1979年，英国独立电视台(ITV)制作了一部精彩的电视剧《危险:UXB》(Danger: UXB)，描述了一个虚构的皇家工程师隧道公司的危险冒险，他们在第二次世界大战闪电战期间遍布伦敦，拆除或摧毁成千上万枚穿透城市表面的未爆炸炸弹(UXB)。一两年后，我在美国公共广播公司(PBS)看到了这个系列，它以13集的“杰作戏剧”(Masterpiece Theater)系列的形式出现。40年后，我还清楚地记得这些引人入胜的东西。
奇怪的是，John Dyson在领英上的一系列精彩帖子让我想起了这个系列，他是高级产品服务(APS)的业务发展经理，这是一家英国公司，专门从事旧电源的维修、翻新和更换。戴森公司会定期发布旧电源的照片。死的。现在你可能会认为旧电源没有什么值得注意的，但戴森发布的照片显示，由于部件故障、忽视和完全滥用，严重损坏的电源已经灾难性地死亡。
戴森照片中描述的故障电源让我想起了电视剧《危险:UXB》(Danger: UXB)，因为许多照片显示了爆炸和严重烧毁的组件，照片中有一个大的、反复出现的主题:故障始于电容器爆炸。因此，我狂热的大脑立即意识到，今天运行的每个电源都包含多个UXCs——未爆炸的电容器。许多电容器内部都有小定时器，在爆炸前只倒数计时。
戴森的这一系列帖子特别吸引我的地方在于，它们描绘了在提供了几十年可靠服务后放弃使用的故障电源。他们因年老而死。
戴森的一些电线杆电源因部件故障而失效;其他人则死于潜入电源主保护电路的尖峰和浪涌;一些人死于老化和脆化的焊点;还有一些是在冷却系统被灰尘和污垢堆积，或水和污染侵蚀了电路板痕迹，或在电路板之间形成了导电路径后导致故障的。旧电源似乎有无数种死亡的方式，APS花了20年时间修复这些旧电源，而且对我们更好的是，记录和拍摄这些故障。
根据APS的记录，几个月前，戴森的一篇帖子提供了一系列7封免费电子邮件，列出了电源故障的7大原因。我认为这是一个令人难以抗拒的提议，也是APS建立电子邮件营销列表的绝佳方式。(营销人员们，你们注意到了吗?)
我请求了电子邮件系列，然后将七封APS电子邮件连接到本文中。以下是APS的七大故障模式的简要解释:
1.电解电容器故障:这对于任何熟悉老化电源的工程师来说都是显而易见的。湿电解电容器干燥和相关故障是老化相关电源故障的最常见原因。我见过无数的小电解过滤器电容器的照片，它们膨胀并分裂了金属通风顶部，或者将电解液喷射到电容器周围干燥、坚硬的水坑中。我已经把我那部分坏了的电容器换掉了，它们在机械上和电上都坏了。根据APS的说法，更换故障的电解电容器是任何电源维修人员的首要任务。APS关于电解电容故障的电子邮件包含了几段关于减少电解电容故障的建议，但这些组件仍然会在数十年的运行后变干并失效。
这个电解电容器好像刚从烤肉架上拿下来。(图片来源:APS)
- 薄膜电容器故障:薄膜电容器比电解电容器可靠得多，但它们仍然会随着时间的推移而失效。早在20世纪70年代，惠普的许多部门，包括我在科罗拉多州工作过的惠普台式电脑部门，都使用了来自一家名为Rifa的公司的一系列薄膜电容器来抑制电力线上的EMI/RFI。几十年来，这些旧电容器的塑料外壳仅仅因为老化而开裂。这些裂缝使水渗入电容器。许多收集包含这些电容器的旧惠普计算设备的人发现，当他们在几年或几十年里第一次打开这些旧设备时，这些旧电容器中被困住的水会闪烁成蒸汽，并伴随一声巨响猛烈地爆炸电容器。APS有许多类似爆炸电容器的照片。在开关半导体上的金属化聚酯缓冲盖也被发现由于过大的dV/dt而失效。APS建议在这些应用中使用聚丙烯薄膜电容器。
