1、決定開關(guān)電源壽命的元器件

①電解電容器

電解電容器的封口部位會(huì)漏出氣化的電解液，這種現(xiàn)象會(huì)隨著溫度的升高而加速，一般認(rèn)為溫度每上升10℃，泄漏速度會(huì)提高至2倍。因此可以說電解電容器決定了電源裝置的壽命。

② 風(fēng)扇

球形軸承及軸承的潤(rùn)滑油枯竭、機(jī)械裝置部件的磨損，會(huì)加速風(fēng)扇的老化。加之近年的DC風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)回路開始使用電解電容器等部件，所以有必要將回路部件壽命等因素也一并考慮進(jìn)去。

③ 光電耦合器

電流傳達(dá)率(CTR;Current Transfer Ratio)隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸減少，結(jié)果發(fā)光二極管的電流不斷增大，有時(shí)會(huì)達(dá)到最大限制電流，致使系統(tǒng)失控。

④ 開關(guān)

多數(shù)開關(guān)電源設(shè)有電容器輸入型的整流回路，在通入電源時(shí)，會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，導(dǎo)致開關(guān)接點(diǎn)疲勞，引發(fā)接觸電阻增大及吸附等問題。理論上認(rèn)為，在電源期望壽命期間，開關(guān)的通斷次數(shù)約有5,000回。

⑤ 沖擊電流保護(hù)電阻、熱敏功率電阻器

為抵抗電源通入時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流，設(shè)計(jì)者將電阻與SCR等元件并聯(lián)起來使用。電源通入時(shí)的電力峰值高達(dá)額定數(shù)值的數(shù)十倍至數(shù)百倍，結(jié)果導(dǎo)致電阻熱疲勞，引起斷路。處在相同情況下的熱敏功率電阻器也會(huì)發(fā)生熱疲勞現(xiàn)象。

2、各部件壽命的評(píng)估計(jì)算

①電解電容器

1、壽命性能

電解電容器的壽命結(jié)束形式為磨損故障，決定壽命的主要因素為靜電容量、損失角的正切(tanδ)、漏電流等。隨著時(shí)間的推移，靜電容量減少，tanδ增大。漏電流在外加電壓時(shí)有增加的趨勢(shì)，所以對(duì)負(fù)荷的壽命影響不大。

2、壽命的判定

用百分比來表示靜電容量相對(duì)于起始值的變化率，一般達(dá)到-20%以下時(shí)即告壽命結(jié)束。tanδ的值在超過規(guī)定值時(shí)壽命結(jié)束。漏電流在零負(fù)荷的情況下有增加的趨勢(shì)，同理，在超過規(guī)定值時(shí)壽命結(jié)束。

3、影響壽命的主要原因

前面講到的特性之所以會(huì)產(chǎn)生劣化，其主要原因在于電解液。隨著溫度的上升，電解液氣化，經(jīng)電容器的封口部位向外泄漏，內(nèi)部的電解液不斷減少。隨著電解液量的減少，tanδ會(huì)逐漸增大，結(jié)果，脈沖電流經(jīng)由時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱量增大，又進(jìn)一步加快了劣化過程。這種關(guān)系如圖 4、圖 5 所示。

4、壽命的推算

鋁電解電容器的近似壽命可以由環(huán)境溫度與脈沖電流引起的自發(fā)熱溫度中推得。下面的式子表現(xiàn)了壽命與環(huán)境溫度之間的關(guān)系。

測(cè)定脈沖發(fā)熱的升溫值時(shí)，需避開其它熱輻射。另外，小型電解電容器受熱極易升溫，最好進(jìn)行表面溫度實(shí)測(cè)。

② 光電耦合器

GaAs 系的紅外發(fā)光二極管多使用光電耦合器。這種發(fā)光二極管的發(fā)光效率的退化會(huì)導(dǎo)致CTR(電流傳達(dá)率)下降，其它的 CTR 劣化形式還有芯片面的光結(jié)合樹脂剝離。溫度越高， CTR 的下降也越快。同時(shí)，二極管電流越大，CTR 下降也越快。圖 6、圖 7 標(biāo)明了這些因素間的關(guān)系。

CTR 降至起始值的 50%所耗的時(shí)間稱為半衰期。電源回路的統(tǒng)計(jì)中以此為限界值，所以可以認(rèn)為半衰期就是壽命時(shí)間。通常條件下，半衰期為 5 萬～10 萬小時(shí)，但所有的光電耦合器都具有如圖 8 所示的壽命值，因而在進(jìn)行壽命評(píng)估之前最好確認(rèn)一次。

圖8