Power electronics do s and don ts. Tonnie Telgenhof Oude Koehorst

Transcriptie

1 Power electronics do s and don ts Tonnie Telgenhof Oude Koehorst info@nedap-uv.com 1

2 Do s and don ts Introductie Spec s & reviews Ontwerp Testen Levensduurtesten 2

3 12 marktgroepen 765 medewerkers 181 miljoen omzet 3

4 Nedap UV Drinkwater New York lampen 2,7 MW Afvalwater Chicago 920 lampen 0,92 MW 4

5 Business plan Specificatie Review 5

6 Optimalisatie koeling door simulatie 6

7 Koelen halfgeleiders 7

8 Koelen halfgeleiders Bij 400V: 2-3 mm 8

9 Kruipweg mm. Pol. degr. 2: x 1,2 Pol. degr. 3: x 1,4 kv p 9

10 Afscherming 11.7kW DC/AC converter PCB onder transformatoren afschermen Microprocessor + circuits afschermen 4 lagen printkaart 10

11 Afscherming 11.7kW DC/AC converter PCB onder transformatoren afschermen Verliezen in PCB voorkomen (skin effect) 11

12 HS Diodes 12

13 Overslag door tinkorrel tijdens functietest 13

14 Design Maturity Test A method to demonstrate a MTBF value is the Design Maturity Test (DMT). The objective of the DMT is to discover potential design deficiencies and to demonstrate that the observed MTBF within a stated confidence interval is equal to the specified interval. The calculated MTBF (at nominal setting) is hrs. The demonstrated MTBF in the DMT shall be shown to be equal to the calculated/specified MTBF or more, with a 90% confidence level. The following formula [1] and chi square table will be used to calculate the demonstrated MTBF. Demonstrated MTBF= [source: MIL standard 781] Where T = Total test time r = Total number of failures V = Degrees of freedom = 2r+2 Chi square table: (at 90% confidence level) V x MTBF Hrs. Demonstrated MTBF (192 units) Months No failure 1 failure 2 failures 14

15 Highly Accelerated Life Test -100 tot +200 ºC 70º C / min g rms / BW-10 khz. tot 300 kg 15

16 Resultaten HALT na 2:40 uur vibration step tot 35 g rms afbreken kunststof bevestiging 16

17 Resultaten HALT Na 4:17 uur tot 35 g rms / C afbreken SMD condensator 17

18 Resultaten HALT bij 15 g rms onderbreken batterij clip 4ms. 18

19 Resultaten HALT na 0:49 uur 25 g rms afbreken spoel 19

20 Resultaten HALT 20

21 Resultaten HALT 21

22 Resultaten HALT na 4:30 uur 45 g rms / C soldering onderbroken 22

23 Resultaten HALT na :27 uur 80 C PolySwitch onderbroken 23

24 Resultaten HALT na 0:49 uur 25 g rms connector los 24

25 25

26 Corrosie Ventilator Ventilator PCB 26

27 Verbeteringen vanuit HALT: Gebruik locking connector systemen Ondersteun PCB voldoende RTV kit voor grote leaded componenten max. 20 gram per soldering (dubbelzijdige print). Print-in-print: full plated surface Let op derating 27

28 Derating MOSFET s IGBT s Single Event Burn-out Comparing the relative significance of factors that affect SEB failure rates shows design options for mitigating SEBs are limited Bron: Jonathan Dodge -Power Electronics Technology 28

29 Derating MOSFET s IGBT s Single Event Burn-out TO-247 MOSFET or IGBT failure rates at 100 C reveal the strong dependency of SEB on voltage stress Bron: Jonathan Dodge -Power Electronics Technology 29

30 Derating Filmcondensator Pulsbelasting/overbelasting Filmcondensatoren voor resonantiecircuits (ontsteekcircuits) Bron: TDK -Epcos 30

31 Blijf componenten spec s checken! versie 2012 versie

32 Levensduur testen 14 jaar continue 80W UV lamp driver 3 elektrolytische condensatoren vervangen 32

33 Levensduur testen Apart gebouw i.v.m. risico / verzekering 33

34 Levensduur testen Testen relais x 90A 34

35 Veiligheid Blijf kritisch, ook bij advies aan klanten 900 C 35

36 Veiligheid Blijf kritisch, ook bij advies aan klanten Luchtweg < 1 mm 36

37 Veiligheid Blijf kritisch, ook bij advies aan klanten Luchtweg < 1 mm Ondersteuning ontbreekt 37

38 EMC Blijf kritisch, ook bij advies aan klanten netspanning 2kV L-GND surge test Lamp Driver controls 38

39 Veiligheid Maar ook bij eigen ontwerp en test systemen. Oorzaak: Aansluit klem niet voldoende vast. 39

40 Overspanning 40

41 Verpakking producten.. 41

42 Veiligheid Mogelijke claims 42

43 Veiligheid Mogelijke claims 43

44 Veiligheid Mogelijke claims 44

45 RTFM 45

46 Blijf kritisch en check alle foutmogelijkheden Veiligheid en EMC aspecten, vanaf eerste design Betrouwbaarheid en levensduur Maak goede analyses 46

47 Power electronics do s and don ts Tonnie Telgenhof Oude Koehorst info@nedap-uv.com