Der Blätterkatalog benötigt Javascript.
Bitte aktivieren Sie Javascript in Ihren Browser-Einstellungen.
The Blätterkatalog requires Javascript.
Please activate Javascript in your browser settings.
www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 13 2020 45 Verbindung zu gewährleisten Daher müssen alle verwendeten Bauelemente auch qualifiziert sein um nach dieser höheren Reflow-Temperatur und Einwirk-Lötzeit die Spezifikationen zu erfüllen ■ Zuverlässigkeit weiter steigern Neben einem umsichtigen elektrischen Design kann der Zulieferer viele Maßnahmen ergreifen um die Gesamtzuverlässigkeit zu erhöhen Darunter fallen verbesserte Bauteile Redundanz und Derating Bauteile die von Natur aus zuverlässiger sind aufgrund der Physik ihres Designs ihrer Materialien oder ihres Herstellungsund Testprozesses können das Gesamtrisiko erheblich reduzieren erhöhen jedoch die Gesamtkosten Bei Stromversorgungen sind die Kondensatoren der häufigste Fehlerpunkt Daher hat die Verwendung von Kondensatoren mit längerer Lebensdauer den größten Effekt Bei der Basisredundanz werden nur Nidentische Stromversorgungen für die Last benötigt aber N+1 werden parallel verwendet wobei Nso niedrig wie eins sein kann aber meist eine Zahl zwischen zwei und sechs ist Fällt eine der N Einheiten aus können die verbleibenden Einheiten den erforderlichen Ausgangsstrom liefern Dieser Ansatz funktioniert deshalb weil die Wahrscheinlichkeit dass mehr als eine Einheit ausfällt recht gering ist Beträgt zum Beispiel die Ausfallwahrscheinlichkeit bei einer einzelnen Stromversorgung zum Beispiel 1 % dann sinkt diese bei zwei parallelgeschalteten Stromversorgung auf 100 ppm 1 % × 1 % Bild 3 Natürlich bringt die N+1-Redundanz auch höhere Vorlaufkosten und häufig die Notwendigkeit einer Hot-Swap-Fähigkeit mit sich um die ausgefallene Versorgung zu ersetzen Bauelemente zu verwenden die weit unter ihren Nennspezifikationen liegt ist eine einfache Methode um die Zuverlässigkeit zu steigern Diese Methode ist als Derating bekannt Betreibt man beispielsweise ein Bauteil das für einen zuverlässigen Betrieb bei +85 °Causgelegt ist nur bei +55°Cdann steigt die Zuverlässigkeit Als Faustregel gilt dass sich die Lebensdauer eines Bauteils bei jedem Temperaturabfall um 10 Kverdoppelt Diese Beziehung zwischen Temperatur und Lebensdauer basiert auf dem theoretischen Rahmen der Arrhenius-Gleichung die Temperatur und Alterungsbeschleunigung in Beziehung setzt als auch auf einer Referenzen 1 Ron Stull Netzteile und ihre Zuverlässigkeit Teil 1 DESIGN&ELEKTRONIK 10 2020 S 45ff https tinyurl com y37e85jg Bild 4 Einfluss der Temperatur auf die projizierte Lebensdauer eines Bauelements Die Darstellung basiert auf einem Bauteil das für +85 °Cund eine Aktivierungsenergie Ea von 1 0 ausgelegt ist erheblichen Menge von Testdaten aus der Branche ■ Teststrategie und Wärmemanagement Gemäß der Ausfallwahrscheinlichkeit ist ein Ausfall in der frühen Phase der Lebensdauer eines Bauteils wahrscheinlicher als während seiner Nutzungsdauer 1 Durch Burnin-Tests werden Bauteile ausgesondert die schon früh im Feld ausgefallen wären und daher die Gesamtzuverlässigkeit herabgesetzt hätten Zu beachten ist dass sich BurninTests zum Ausmerzen früher Fehler von Tests über eine längere Lebensdauer unterscheiden Burnin identifiziert frühe Bauteilausfälle was besonders hilfreich ist um ein frühzeitiges Versagen im Feld zu vermeiden Lebensdauertests durch verlängerte Nutzung des Netzteils sollen die Zuverlässigkeitszahlen bestätigen sind jedoch kein Ersatz für eine gründliche Designanalyse und Fertigung Lebensdauertests sind Teil des langfristigen Produktinspektionsprozesses und können nützliches Feedback zum Designund Fertigungsprozess geben Für ein gut konzipiertes und gebautes Netzteil ist die Anzahl der langfristigen Ausfälle relativ gering und es ist schwierig aus diesen kleinen Zahlenreihen zu extrapolieren Kleine Änderungen der zugrunde liegenden Annahmen können zu großen Unterschieden im Ergebnis der numerischen Analyse führen Wie oben unter dem Stichwort Derating angedeutet wirkt sich die Arbeitstemperatur erheblich auf die Zuverlässigkeit aus Bild 4 Dieser Effekt basiert auf der Arrhenius-Gleichung mit der die Beschleunigung der temperaturabhängigen physikalischen Prozesse modelliert wird die zum Verschleiß führen Aus der Arrhenius-Gleichung lässt sich schlussfolgern dass der beste Weg um die Zuverlässigkeit zu erhöhen darin besteht die Höhe des Temperaturanstieg und die Zahl der Temperaturzyklen zu minimieren Dies erfordert jedoch ein sorgfältig geplantes Wärmemanagement der Kühlung über einen oder mehrere Kühlarten Konvektion Leitung und Strahlung Da es davon abhängt wie der Kunde das Netzteil montiert sind das Gehäuse zusätzliche Bauteile im Gehäuse die Umgebungsbedingungen Verwendung oder Nichtverwendung aktiver Kühlung wie Lüfter und andere Faktoren häufig außerhalb der direkten Kontrolle des OEM rh