Post on 17-Apr-2020
Power electronics do’s and don’ts…
Tonnie Telgenhof Oude Koehorstinfo@nedap-uv.comwww.nedap-uv.com
www.nedap.com
1
Do’s and don’ts……
IntroductieSpec’s & reviewsOntwerp TestenLevensduurtesten
2
12 marktgroepen765 medewerkers181 miljoen omzet
3
Nedap UV
DrinkwaterNew York12000 lampen2,7 MW
AfvalwaterChicago
920 lampen0,92 MW
4
Business plan SpecificatieReview
5
Optimalisatie koelingdoor simulatie
6
Koelen halfgeleiders
7
Koelen halfgeleiders
Bij 400V: 2-3 mm
8
KruipwegPol. degr. 2: x 1,2Pol. degr. 3: x 1,4
mm.
kVp
9
Afscherming 11.7kW DC/AC converter
PCB onder transformatoren afschermenMicroprocessor + circuits afschermen 4 lagen printkaart
10
Afscherming 11.7kW DC/AC converter
PCB onder transformatoren afschermenVerliezen in PCB voorkomen (skin effect)
11
HS Diodes
12
Overslag door tinkorrel tijdens functietest
13
Design Maturity TestA 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 370000 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 failuresV = Degrees of freedom = 2r+2
Chi‐square table: (at 90% confidence level)
V x2 1 2.712 4.613 6.254 7.785 9.246 10.65
Demonstrated MTBF (192 units)
0
200000400000
600000
800000
1 3 5 7 9 11Months
MTB
F H
rs. No failure
1 failure
2 failures
14
Highly Accelerated Life Test-100 tot +200 ºC70º C / min.
0-50 grms / BW-10 kHz.tot 300 kg
15
Resultaten HALT
na 2:40 uur vibration step tot 35 grmsafbreken kunststof bevestiging
16
Resultaten HALT
Na 4:17 uurtot 35 grms / ‐20...65°Cafbreken SMD condensator
17
Resultaten HALT
bij 15 grmsonderbreken batterij clip 4ms.
18
Resultaten HALT
na 0:49 uur25 grmsafbreken spoel
19
Resultaten HALT
20
Resultaten HALT
21
Resultaten HALT
na 4:30 uur45 grms / ‐25..+55°Csoldering onderbroken
22
Resultaten HALT
na :27 uur80°CPolySwitch onderbroken
23
Resultaten HALT
na 0:49 uur25 grmsconnector los
24
25
Corrosie Ventilator
26
Ventilator PCB
Verbeteringen vanuit HALT:
Gebruik “locking” connector systemenOndersteun PCB voldoendeRTV kit voor “grote” leaded componenten
max. 20 gram per soldering (dubbelzijdige print).Print-in-print: “full plated surface”Let op derating
27
Derating
MOSFET’sIGBT’s
SingleEventBurn-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
Derating
MOSFET’sIGBT’s
SingleEventBurn-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
Derating
FilmcondensatorPulsbelasting/overbelasting
Filmcondensatoren voor resonantiecircuits (ontsteekcircuits) Bron: TDK -Epcos
30
Blijf componenten spec’s checken !
versie 2012 versie 2015
31
Levensduur testen
14 jaar continue 80W UV lamp driver3 elektrolytische condensatoren vervangen
32
Levensduur testen
Apart gebouw i.v.m. risico / verzekering
33
Levensduur testen
Testen relais300.000 x90A
34
Veiligheid
Blijf kritisch, ook bij adviesaan klanten…
900°C
35
Veiligheid
Blijf kritisch, ook bij adviesaan klanten…
Luchtweg < 1 mm
36
Veiligheid
Blijf kritisch, ook bij adviesaan klanten…
Luchtweg < 1 mm
Ondersteuning ontbreekt
37
EMC
Blijf kritisch, ook bij adviesaan klanten…
netspanning
Lamp Driver controls2kV L-GND surge test
38
Veiligheid
Maar ook bij eigenontwerp en testsystemen.
Oorzaak: Aansluit klem niet voldoende vast.
39
Overspanning
40
Verpakking producten…..
41
Veiligheid
Mogelijkeclaims
42
Veiligheid
Mogelijkeclaims
43
Veiligheid
Mogelijkeclaims
44
RTFM
45
Blijf kritisch en check alle foutmogelijkhedenVeiligheid en EMC aspecten, vanaf eerste designBetrouwbaarheid en levensduur
Maak goede analyses
46
Power electronics do’s and don’ts…
Tonnie Telgenhof Oude Koehorstinfo@nedap-uv.comwww.nedap-uv.com
www.nedap.com
47