薄膜电容器爆炸时威力巨大。(图片来源:APS)
- 表面贴装失败，多层陶瓷电容器(MLCs):这一点让我感到惊讶，尽管我知道热应力和机械应力对smd(表面贴装设备)的影响。较大的SMD mlc(特别是1812和2220尺寸，根据APS)在安装在玻璃纤维或复合电路板上时，由于电路板和焊接电容器之间的热膨胀系数的差异，容易因机械应力而失效。由此产生的热诱导机械应力会导致电容器开裂并形成内部短路。当这些电容器被用来过滤电源轨道时，当电容器短路时，电源就会爆炸。APS建议您应该避免在经历热循环的电路板上使用大型SMD mlc，并且永远不要在它们会弯曲或以其他方式机械扭曲的区域使用SMD mlc。根据我的经验，目前几乎所有设计的电路板都经历了一些热循环，许多电路板都经历了某种形式的机械应力，所以在这里要谨慎进行。
- 功率MOSFET故障:根据APS的说法，功率半导体构成了最不容易因老化而发生故障的组件组，假设它们在其最大电气和热额定范围内使用。然而，这些组件占发送到APS的所有服务返回失败的一半以上。这两种说法怎么可能都是正确的呢?通常情况下，这是因为半导体的最大额定值被超过了，但不一定是设计错误造成的。这些功率半导体也会因为其他组件故障、尖峰或浪涌、过热或机械应力而失效。想想让尖刺通过的缓冲网络失效，以及停止旋转的冷却风扇。APS电子邮件描述了电源中的MOSFET故障，其中包含了在过去二十年中观察到的一长串技术故障。
- 光耦合器老化:这是另一种让我惊讶的故障模式，尽管我已经知道光耦老化……多年。光耦合器通常用于跨越初级到次级隔离屏障连接电源转换器电路。随着这些光电器件的老化，它们的电流传输比(CTR)随着时间的推移逐渐下降，有时会达到电路故障的地步。光耦合器内部由红外LED和光耦合光电晶体管或光检测IC组成，实验分析表明，光耦合器内部LED的工作电流是目前最主要的老化因素。为了延长使用寿命，APS建议降低LED驱动器电流，并允许至少50%的余量来考虑CTR随时间的退化。
- 峰值和峰值:电源线尖峰和浪涌会导致电源故障，这并不奇怪。在APS所在的英国，雷击对电网造成的能量波动相对较小。重工业开关柜、大型复印机和激光打印机、暖通空调系统、电动机和晶闸管驱动设备都因导致电网的峰值和浪涌而臭名昭著。即使这种瞬变不会立即导致灾难性的电源故障，重复暴露于电峰值和电涌已被证明对电子元件有退化影响。APS称之为“瞬态老化”，它会显著降低长期电源可靠性。如果你想避免或至少减少现场保修故障，那么仅仅满足峰值和噪声标准是不够的。你必须超过这些标准。处理此故障机制的APS电子邮件包含一长串建议。
- 环境因素:冷却风扇不只是吸入空气。它们还会把灰尘、棉绒、灰尘和一长串空气污染物拖进电源，这可能会导致可靠性问题，因为风扇应该冷却的部件被一层漂亮的污垢绝缘毯覆盖。隔热部件将会过热而失效。在极端情况下，风扇本身会堵塞和卡住。没有东西会冷却。水侵入(暴风雨、管道爆裂、工业清洗)甚至冷凝等形式的水分也会导致电源故障。湿气会与污垢和污染物结合，形成腐蚀性化合物，侵蚀电路板痕迹。物理冲击和振动会导致焊点断裂、连接失效和电路板轨道分层。所有这些过程都可能导致电源过早故障。
这是另一个爆炸的薄膜电容器，伴随着物理损坏的变压器。(图片来源:APS)
七个APS“杀手级”电子邮件包含了这些致命故障机制的更多技术细节。如果你想要完整的描述，注册APS公司的免费电子邮件系列。强烈推荐。你可以注册这些邮件在这里．
