search query: @keyword electronics / total: 17
reference: 6 / 17
« previous | next »
Author:Peltonen, Lauri
Title:Taajuusmuuttajan luotettavuussuunnittelu laajalle lämpötila-alueelle
Reliability design of frequency converter for high temperature operation
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:[10] + 67      Language:   fin
Department/School:Elektroniikan laitos
Main subject:Elektroniikan valmistustekniikka   (S-113)
Supervisor:Paulasto-Kröckel, Mervi
Instructor:Toikka, Ismo ; Vuorinen, Vesa
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201207022681
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  1282   | Archive
Keywords:electronics
temperature
reliability
elektroniikka
lämpötila
luotettavuus
Abstract (eng): The reliability of electronics is increasingly important when frequency converters are used in harsh environments.
Especially elevated temperature and larger temperature cycles affect greatly the reliability of electronics.

In this thesis, the functionality of a frequency converter's circuit board assembly in a larger temperature range is analyzed.
Thesis presents factors to be taken into account when selecting electronic components and circuits to increase the functionality and reliability of the circuit board assembly.

Temperature-dependent parameters of the board's components are described and the components and circuits having the greatest risk of malfunctioning are presented.
Then replacement components and circuits that would make the board perform better at larger temperature range are suggested.
Low temperature was not found to affect the functionality, but elevated temperature must be taken into account in the design.

Capacitors and inductors with ferrite core appear to be challenging.
Their parameters vary greatly with temperature, and especially the lifetime of capacitors in elevated temperature is short.
The leakage current is the crucial parameter of semiconductors, which must be taken into account especially in high impedance circuits.
Other effects include the increase of delays which affects high speed circuits and variation of threshold voltages, which may cause incorrect state transitions in low voltage applications.

Solder connections are prominent breaking points with relation to temperature cycles.
Small, leaded components which have the same coefficient of thermal expansion as the circuit board endure temperature cycles well.
Other thermally accelerated failure mechanisms can be mitigated by derating the components with relation to voltage and current, which also decreases self-heating.
Abstract (fin): Taajuusmuuttajien uudet, tavallista rankemmat, käyttöympäristöt tuovat mukanaan haasteita elektroniikan toiminnallisuuden ja kestävyyden suhteen.
Erityisesti entistä laajemmat toimintalämpötilat sekä lämpötilan vaihteluvälit vaikuttavat suuresti taajuusmuuttajan luotettavuuteen.

Tässä diplomityössä perehdyttiin erään taajuusmuuttajan ohjauspiirikortin luotettavuuden tarkasteluun ja kasvattamiseen tavallista laajemmalla lämpötila-alueella.
Työssä otettiin kantaa sekä kortin komponenttivalintoihin että piiriratkaisuihin, joilla on vaikutusta sekä toimintaan että kestävyyteen.

Työssä tarkasteltiin piirikortin komponenttien osalta lämpötilan vaikutus niiden oleellisiin parametreihin sekä toiminnallisuuteen.
Lisäksi työssä analysoitiin taajuusmuuttajan piirikortti ja etsittiin ongelmalliset komponentit ja piiriratkaisut sekä ehdotettiin muutoksia, joiden avulla laajempi toimintalämpötila-alue voitaisiin saavuttaa.
Tavallista matalampi lämpötila ei osoittautunut ongelmalliseksi, mutta korkeamman havaittiin vaativan huomioonottamista suunnittelussa.

Komponenteista kondensaattorit sekä ferriittisydämiset kelat ja muuntajat osoittautuivat haastaviksi.
Niiden parametrien muuttuminen lämpötilan suhteen on usein suurta, ja varsinkin kondensaattorien elinikä korotetussa lämpötilassa jää lyhyeksi.
Puolijohdekomponenteilla oleellista on vuotovirran kasvu, joka tulee ottaa huomioon varsinkin suuri-impedanssisissa piireissä, sekä toiminnan hidastuminen joka vaikuttaa nopeisiin yhteyksiin.
Pieniä jännitteitä käytettäessä kynnysjännitteiden muutokset saattavat aiheuttaa virheellisiä tilamuutoksia.

Kestävyyden kannalta lämpötilan vaihtelut aiheuttavat komponenttien vikaantumista varsinkin juotosliitoksista.
Jalalliset ja pienet komponentit, joiden lämpölaajenemiskerroin vastaa piirilevyn kerrointa kestävät lämpötilan muutoksia oletettavasti parhaiten.
Muita vikamekanismeja voidaan hidastaa ylimitoittamalla komponentteja virran ja jännitteen suhteen, jolloin myös häviötehon aiheuttama kuumeneminen vähenee.
ED:2011-09-08
INSSI record number: 42722
+ add basket
« previous | next »
INSSI