작동 안정성: 산업용 전원공급 장치의 주요 지표

전원공급 장치의 작동 안정성을 극대화하려면 각 분야의 환경을 고려하여 설계해야 합니다. 열악한 산업 환경에는 설계가 불량한 전원공급 장치에 치명적일 수 있는 여러 조건이 포함되어 있습니다. 기후 관련 스트레스로는 극고온, 극저온, 온도 사이클링, 먼지, 습도, 염수 분무를 포함한 습기 등이 있습니다. 기계 관련 스트레스로는 충격과 진동이 대표적입니다. 전기적 스트레스로는 전압 서지, 전압 강하, 과도 전압 등이 있습니다.

이러한 스트레스 중 일부를 더 자세하게 살펴보겠습니다.

• 전기적 스트레스로는 서지, 순간전압강하(Sag), 스파이크 등 입력 전압이 자주 또는 극단적으로 변하는 것이 있습니다. 이런 현상은 전원공급 장치 구성품 중 특히 커패시터와 반도체에 스트레스를 가해 수명이 다하기 전에 고장이 나는 원인이 됩니다. AC/DC 전원공급 장치의 경우, 저품질의 입력 AC 전력으로 인해 입력 전력에 고조파 왜곡, 전기 노이즈, 과도 장애 등이 발생하여 장기적으로 전원공급 장치 구성품에 스트레스가 가중되고 성능이 저하될 수 있습니다.
  
  대다수의 산업 현장 환경은 근원이 다양한 전자기 간섭(EMI) 수준이 높은 편입니다. 일반적인 EMI 발전기에는 가변 주파수 드라이브(VFD) 및 스위칭 장치(예: 파워 인버터, 용접 설비, 플라스마 절단기, 산업용 발전기 또는 다른 전원공급 장치)가 포함되어 있습니다. EMI 수준이 높으면 전원공급 장치의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
  
  이 외에도 하나 이상의 AC 사이클이 AC/DC 전원공급 장치 입력에 전달되지 않는 현상의 사이클 누락과 같은 전기적 스트레스가 있습니다. 이 문제는 일시적인 오류, 중단 또는 배전 네트워크의 스위칭 작업으로 인해 발생할 수 있습니다. 사이클이 누락되면 DC 전력 강하가 발생하여 구성품의 노화와 성능 저하 속도가 빨라질 수 있습니다.


• 극단적인 온도. 일반적인 고장 원인으로는 과도한 온도나 온도 사이클링이 있습니다. 대부분은 다양한 소재의 열팽창 계수(CTE)에 차이에 따라 발생하는 열응력에 기인한 문제입니다. 온도가 너무 높거나 낮으면 전기 부품과 기계 부품에 모두 영향을 미칩니다.


• 충격과 진동은 산업 현장에서 흔히 나타나는 현상입니다. 이로 인해 전기 부품이나 기계 부품에 기계적 응력이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 솔더 조인트 균열, 금속피로, 나사 또는 기타 패스너가 헐거워짐 등이 보편적인 결과입니다.

산업용 전원공급 장치의 작동 안정성을 측정하려면 지정된 조건에서 장기간 일관된 성능을 제공하는지 평가해야 합니다. 작동 안정성 평가 방법에는 여러 가지가 있지만, 진정한 작동 수명을 알아보려면 평균 고장 간격(MTBF)과 같은 통계적인 안정성 측정치는 부적절합니다.

MTBF는 전반적인 안정성을 나타낼 뿐 오류의 유형이나 그 원인을 구체적으로 명시하지는 않습니다. 더 중요한 점은, MTBF는 보통 통제된 테스트 조건에서 계산하기 때문에 전원공급 장치를 실제로 작동하는 여러 가지 열악한 환경을 온전히 재현하지 않는다는 것입니다. 사용 환경은 실제 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

RECOM 고객의 경험에 따르면, 대부분의 초기 고장은 구성품 노화 문제가 아닌 입력 전압 서지 때문입니다. MTBF 또는 그와 유사한 계산법에서는 이런 점을 충분히 감안하지 않습니다.

산업용 전원공급 장치의 경우 높은 수준의 작동 안정성은 중요한 기준 중 하나입니다. 이 블로그에서는 작동 안정성에 영향을 미치는 몇 가지 요인을 살펴보고, RECOM이 자사 전원공급 장치에 내장하여 까다로운 산업 환경에서도 긴 작동 수명을 보장하는 디자인 특징에 대해 알아보았습니다.