Što uzrokuje neuspjeh napajanja?

Toplotni stres: pogon broj jedan za kvar snabdijevanja

Kako nakupljanje prašine i ograničen protok zraka pregrede kritične komponente

Prašina u osnovi djeluje kao izolacijska deka koja hvata toplinu oko svih onih elektroničkih komponenti kojima toliko stalo, uključujući kondenzatore, MOSFET-ove i transformatore. Kada zrak ne može pravilno kretati jer se ventilacije blokiraju, ventilatori nisu dovoljno veliki, ili je cijeli slučaj loše dizajniran, dijelovi imaju tendenciju da rade bilo gdje od 10 do 20 stupnjeva toplije nego što proizvođači kažu da je sigurno. Prema nečemu što se zove Arrheniusov model na koji se inženjeri oslanjaju već godinama, ako dijelovi ostanu vrući samo 10 stupnjeva duže nego što bi trebali, njihov životni vijek opada za oko polovinu. Često se to događa na mjestima gdje je loše ventilacija ili gdje se mnogo prašine pluta. Ventilatori koji pokušavaju da se stvari hlade jednostavno prestanu raditi s vremenom u ovim uvjetima.

U slučaju da se ne primjenjuje, ispitni sustav može se upotrebljavati za ispitivanje.

Elektrolitički kondenzatori se degradiraju prvenstveno zbog isparavanja elektrolita i pročišćavanja anodnog oksida, povećavajući ekvivalentni serijski otpor (ESR) za do 300% pod kroničnim toplinskim stresom. MOSFET-ovi se suočavaju s razgradom oksida vrata iznad 85 °C, što povećava rizik od kratkog spoja i toplinske pobjede. Zajedno, ovi neuspjehi pokreću dva kritična načina neuspjeha:

• S druge strane, za proizvodnju električnih goriva za snimanje , što smanjuje efektivnu kapacitetu i destabilizira regulaciju napona
• Termičko izbacivanje MOSFET-a , uzrokujući nekontrolisane strujne vrhove koji ugrožavaju stabilnost izlaza

U industrijskim uvjetima s neprekidnim radom pod velikim opterećenjem, takvo razgradnje može smanjiti funkcionalni životni vijek PSU-a na manje od tri godine, čak i uz nominalnu napetost i usklađenost struje.

Neuspjeh kondenzatora: Osnovna slabost u snabdijevanju električnom energijom

Elektrolitski kondenzatori starenje ESR Porast, curenje i ograničenja životnog vijeka u stvarnom svijetu

Proces starenja u elektrolitskim kondenzatorima tijekom godina bio je opsežno proučavan. Kada temperature porastu, elektroliti unutar počinju brže isparavati dok se zaštitni sloj oksida razgrađuje. To uzrokuje dva glavna problema: povećan otpor ekvivalentne serije (ESR) i veću struju curenja. Ono što se događa sljedeće je prilično zabrinjavajuće za inženjere. Što je ESR veći, to zapravo proizvodi više toplote, što ubrzava proces starenja još više. Prema industrijskim standardima poput IEC 60384-1 i onih iz JEDEC-a, znamo da za svakih 10 stupnjeva Celzijusa iznad onoga što je specificirano, životni vijek kondenzatora se smanjuje na pola. Uzmimo običan kondenzator za 85 stupnjeva Celzijusa koji radi neprekidno na maksimalnom kapacitetu. Neće dugo trajati, oko 2000 sati ili 83 dana prije nego što potpuno propadne. Prelazak na jedinicu s temperaturom od 105 stupnjeva daje nam oko pet puta duži život od 10.000 sati, ali zapamtite da to ne zaustavlja temeljne procese degradacije koji se događaju unutra. Većina tehničara pažljivo prati kada ESR vrijednosti pređu tri puta njihova originalna mjerenja jer je to obično kada stvari počnu brzo ići po zlu. U tom trenutku sustavi za regulaciju napona obično propadaju i napajanja se automatski isključuju kako bi se spriječilo oštećenje drugih dijelova opreme.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Budžetski PSU-ovi obično koriste kondenzatore s lošim elektrolitima, tanjim anodiranim folijama i labavijim tolerancijama proizvodnje. Pod istim opterećenjem, te komponente propadaju otprilike četiri puta brže od ekvivalentnih industrijskih. Pri 85% i više opterećenja, pokazuju:

• 40% veća učestalost izbočenja ili ventilacije zbog povećanja unutarnjeg tlaka
• 60% veća vjerojatnost curenja elektrolitakorodirajućih PCB tragova i susjednih komponenti
• Napon valovanja koji prelazi granice ATX specifikacije za 3,2 x

Prerano otkazivanje se događa brže. Pogledajte brojeve: oko 92 posto proračunskih napajanja se otkazuje za samo tri godine, dok oni napravljeni s kvalitetnijim kondenzatorima traju oko sedam godina ili više. Ono što je stvarno zabrinjavajuće je kako se problemi mogu proširiti. Kada kondenzatori počnu da se kvare, oni uzrokuju poremećaje napona koji zapravo završavaju oštećujući druge komponente. Izvještaji iz terena iz PC Hardware Reliability Consortiuma pokazuju slučajeve kada su matične ploče i SSD-ovi uništeni zbog tih električnih problema koji dolaze od kvaru napajanja.

U slučaju da se ne radi o proizvodnji električne energije, potrebno je osigurati da se ne dovode u pitanje uvjeti iz članka 4. stavka 2.

