1、一种按键延时开关的可靠性试验探究 许启进 胡兰芳 时春峰 浙江正泰建筑电器有限公司 摘 要： 本文介绍了一种按键延时开关的可靠性试验方案, 通过对电源、工作环境及负载类型的组合变换进行可靠性验证, 并分析了不同变量对整个试验的影响。关键词： 可靠性; 试验方案; 按键延时开关; Research on Reliability Test for a Kind of Delay-action SwitchAbstract： This paper introduces a reliability testing program for a kind of delay-action switch. T
2、hrough reliability verification for the combined transformation among power supply, working environment, and load type, the influence of different variables on the whole test is analyzed.Keyword： reliability; testing program; delay-action switch; 随着人民生活水平的提升, 电子产品的应用也越来越普及。电子产品的市场竞争也越来越激烈, 具有相同功能的同时
3、, 电子产品的可靠性变得越来越重要。按键延时开关只需轻轻触按就可点亮负载, 延时一段时间后负载自动熄灭。使用时较为方便, 广泛用于楼道、卫生间等。对按键延时开关的可靠性试验主要是集环境试验、电应力试验、寿命试验为一体。1 总体方案设计一套可靠性实验设备, 整套设备由一台高低温寿命试验箱、三台容性负载柜 (编号为 1#、2#、3#) 、一台三工位感性负载柜、一台变频电源组成。可同时对三只样品进行可靠性试验。系统示意图如图 1 所示。试验时, 由变频电源供电, 样品置于高低温寿命试验箱中, 箱中装有触发装置, 定时触发样品工作, 用负载柜提供负载 (可选择容性或感性) 。高低温寿命试验箱中环境温度
4、及相对湿度可调节。整个可靠性设计变量因子为电源变量因子、环境变量因子、负载类型变量。对这三个变量分别组合进行寿命试验, 以检验样品在不同条件下的可靠性, 试验方案如表 1 所示。图 1 系统示意图 下载原图表中 U 代表按键延时开关的额定电压、I 代表按键延时开关的额定电流。2 实验参数分析2.1 电源变量对按键延时开关进行可靠性试验, 需要在样品正常通电工作的前提下进行。考虑到按键延时开关工作时所面临的复杂的环境, 其可靠性除了与环境因素有关外, 还跟电源系统的电压、频率有很密切的关系。设计实验方案时, 将电压范围设计在 0.85 U 至 1.15 U 之间变化, 频率在 47 Hz 至 5
5、5 Hz 之间变化。充分考虑了电压可能出现的波动情况。一般认为, 市电电压是存在一定的波动的, 公共电网上连接了成千上百种各种各样的用电器, 这些电器不但受电网电压影响, 还会反过来影响电网。电压升高或降低会加速电子器件老化、寿命减少, 严重的会使绝缘失效, 造成火灾。线路板中电子管的阴极电压每升高 5%, 其阴极寿命会减少一半;电压的波动还会使三极管出现失真状态, 导致线路板不能正常工作, 影响客户的使用体验。而电源频率的变化会导致输出功率因数的变化, 导致设备温升异常, 影响使用效率。2.2 环境变量当研究外部环境对电子产品的影响时, 一般认为环境温度每上升 10, 电子产品的寿命减少一半
6、, 这就是 10规则。这也表明外部环境对产品寿命 (可靠性) 的巨大影响。在实验设计时结合按键延时开关的实际情况, 在一个试验周期内 (7 天) 样品工作的环境条件涵盖了高温、低温、湿热三种环境并循环一次。最后以湿热结束, 以便整个周期试验后进行样品的耐压及绝缘电阻的测试。施加的环境条件的顺序对最终的结果也是有一定影响的, 例如, 湿热试验会使样品内部的缝隙进水, 而低温结冰时会使该缝隙变大, 从而导致样品性能下降或失效;湿热试验后, 凝结在样品中的水蒸气, 在样品通电工作时, 容易电解, 导致离子迁移, 使一些元器件参数漂移, 最终导致样品整机工作不稳或失效。通过试验计划表可以看到, 整个试
7、验周期尽可能涵盖了环境顺序, 尽可能的使样品存在的可能的缺陷暴露出来。2.3 负载类型本实验设计了两种不同类型的负载, 主要是模拟用户在使用时可能使用的不同的负载类型, 使产品适应不同类型负载。负载为容性负载时, 按键延时开关接通及断开时电容充/放电电流很大, 可能使继电器触点溶蚀, 也可能使线路板的某一焊点熔焊。所以在本可靠性实验时, 将冲击电流的倍数设为 40 倍, 能够更好地验证按键延时开关的可靠性。而当负载为感性负载时, 负载功率因数设为 0.85, 这时电流相位会滞后电压相位, 启动负载时的启动电流比正常工作时的电流大 5 倍左右, 而电感的一个特性就是阻碍电流的变化。当开关启动时, 电路中电流变大, 电感会阻碍电流变大;当开关断开时, 电路中电流变小, 电感会阻碍电流变小。表 1 试验方案 下载原表 3 结论本可靠性实验是一种多种因素共同作用下的综合性可靠性试验方案, 通过本方案可验证按键延时开关在不同电源、不同环境、不同负载共同作用下的可靠性, 经试验验证本方案能够达到预期, 可作为按键延时开关的可靠性验证方案。参考文献1GJB 1032-1990, 电子产品环境应力筛选方法S. 2GJB 899A-2009, 可靠性鉴定和验收试验S. 3GB/T 24986.1-2010, 家用和类似用途电器可靠性评价方法第一部分:通用要求S.
