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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(wǎng)絡 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.shubeikang.com 發(fā)布日期: 2020.06.15

    電子產(chǎn)品在正常使用過程中,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),使設備各個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、熱對流和熱輻射。所有溫度高的部分會對周圍溫度低的部分發(fā)生熱輻射。當環(huán)境溫度較高時,熱輻射不明顯,設備的熱量不易散發(fā),會導致設備中元器件的溫度升高。當設備的溫度超過絕緣材料所能承受的溫度時,可能導致絕緣材料軟化、變形,從而導致爬電距離和電氣間隙的減小,設備的安全絕緣性能下降或失效,以至引發(fā)電擊危險等。另外,過高的溫度還會導致灼傷、引燃、著火等危險。

高溫對電源適配器安全性能的影響

    1、試驗樣品和試驗條件

    通過試驗可驗證較高的環(huán)境溫度會增加設備的發(fā)熱程度。選擇在發(fā)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(xiàn)的不利條件的組合下,在高低溫濕熱試驗箱內(nèi)模擬不同的環(huán)境溫度來測試其主要發(fā)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(huán)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(fā)熱器件(三極管等)及其鄰近的印制板、外殼等部位。

    2、試驗方法

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

    3、試驗結(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測試點的發(fā)熱溫度的曲線圖,其中橫坐標為環(huán)境溫度,共有6個數(shù)據(jù)點,對應著6檔環(huán)境溫度,分別為+20℃、+25℃、+30℃、+35℃、+40 ℃和+45℃;縱坐標為各測試點溫度,表示各測試點在不同環(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試點的發(fā)熱溫度隨環(huán)境溫度的變化趨勢。其中下方的曲線為高低溫濕熱試驗箱環(huán)境溫度實測值。圖1中表格中的數(shù)據(jù)為圖中曲線各統(tǒng)計點的縱向坐標值。例如:代表電解電容溫度的曲線在橫坐標1號統(tǒng)計數(shù)據(jù)點,環(huán)境溫度為+20℃檔(實測環(huán)境溫度為21.71℃時),測得的發(fā)熱溫度為65.82℃。即此數(shù)據(jù)格對應從圖1中由上向下數(shù)第三條曲線上的點的縱坐標值為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),適配器所有各測試點的溫度隨著環(huán)境溫度的上升基本呈線性上升趨勢,而溫升基本為恒定值。這些測試點包括了重要的安全器件,比如起安全隔離作用的變壓器,當其溫度隨著環(huán)境溫度的上升而升高并超過其絕緣材料所能承受的溫度時,可能導致絕緣材料老化,初次級繞組間的絕緣失效,從而造成電擊危險等。在相關(guān)的電子產(chǎn)品安全標準中,對設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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