Problemi sa hlađenjem su glavni razlozi zbog kojih se napajanje razgrađuje prije vremena. Kada se prašina nakuplja unutra, blokira pravilni protok zraka. Istodobno, iscrpljeni ležaji ventilatora, posebno oni stari tip rukava, počinju se manje učinkovito okretati i stvaraju niži statički pritisak. Ovi problemi guraju vitalne dijelove u neprekidne toplinske stresne situacije. Kondenzatori brže gube elektrolit, a MOSFET oksidi brže se razgrađuju pod tim uvjetima. Što se događa sljedeće stvara začarani krug previše. Što su stvari toplije, više prašine se drži oko sebe, što čini ventilatore da rade više dok se na kraju ležajevi ne zaključaju ili uzvratnice ne prestanu raditi. U tvornicama koje se bave česticama metala ili slanim zrakom problemi su još veći jer ti zagađivači ubrzavaju uništavanje dijelova. Većina kvarova ventilatora se događa tiho, posebno na novijim modelima koji rade na nižim okretima. Zato je tako važno redovito provjeravati ventilaciju i slušati zvukove ventilatora. Često se propadanje sustava hlađenja ne primjećuje tjednima ili čak mjesecima prije nego što se iznenada ugasi.

Neadekvatna zaštita i ranjivost okoliša u jedinicama napajanja

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br.

Većina ulaznih napajanja smanjuje zaštitne krugove samo da bi pogodila te uske cijene, a to zapravo utječe na njihovu pouzdanost u stvarnoj upotrebi. Testovi pod UL 62368-1 standardima plus naš vlastiti rad u PC Gaming Hardware Institute pokazuje oko 40% proračun problema PSU dolaze iz električnih prolaznice koje preplavljuju svoje osnovne sigurnosne značajke. Bez odgovarajućih TVS dioda, ispravno veličine, komponente dalje niz liniju se prže kada postoji porast napona. A one jednostavne zaštite od struje? Samo ne reagiraju dovoljno brzo ili nemaju odgovarajuću zakasnjenu zaslonu da spriječe stvari da se zaključaju tokom iznenadnih strujnih porasta. Kada se dogodi kratka, ovi jeftini PSU ne mogu zadržati energiju kako treba. Što se događa sljedeće nije lijepo: kondenzatori počinju nadimati, MOSFET-ovi puše, a ponekad čitavi PCB tragovi jednostavno nestaju u dimnom zraku prije nego što se jedinica konačno ugasi. Sve ove prečice pretvaraju ono što bi moglo biti mali problemi u potpuni kolaps sustava koji zahtijeva zamjenu umjesto popravke.

Podaci o izloženosti uzliću, koroziji vlažnosti i nestabilnosti mreže u stvarnom svijetu

Otpornost PSU-a je pogođena faktorima okoliša bez obzira na to koliko snage oni koriste. Kada se vlažnost uvuče, počinje sežavati u kritičnim točkama kao što su spojevi za lemljenje, zavijanje spojeva na transformatorima i gdje se toplinski dimnici vežu. Testovi pokazuju da ova vrsta korozije može povećati električni otpor za gotovo tri puta nego što je normalno prema standardima testiranja u industriji. U isto vrijeme, čak i tanak sloj prašine debljine glave igle može pomaknuti temperaturu komponente iznad one za koju su određeni. Problem s mrežom pogoršava stvari. U Sjevernoj Americi se pogoni suočavaju s oko 83 skoka napona svake godine prema nedavnim izvješćima o infrastrukturi iz IEEE-a. Bez dobrih zaštitnih slojeva (MOV uređaji dobro rade kada su u paru s gasnim pražnjavama i TVS diodama), svi ti naponi teško udaraju glavne dijelove napajanja. Istraživanja iz industrije pokazuju da zajedno, ovi ekološki i električni problemi koštaju tvrtke otprilike 740k $ svake godine samo za oštećenu opremu na srednjim proizvodnim lokacijama. Mnogo te štete dolazi od javnih snabdijevača koji ili nemaju odgovarajuću zaštitu ili imaju samo minimalne zaštite.

Često se javljaju pitanja

Što uzrokuje kvarove jedinice napajanja (PSU)?

Neuspješnosti PSU-a mogu se pripisati toplinskom napadu, nakupljanju prašine, ograničenom protoku zraka, degradaciji kondenzatora i MOSFET-a, neadekvatnim sustavima hlađenja, niskim kvalitetama komponenti u proračunskim PSU-ovima, nedovoljnim zaštitnim krugovima

Kako prašina utječe na performanse PSU-a?

Prašina služi kao izolacijska pokrivač koja zarobljava toplinu, uzrokujući pregretanje elektroničkih komponenti. To ubrzava habanje i smanjuje životni vijek PSU-a.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

Niskokvalitetni kondenzatori, često korišteni u proračunskim PSU-ovima, mogu se izbušiti ili ispuštavati, što dovodi do porasta napona koji oštećuju druge komponente. Oni propadaju četiri puta brže od ekvivalenta industrijske klase.

Kako može kvar ventilatora utjecati na PSU?

Ako ventilator ne radi, smanjuje se protok zraka, što dovodi do stalnog toplinskog napora na komponente, ubrzava degradaciju i potencijalno uzrokuje toplinsko isključivanje.

U skladu s člankom 21. stavkom 1.

Uvođenje u sustav za pružanje električne energije često nedostaje odgovarajuće zaštite od prenapetosti, prekoračenja i kratkog spoja, što ih čini podložnima kvarovima pod električnim tranzicijama.