2020 年の電源障害の上位 5 つの理由

電源障害の概要:

電源は、すべての電子システムのバックボーンです。電源に障害物があると、電子システムが停止します。電源障害は、さまざまな理由で発生する可能性があります。ただし、電源装置の障害、ひいてはシステム障害を回避するための予防措置がいくつかあります。

この記事で使用されているデータは、Excelsys と Power Clinic (1600 以上の異なる企業から送られた 12,000 以上のモデルから電源障害に関するデータを収集した) によって実施された研究に基づいています。また、LinkedIn の「電源」グループからの情報に基づいて、Ridley Engineering の Ray Ridley 博士が行った研究も利用しています。このグループには 6,000 人以上のメンバーがいます。このデータは、産業、医療、軍事、および科学分野で使用されるあらゆるタイプの電子システムに基づいています。

電源障害の最も一般的な原因:

ほとんどの電源障害は、紛れもなく温度に関連しています。それらの多くがここにリストされています。物理学の基本法則の 1 つは、電源の温度を 40°C 未満に保つことができる 10°C ごとに、平均故障間隔 (MTBF) が 2 倍になると述べています。同様に、電源の温度が 10°C 上昇するごとに、平均故障間隔 (MTBF) が半分に短縮されます。 MTBF (平均故障間隔) は、電子システム固有の故障間にかかる予測時間、またはシステムの故障間の算術平均時間です。

時が経つにつれて、プラスチック製シャーシの使用が金属製シャーシと比較して増加してきました。これは、熱と電磁能力に影響を与えます。電源システム周辺の熱管理を修正することを目指す必要があります。

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コンデンサー

適切に設計されていない場合、ほぼすべてのコンデンサ技術に何らかの欠陥があります。コンデンサは簡単に過負荷になり、故障しやすくなります。コンデンサはさまざまな理由で故障する可能性があり、その結果、電源が故障する原因になります。これには、漏れ、コンデンサの膨張、爆発または短絡、静電容量の減少または回路内の ESR の増加が含まれる場合があります。過度の熱は、老化、逆極性の損傷、組み立て中の損傷などに伴うコンデンサの損傷も引き起こします。

コンデンサによる障害を回避するには、電源システムで高品質のコンデンサを使用していることを確認する必要があります。コンデンサに過度のストレスがかからないように、時計のリップル電流が過熱しないようにコンデンサを維持してください。

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電源コンポーネント

パワー スイッチング コンポーネントまたは MOSFET もパワー システムの主要部分であり、故障の原因となる場合があります。 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) は、ソース、ゲート、およびドレインを備えた 3 端子デバイスです。これは、電子デバイス内の電子信号を増幅およびスイッチングするために使用されます。

パワー MOSFET は、特に DC-DC スイッチング電源に使用される非常に一般的なパワー半導体デバイスです。熱が適切に処理されていない場合、ドレイン過電圧、ドレイン過電流、ゲート過電圧、または内部逆並列ダイオードに過度のストレスがかかると、故障の原因となる可能性があります。デバイスが故障しないようにするために、適切な設計、コンポーネントのディレーティング、およびテストに重点を置く必要があります。

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制御 ICS

制御 IC は誤用や誤用されやすいため、電源に影響を与える可能性があります。これは、不適切なクロック動作または不適切な PCB レイアウトが原因である可能性があり、不要なノイズや発振を引き起こす可能性があります。電流制限、ゲート駆動、間隔、ソフトスタート モード、および制御ループの測定に十分な注意を払う必要があります。

IC に欠陥があると MOSFET に直接影響するため、制御 IC が故障しないようにすることが重要です。

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環境要因

これは、電源障害の最も一般的な原因です。環境問題には、湿気の侵入、サージとトランジェント、誘導された電力線のサージとトランジェント、落雷、および回生モーター ドライブ、バッテリー充電、スーパーキャパシタなどの無効負荷が含まれます。

環境の影響によるこれらの障害の一部は、適切な設計とテスト、またはシステムに保護拡張機能を追加することで回避できます。

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ファン

これは驚くべきことではありません。ファンはほとんどのシステムに搭載されています。それらは電源システムに組み込まれた物理的に動く部分であり、実際には障害や障害が発生しやすくなっています。ファンは、過熱を避けるために、システムから生成された熱を拡散するために使用されます。システムにファンがプリインストールされていない場合は、ユーザーが自分でシステムにファンを追加します。しかし、それでも問題は解決せず、立場が変わってしまいます。もう1つの問題は、サプライチェーンにおける代替ファンの生産です。提供される電源システムに、そのような規格外の代替品がないことを確認する必要があります。

一方、ファンレス システムを維持することには利点があります。ファンレスシステムを湿気やほこりから密閉できます。システムを屋外に設置する場合は、湿気や雨からシステムを密閉できます。ファンを取り外すと、システムの信頼性が 25% 向上し、障害を回避するのに役立ちます。必要でない限り、電源システムにファンを付けないようにしてください。エクセルシスは、実際に600Wの出力電力を提供するファンレス電源システムをリリースしました。

結論:

電源障害の原因は他にもたくさんありますが、これらは最も一般的なものです。これらを回避するには、電源システムの構築と設計から十分な注意を払う必要があります。事前にテストされた正当なコンポーネントを使用するか、保証を提供するサプライヤーを探してください。