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最后一个是过渡过程的影响,一台设备,一旦被设计出来,能在实验室中通过测试,一般来说原理是没问题的了,但为啥最后到 了现场就出问题呢?问题就出在过渡过程上。君不见,机器的开关机过程极容易出现故障,尤其是频繁开关机,原因何在?稳态工作状态下的问题和过渡过程启停状 态下,其工作状态是不一样的。比如机器上电瞬间,电流是波动的,有人说了,波动有啥啊,退耦电容和上电复位监控电路起作用阿,可是一块大电路板上,两个大 芯片,它们的VCC电压在瞬间上电过程永远是同步的吗?一个已经启动了工作,另一个尚未启动的话,他俩之间如果发生信号传输,结果会怎样?数据错乱会如何 后果我不知道,但发生闩锁是很正常的事情。如果发生频繁波动,或者继电器的开合瞬间总线数据的受干扰等等。尤其是瞬态的过渡过程,往往和我们常规对稳态工 作的理解是不一样的。考虑了过渡过程的潜在风险和规避方法,问题将会大大减少。

如果在的设计中,能做到系统设计、微观设计、过渡过程三方面都考虑周到了,产品将会变得很可靠,这方面的技术并不难,它只是一种另类的思维方法,每次设计检查的时候,都来自省下,自省的结果将会带来难以预期的商业价值,I do belive!

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