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試驗(yàn)案例:高溫對(duì)電源適配器安全性能的影響

作者: 網(wǎng)絡(luò) 編輯: 瑞凱儀器 來(lái)源: shengyiguangdian.cn 發(fā)布日期: 2020.06.15

    電子產(chǎn)品在正常使用過(guò)程中,其內(nèi)部的電子元器件如電阻器、電容器、繞組(變壓器、電感線圈)、半導(dǎo)體器件(尤其是大功率器件)都要消耗電能,其中一部分以熱能的形式向外散發(fā),使設(shè)備各個(gè)部分的溫度不同程度的升高。熱量的傳遞方式主要有三種:熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。所有溫度高的部分會(huì)對(duì)周?chē)鷾囟鹊偷牟糠职l(fā)生熱輻射。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),熱輻射不明顯,設(shè)備的熱量不易散發(fā),會(huì)導(dǎo)致設(shè)備中元器件的溫度升高。當(dāng)設(shè)備的溫度超過(guò)絕緣材料所能承受的溫度時(shí),可能導(dǎo)致絕緣材料軟化、變形,從而導(dǎo)致爬電距離和電氣間隙的減小,設(shè)備的安全絕緣性能下降或失效,以至引發(fā)電擊危險(xiǎn)等。另外,過(guò)高的溫度還會(huì)導(dǎo)致灼傷、引燃、著火等危險(xiǎn)。

高溫對(duì)電源適配器安全性能的影響

    1、試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)條件

    通過(guò)試驗(yàn)可驗(yàn)證較高的環(huán)境溫度會(huì)增加設(shè)備的發(fā)熱程度。選擇在發(fā)熱上具有一定代表性的試驗(yàn)樣品,使其處于滿負(fù)載的條件下,或處于在正常工作中可能出現(xiàn)的不利條件的組合下,在高低溫濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)模擬不同的環(huán)境溫度來(lái)測(cè)試其主要發(fā)熱部位的溫升。本文所述的試驗(yàn)以電源適配器作為樣品,使其連接額定負(fù)載。在+25℃~+55℃(實(shí)驗(yàn)室溫度)之間觀測(cè)隨環(huán)境溫度的上升,設(shè)備正常工作時(shí)溫度(溫升)的變化趨勢(shì)。測(cè)試點(diǎn)主要選在:變壓器繞組(或骨架)、大功率發(fā)熱器件(三極管等)及其鄰近的印制板、外殼等部位。

    2、試驗(yàn)方法

    試驗(yàn)采用熱電偶測(cè)試法。使用數(shù)據(jù)采集器觀測(cè)溫度變化趨勢(shì),待測(cè)試點(diǎn)的溫度穩(wěn)定后,記錄穩(wěn)定時(shí)的溫度。
    測(cè)試步驟為:
    (1)給試驗(yàn)樣品加額定負(fù)載,或使其處在不利的工作條件下;
    (2)使高低溫濕熱試驗(yàn)箱的溫度達(dá)到預(yù)定的環(huán)境溫度,并穩(wěn)定;
    (3)觀測(cè)試驗(yàn)樣品的溫度變化,直至各溫度測(cè)試點(diǎn)的溫度達(dá)到穩(wěn)定(即溫度漂移在±1℃);
    (4)記錄測(cè)試結(jié)果。

    3、試驗(yàn)結(jié)果分析

    圖1是在不同環(huán)境溫度條件下電源適配器各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的發(fā)熱溫度的曲線圖,其中橫坐標(biāo)為環(huán)境溫度,共有6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),對(duì)應(yīng)著6檔環(huán)境溫度,分別為+20℃、+25℃、+30℃、+35℃、+40 ℃和+45℃;縱坐標(biāo)為各測(cè)試點(diǎn)溫度,表示各測(cè)試點(diǎn)在不同環(huán)境溫度下穩(wěn)定的發(fā)熱溫度。圖1中不同的曲線代表著適配器各測(cè)試點(diǎn)的發(fā)熱溫度隨環(huán)境溫度的變化趨勢(shì)。其中下方的曲線為高低溫濕熱試驗(yàn)箱環(huán)境溫度實(shí)測(cè)值。圖1中表格中的數(shù)據(jù)為圖中曲線各統(tǒng)計(jì)點(diǎn)的縱向坐標(biāo)值。例如:代表電解電容溫度的曲線在橫坐標(biāo)1號(hào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn),環(huán)境溫度為+20℃檔(實(shí)測(cè)環(huán)境溫度為21.71℃時(shí)),測(cè)得的發(fā)熱溫度為65.82℃。即此數(shù)據(jù)格對(duì)應(yīng)從圖1中由上向下數(shù)第三條曲線上的點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為65.82℃。

適配器不同環(huán)境溫度下的溫度曲線

    從圖1可以看到,在環(huán)境溫度20℃~45℃區(qū)間內(nèi),適配器所有各測(cè)試點(diǎn)的溫度隨著環(huán)境溫度的上升基本呈線性上升趨勢(shì),而溫升基本為恒定值。這些測(cè)試點(diǎn)包括了重要的安全器件,比如起安全隔離作用的變壓器,當(dāng)其溫度隨著環(huán)境溫度的上升而升高并超過(guò)其絕緣材料所能承受的溫度時(shí),可能導(dǎo)致絕緣材料老化,初次級(jí)繞組間的絕緣失效,從而造成電擊危險(xiǎn)等。在相關(guān)的電子產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)設(shè)備中不同元器件在正常工作條件下和故障條件下的溫升(溫度)都規(guī)定了一定的限值。
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