开关电源的可靠性指标

可靠性是开关电源适配器产品的一项十分重要的质量指标，将可靠性数量化有利于对各种产品的可靠性提出明确而统一的指标，可靠性的数量化可根据需要采用不同的指标。
可靠性指标主要包括可靠度、平均寿命、失效率和失效密度等。
1.可靠度：产品的可靠度即正常工作概率，是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。在计算可靠度时，开始试验时的产品数越大，测试时间间隔越小，则可靠性的准确性越高。
在评定产品可靠性时，也常用故障概率或损坏概率表示。故障概率是可靠度的对应事件的概率。可靠度和故障概率对评定元器件、开关电源、变压器、充电器或复杂系统的可靠性十分简便而直观，可靠度越大，故障概率越小，可靠性就越高。
2.平均寿命：产品的平均寿命是指产品的平均正常工作时间，对不可修复的产品和可修复的产品具有不同的含义。
对于不可修复的产品，平均寿命是指产品失效前的平均工作时间，通常称MTTF,即为到达故障前的平均时间。
对于可修复的产品，平均寿命是指相邻两次故障间的平均工作时间，即平均无故障工作时间，通常称为MTBF,即是故障间的平均时间。
MTTF和MTBF的意义是类似的，其数学表达形式也是一致的。
3.失效率:产品在任意时刻t的失效率（故障率、故障强度）定义为：产品工作到t时刻后，在单位时间内失效的概率。也可以说，失效率等于产品在t时刻后的一个单位时间内的失效数与在时刻t尚在工作的产品数的比值。
失效率常用于表示电子产品、元器件的可靠性指标，失效率越低表示可靠性越高。失效率的单位是时间的百分数，如%/h，%/kh，表示受试验产品在1小时（或1000小时）内失效数的百分比。国外常用非特（Fit）作为失效率的单位，即100万个元件工作1000小时后出现1个失效元件，称为1非特（Fit）。
4.失效密度：产品的失效密度（故障频率）是指单位时间内失效产品数与受试验产品的起始数（总数）之比，在试验过程中发生故障的产品不予调换。
失效密度的单位是1/h，即每小时内失效的产品数占试验产品总数的比值。

评价不同产品的可靠性时，可在上述四种表征可靠性的指标中选用一种或两种指标，究竟采用何种指标取决于使用方便。对于一般开关电源适配器、电子设备或系统，可采用可靠度（故障概率）；对于复杂的电子设备或系统，可采用平均寿命，因为这类产品不可能用较多的数量进行试验；对于元器件则用通过大量试验统计得出的失效率来表征可靠性；对于一次性使用的或发生故障不再修理的设备，则采用失效密度来表征其可靠性。

开关电源产品的可靠性可用平均无故障工作时间（MTBF)进行定量评价。目前国内外电子行业都已经把平均无故障工作时间作为评价和衡量产品质量的主要标准之一。民用电子整机的平均无故障工作时间，通常是指从产品出厂到一次发生故障的平均工作时间；工业电子整机产品的平均无故障工作时间，通常是指两次故障之间的平均工作时间。要提高开关电源适配器的可靠性和平均无故障工作时间，首先应确定影响平均无故障工作时间的基本因素，而后根据其形成原因进行解决。开关电源产品的故障大多是由元器件损坏引起的。电子元器件的平均无故障工作时间就是其寿命周期，电子元器件一旦发生故障就标志着电源适配器的寿命结束。开关电源整机中使用的元器件数量越多，故障率就越高，可靠性也随之降低，平均无故障工作时间就越短。因此，在进行开关电源的设计时，尽量使用集成化的元器件，减少整机中元器件的数量，简化电路结构。同时应尽可能选用失效率低的元器件，选用符合国家质量标准的元器件。在研制开关电源适配器阶段，应尽可能避免使用自制或非标准元器件。
除元器件外，焊接点失效也是引起开关电源产品整机故障的另一个重要因素。因为在印制电路板生产以及装配、焊接的过程中都难免出现失误，因此，若产品焊点的数目多，焊接技术或焊剂的质量差，则开关电源整机的平均无故障工作时间必然变短。

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平板耗电大，中功率无线充电将应运而生
中功率无线充电可望进驻平板手机(Phablet)。由于平板手机搭载的萤幕尺寸较大，因而比4寸以下手机更为耗电，若采用现用的5瓦无线充电方案，须耗费许多时间才能充饱电池。有鉴于此，无线充电联盟(WPC)正加速制定一版中功率无线充电标准，期以15瓦输出功率满足平板手机应用需求，预计2013 年底即可底定。
SAA电源适配器飞思卡尔(Freescale)产品经理兼无线充电联盟(WPC)大中华区推广组专员黄卫其表示，在三星(Samsung)Galaxy Note系列热销激励下，消费者对于搭载6吋以上萤幕的智慧型手机喜爱程度正与日俱增，但此平板手机由于萤幕较大，因此也更加耗电，若用一般5瓦无线充电标准，将难以符合使用者期待，进而推升中功率无线充电技术需求加温。
报导进一步指出，由于目前一般4寸智慧型手机锂电池电容量约为1，500毫安时(mAh)，因此采用5瓦无线充电解决方案尚称堪用;而6寸以上的平板手机平均电池容量则为4，000mAh，若同样采用5瓦进行无线充电则旷日废时，因此手机製造商已开始考虑导入15瓦无线充电技术。
事实上，不光是大萤幕导致平板手机耗电速度快，多核心处理器亦是加剧锂电池寿命损耗的重要因素。现今市面上的平板手机大多搭载四核心处理器，2014年甚至可能会导入八核心处理器，届时5瓦无线充电方案的效率将难以满足市场需求。
也因此，目前无线充电联盟(WPC)已加快中功率无线手机充电器充电标准制定速度，预计今年底可确认相关标準规範，而德州仪器(TI)、飞思卡尔与IDT等晶片商也将随即出货给手机设备商进行产品设计，共同壮大中功率无线充电市场。
黄卫其强调，虽然中功率无线充电可应用的市场相当广泛，但若以市场渗透率而言，行动装置是佳的技术推广平台，因此产业界皆相当看好中功率无线充电技术能在平板手机市场发酵，而各家晶片商为争夺此一商机，也都开始加速开发无线充电解决方案。
另一方面，平板市场亦为推升中功率无线充电市场的另一关键动能。黄卫其分析，以目前WPC标准制定进度与晶片商研发时程推测，2014年肯定能看到平板电脑支援中功率无线充电技术，且由于平板电脑大多为一体成型的设计，因此可望带动内嵌式无线充电模组风潮兴起，届时唯有能推出高整合度与微型化方案的晶片商才有机会在此一市场脱颖而出。
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