电源模块Nk工作方式对电源系统可靠性的影响
电源模块nk工作方式对电源系统可靠性的影响
影响高频开关电源系统可靠性的因素主要有电源模块的可靠性，高频开关电源模块的热备份数量对可靠性的改善等。由于电源系统的交直流配电使用的元、器件较少，分析时可认为其可靠度rp(t)=1。
1高频开关电源模块的可靠性分析
高频开关电源模块可靠度为rs(t)=ri(t)=
模块的失效率为λs=λi
从以上公式可以看出，高频开关电源模块使用的元、器件越多，其可靠性越差。根据文献[1]可计算出电源模块的失效率λs。
模块的mtbf为mtbfs=rs(t)dt=dt=
从提高电源模块可靠性的角度看，电源模块使用的元、器件数量越少越好，特别是失效率较高（如电解电容等）的元、器件应尽量少用。
2电源模块不同热备份数量的可靠性计算
一个电源系统有n个电源模块，这个电源系统按n＋k方式设计（n=n＋k，n为保证正常供电必须的模块数量，k为热备份模块数量，n为模块总数），这时可以计算热备份模块数量k对系统可靠性的影响。
2.1n个电源模块系统，k=0，n=n时，系统的mtbfn＋0
无热备份模块的可靠度为rn＋0(t)=rs(t)n，其
mtbfn＋0为mtbfn＋0=rs(t)ndt=mtbf0
2.2n个电源模块系统，k=1，n=n－1时，系统的mtbfn＋1
k=1时，系统可靠度为rn＋1(t)=rn＋0(t)＋n
rs(t)n－1[1－rs(t)]1，其mtbfn＋1为mtbfn＋1=rn＋1(t)dt=mtbf0
2.3n个电源模块系统，k=2，n=n－2时，系统的mtbfn＋2k=2时，系统可靠度为rn＋2(t)=rn＋1(t)＋rs(t)n－2[1－rs(t)]2，其mtbfn＋2为mtbfn＋2=rn＋2(t)dt=mtbf0
图1电源模块不同热备份数量对可靠性的影响曲线
2.4n个电源模块系统，按n＋k方式设计。n=n＋k，n为保证正常供电必须的模块数量，k为热备份模块数量，n为模块总数，这时，系统的mtbfn＋k系统可靠度为rn＋k(t)=rn＋(k－1)(t)＋rs(t)n－k·[1－rs(t)]k，其mtbfn＋k为mtbfn＋k=rn＋k(t)dt=mtbf0
2.5n个电源模块系统，k=n－1，n=1时，系统的mtbfn＋(n－1)
k=n－1时，系统可靠度为rn＋(n－1)(t)=
1－[1－rs(t)]n，其mtbfn＋(n－1)为mtbfn＋(n－1)=rn＋(n－1)(t)dt=mtbf0
3电源模块不同热备份数量的可靠性分析
根据以上计算公式，可求出n个电源模块组成的系统中，保证n个模块正常运行的可靠度rn＋k(t)。对于不同模块数量n（3～10个），不同的热备份数量k（0～9个），在电源配电系统其可靠度rp(t)=1的条件下，电源模块不同热备份数量对可靠性的影响曲线如图1所示。
4结语
通过以上对高频开关电源可靠性指标mtbf的分析计算，可得出如下结论：
4.1电源模块的可靠性与电源模块的电路设计，生产工艺，元、器件质量与数量等多种因素有关。从提高电源模块可靠性的角度看，电源模块使用的元、器件数量越少越好，特别是失效率较高（如电解电容等）的元、器件应尽量少用。
4?2对于由n个模块组成的高频开关电源系统，电源系统按n＋k方式设计。n=n＋k，n为保证正常供电必须的模块数量，k为热备份模块数量，n为模块总数，这时，系统的mtbfn＋k为mtbfn＋k=rn＋k(t)dt=mtbf0
4.3对于由n个模块组成的高频开关电源系统，电源系统按n＋k方式设计。n=n＋k，n为保证正常供电必须的模块数量，k为热备份模块数量，n为模块总数。在模块总数不变的情况下，保证正常供电必须的模块数量n越少，热备份模块数量k越多，系统的mtbfn＋k越长。4.4对于由n个模块组成的高频开关电源系统，在模块总数n不变的情况下，热备份模块数量为k的系统较热备份模块数量为k－1的系统的平均无故障时间长mtbf0。
4.5对于高频开关电源系统，系统可靠性按n＋k热备份方式设计，k为热备份模块数量，其数值的多少与电源系统可维修时间、电网的供电质量、电源负荷的重要程度等因素有关。对用户而言，如果可以保证电源系统的维修时间小于蓄电池的带载放电时间，这时采用n＋1方式，一般可以保证电源系统的正常供电。否则应考虑增加热备份模块的数量。
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