军用开关电源可靠性设计研究
5 安全性设计
对于电源而言,安全性历来被确定为最重要的性能之一,不安全的产品不但不能完成规定的功能,而且还有可能发生严重事故,造成机毁人亡的巨大损失。为保证产品具有相当高的安全性,必须进行安全性设计。电源产品安全性设计的内容主要是防止触电和烧伤。
对于商用设备市场,具有代表性的安全标准有 UL 、 CSA 、 VDE 等,内容因用途而异,容许泄漏电流在 05mA ~ 5mA 之间,我国军用标准 GJB1412 规定的泄漏电流小于 5mA 。电源设备对地泄漏电流的大小取决于 EMI 滤波器电容 Cy 的容量,如图 2 所示。从 EMI 滤波器角度出发电容 Cy 的容量越大越好,但从安全性角度出发电容 Cy 的容量越小越好,电容 Cy 的容量根据安全标准来决定。若电容 Cx 的安全性能欠佳,电网瞬态尖峰出现时可能被击穿,它的击穿虽然不危及人身安全,但会使滤波器丧失滤波功能。为了防止误触电,插头座原则上产品端 ( 非电源端 ) 为针,电网端 ( 电源端 ) 为孔;电源设备之输入端为针,输出端为孔。
为了防止烧伤,对于可能与人体接触的暴露部件 ( 散热器、机壳等 ) ,当环境温度为 25℃ 时,其最高温度不应超过 60℃ ,面板和手动调节部分的最高温度不超过 50℃ 。
6 三防设计
三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。
在设计时,对于密封有要求的元器件应采取密封措施;对于不可修复的组合装置可采用环氧树脂灌封;所用元器件、原材料的吸湿度应较小,不得使用含有棉、麻、丝等易霉制品;对密封机箱、机柜应设置防护网,以防昆虫和啮齿动物进入;直接暴露在大气中装置的外顶部不应采用凹陷结构,避免积水导致腐蚀;可以选用耐蚀材料,再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的表面覆盖一层金属或非金属保护膜,隔离周围介质;在结构上采用密封或半密封形式来隔绝外部不利环境;对印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆可以有效地避免导线之间的电晕、击穿,提高电源的可靠性;电感、变压器应进行浸漆、端封,以防潮气进入引发短路事故。
7 结语
以上建议只适用于军用电源,对于商用和工业用产品可以在某些方面作出不同的选择。总之,电源设备可靠性的高低,不仅与电气设计,而且同元器件、结构、装配、工艺、加工质量等方面有关。可靠性是以设计为基础,在实际工程应用上,还应通过各种试验取得反馈数据来完善设计,进一步提高电源的可靠性。