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試驗案例:高溫對電源適配器安全性能的影響

作者: 網(wang)絡 編輯(ji): 瑞凱儀器 來源: bibil.cn 發布日期(qi): 2020.06.15

    電(dian)子產(chan)品在正常使(shi)用(yong)過(guo)程中(zhong),其內部的(de)(de)(de)(de)電(dian)子元器(qi)(qi)件如電(dian)阻器(qi)(qi)、電(dian)容器(qi)(qi)、繞(rao)組(變壓器(qi)(qi)、電(dian)感線(xian)圈)、半(ban)導(dao)(dao)體器(qi)(qi)件(尤其是大功率(lv)器(qi)(qi)件)都要消耗電(dian)能(neng),其中(zhong)一部分(fen)以熱(re)(re)能(neng)的(de)(de)(de)(de)形式向(xiang)外(wai)散發(fa),使(shi)設備各個部分(fen)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)不同程度(du)的(de)(de)(de)(de)升高。熱(re)(re)量的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞方式主(zhu)要有三(san)種(zhong):熱(re)(re)傳(chuan)導(dao)(dao)、熱(re)(re)對流和熱(re)(re)輻(fu)射。所有溫度(du)高的(de)(de)(de)(de)部分(fen)會對周圍溫度(du)低的(de)(de)(de)(de)部分(fen)發(fa)生熱(re)(re)輻(fu)射。當(dang)環境溫度(du)較高時,熱(re)(re)輻(fu)射不明(ming)顯,設備的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量不易散發(fa),會導(dao)(dao)致設備中(zhong)元器(qi)(qi)件的(de)(de)(de)(de)溫度(du)升高。當(dang)設備的(de)(de)(de)(de)溫度(du)超過(guo)絕(jue)(jue)緣(yuan)材(cai)料所能(neng)承(cheng)受的(de)(de)(de)(de)溫度(du)時,可能(neng)導(dao)(dao)致絕(jue)(jue)緣(yuan)材(cai)料軟化、變形,從(cong)而(er)導(dao)(dao)致爬電(dian)距離和電(dian)氣(qi)間隙(xi)的(de)(de)(de)(de)減小,設備的(de)(de)(de)(de)安(an)全絕(jue)(jue)緣(yuan)性能(neng)下降或失效,以至(zhi)引發(fa)電(dian)擊危險(xian)等(deng)(deng)。另外(wai),過(guo)高的(de)(de)(de)(de)溫度(du)還會導(dao)(dao)致灼傷、引燃、著(zhu)火等(deng)(deng)危險(xian)。

高溫對電源適配器安全性能的影響

    1、試驗(yan)樣品(pin)和(he)試驗(yan)條件

    通過試驗可驗證較高的環境溫度會增加設備的發熱程度。選擇在發熱上具有一定代表性的試驗樣品,使其處于滿負載的條件下,或處于在正常工作中可能出現的不利條件的組合下,在高低溫濕熱試驗箱內模擬不同的環境溫度來測試其主要發熱部位的溫升。本文所述的試驗以電源適配器作為樣品,使其連接額定負載。在+25℃~+55℃(實驗室溫度)之間觀測隨環境溫度的上升,設備正常工作時溫度(溫升)的變化趨勢。測試點主要選在:變壓器繞組(或骨架)、大功率發熱器件(三極管等)及其鄰近的印制板、外殼等部位。

    2、試驗(yan)方法

    試驗(yan)采(cai)用(yong)熱電偶測試法。使用(yong)數(shu)據采(cai)集器觀(guan)測溫(wen)度(du)變化趨勢,待測試點的溫(wen)度(du)穩定后,記錄(lu)穩定時的溫(wen)度(du)。
    測試步驟(zou)為:
    (1)給試驗(yan)樣品加額(e)定(ding)負載,或使其處在不(bu)利(li)的工作條件下(xia);
    (2)使高低溫濕(shi)熱(re)試驗箱的(de)溫度達(da)到預定的(de)環(huan)境溫度,并穩定;
    (3)觀測(ce)試(shi)驗樣品(pin)的(de)(de)溫度變化(hua),直(zhi)至(zhi)各溫度測(ce)試(shi)點的(de)(de)溫度達到穩(wen)定(即溫度漂(piao)移(yi)在±1℃);
    (4)記錄測試結果。

    3、試驗結果分析

    圖(tu)1是(shi)在不同(tong)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)條(tiao)件下(xia)電源適(shi)配(pei)器各個測試點(dian)(dian)的(de)(de)發熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)曲(qu)(qu)線圖(tu),其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)橫(heng)坐(zuo)(zuo)標(biao)為(wei)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du),共有6個數(shu)據(ju)點(dian)(dian),對應著6檔(dang)(dang)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du),分別為(wei)+20℃、+25℃、+30℃、+35℃、+40 ℃和+45℃;縱坐(zuo)(zuo)標(biao)為(wei)各測試點(dian)(dian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du),表(biao)(biao)示(shi)各測試點(dian)(dian)在不同(tong)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)穩定的(de)(de)發熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。圖(tu)1中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)的(de)(de)曲(qu)(qu)線代表(biao)(biao)著適(shi)配(pei)器各測試點(dian)(dian)的(de)(de)發熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)隨環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化趨勢。其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)下(xia)方(fang)的(de)(de)曲(qu)(qu)線為(wei)高(gao)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)濕熱試驗箱環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)實(shi)測值。圖(tu)1中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)表(biao)(biao)格中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)數(shu)據(ju)為(wei)圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)曲(qu)(qu)線各統(tong)計點(dian)(dian)的(de)(de)縱向(xiang)坐(zuo)(zuo)標(biao)值。例如:代表(biao)(biao)電解(jie)電容溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)曲(qu)(qu)線在橫(heng)坐(zuo)(zuo)標(biao)1號統(tong)計數(shu)據(ju)點(dian)(dian),環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)+20℃檔(dang)(dang)(實(shi)測環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)21.71℃時),測得的(de)(de)發熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)65.82℃。即(ji)此數(shu)據(ju)格對應從圖(tu)1中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)由上向(xiang)下(xia)數(shu)第三條(tiao)曲(qu)(qu)線上的(de)(de)點(dian)(dian)的(de)(de)縱坐(zuo)(zuo)標(biao)值為(wei)65.82℃。

適配器不同環境溫度下的溫度曲線

    從圖1可(ke)以看到,在(zai)(zai)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度20℃~45℃區(qu)間內,適配器(qi)所有各(ge)測試點的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度隨(sui)著環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)上升基本呈線性上升趨勢,而溫(wen)(wen)(wen)(wen)升基本為恒定值。這些測試點包括了(le)重要的(de)(de)安全(quan)(quan)器(qi)件(jian),比如(ru)起安全(quan)(quan)隔離作用的(de)(de)變壓器(qi),當其溫(wen)(wen)(wen)(wen)度隨(sui)著環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)上升而升高并(bing)超過(guo)其絕(jue)緣材料所能(neng)承受的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度時,可(ke)能(neng)導致(zhi)絕(jue)緣材料老(lao)化,初(chu)次級(ji)繞組間的(de)(de)絕(jue)緣失效(xiao),從而造成(cheng)電擊危險等。在(zai)(zai)相關(guan)的(de)(de)電子產品安全(quan)(quan)標準中(zhong),對設(she)備中(zhong)不同元器(qi)件(jian)在(zai)(zai)正常工作條件(jian)下和(he)故障條件(jian)下的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)升(溫(wen)(wen)(wen)(wen)度)都規定了(le)一定的(de)(de)限值。
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