Tesisat Dergisi 206. Sayı (Şubat 2013)

105 Tesisat Dergisi Say× 206 - ûubat 2013 MAKALE Birinci k×s×tlama nedeni, tüm sistemin yüksek maliyeti nedeniyle örnek say×s×d×r. Sistemler, fiziksel olarak büyük olmalar×n×n yan× s×ra, gerçek çal×üma gerilimi ve ak×mlar× simüle etmek için önemli ölçüde kaynaùa gereksinim duyar. Test, iki sistemle s×n×rland×r×lm×üt×r. Bir ALT plan×nda, kontrollü ortam s×cakl×ù× ve nemi saùlayabilen büyük bir çevre hücresi, 60°C ve %85 RH deùerlerinde çal×ümas× için tasarlan- m×üt×r. Bu testin süresi, h×zland×rma faktörü (AF) temel al×narak aüaù×daki üekilde hesap- lan×r. Bask×n ar×za nedeninin test boyunca elektro-migrasyon olarak görülmesi, h×zland×r- ma faktörünü hesaplamak için Peck iliükisini kullanmam×za olanak verir. Bugüne kadar tamamlanm×ü olan sistem se- viyesi testler, 10 y×ll×k kullan×m boyunca güve- nilirliùin %80 oran×nda olacaù×n× onaylam×üt×r. Sistem ALT, DC bara kapasitörlerinin h×zland×- r×lm×ü ar×za modunu temel alarak tasarlanm×ü olduùundan ve test boyunca herhangi bir ar×za gözlemlenmediùinden, tedarikçi verileri ve kul- lan×m ömrü hesaplar×n× temel alan orijinal gü- venilirlik hesaplamalar× güvenilir olarak kabul edilir ve RBD’nin güncellenmesine gerek yok- tur. ûimdiye kadar test edilen 4 örnek d×ü×n- daki alt sistem testlerinde, toplam 108 döngü içinde 1 köprü ar×zas× meydana gelmiütir. Ar×- zan×n test kurulumu ile ilgili deùil de IGBT’nin eskimesi ile ilgili olduùu kan×tlan×rsa eùer bu, ar×zay× bulmak için tüm örnekleri daha uzun döngülerle test etmemiz ve RBD’yi, IGBT’lerin yeni güvenilirlik hesaplamalar×n× temel alarak güncellememiz gerektiùi anlam×na gelir. Bu projede bir pilot proje sergilenmiü ve kulla- n×m ömrünün saha verileri ve ALT planlar× te- mel al×narak hesaplanmas×na yönelik ad×mlar aç×klanm×üt×r. Her ne kadar daha fazla saha verisi elde etmek ve daha fazla örnek ile daha uzun bir test sürecinden faydalanmak daha hassas hesaplamalar yapmam×z× saùlad×ysa da bu proje, örnek boyutu, test süresi ve saha verileri gibi k×s×tlamalar× ve saha, tedarikçi ve ALT sonuçlar× gibi birçok veri kaynaù×n× opti- mum hale getirme zorunluluùu olan bir gerçek hayat güvenilirlik tahmini örneùi saùlam×üt×r. Ek- Hava Durumu Verileri Normal depolama ortam×, s×cakl×k kontrolü saù- lanan ya da saùlanmayan, kapal× bir iç mekand×r. Baz× durumlarda, depolama s×cakl×klar× d×ü me- kan ortam s×cakl×klar× ile benzer olabilir. Birimin, dünyada insanlar×n yaüad×ù× yerlerde depolana- caù× beklenmektedir. Nominal s×n×rlar veya çok az durumda veya birimde uygulanabilecek mutlak maksimum depolama s×cakl×ù× s×n×rlar× belirle- mektense, günlük ortalama s×cakl×k ve günlük ortalama s×cakl×k aral×ù× için 50. yüzdelik dilim (nominal) veya 90. yüzdelik dilimi kullanacaù×z. Ulusal úklim Veri Merkezinin [2] dünyan×n her ye- rinden günlük olarak hava durumu verileri saùla- yan hava durumu istasyonlar× bulunur. Hava durumu verileri, 1 Temmuz 2005 - 1 Temmuz 2010 aras×nda, veritaban×nda yer alan dünyan×n her yerindeki hava durumu istasyonlar×n×n listesinden, rastgele olarak seçilen 20 istasyonun verilerini içermektedir. Sonuç olarak elde edilen 162.000 sat×r günlük veri deùeri, minimum, maksimum ve ortalama s×cakl×klar× içerir. Maksimum s×cakl×k genel olarak sadece bir saat veya bir gün için al×n×r. Günlük minimum ve maksimum s×cakl×klar aras×ndaki fark, günlük s×cakl×k aral×ù×d×r. Excel yüzdelik dilim fonksi- yonu kullan×larak, 90. yüzdelik dilim ve nominal veriler Tablo 1 ve Tablo 2 ’de gösterilir. Referanslar 1. T. Xijin, “Soùutma fan× güvenilirliùi: ar×za kriteri, h×zland×r×lm×ü kullan×m ömrü testi, modelleme ve kalifikasyon.” Güvenilirlik ve Sürdürebilirlik Sempozyumu, 2006. RAMS’06. Y×ll×k: 380-384. 2. Ulusal úklim Veri Merkezi, ABD Ticaret Bakanl×ù×, 6. Temmuz 2012’den itibaren, http://www7,ncdc.noaa.gov/CDO/cdose- lect.cmd?datasetabby=GSOD&countryab by=&georegionabby= 3. Micol, A, C Martin, O Dalverny, M Mermet- Guyennet ve M Karama. “Stokastik Be- lirsizlik ile Güç Modülünde Kurüunsuz Lehimin Güvenilirliùi.” Mikroelektronik ve Güvenilirlik 49, no. 6 (2009). 4. Peck, D.S., “Nem Testi Korelasyonu için Kapsaml× Model,” IEEE IRPS Tutanaklar×, 1986. pp. 44 – 50. 5. Condra, L. W. (2001). Deney Tasar×mlar× ile Güvenilirliùin Geliüimi. New York, Mar- cel Dekker. 6. Mettas, A. ve Z. Wenbiao (2005). Modelleme ve genel onar×m ile onar×labilen sistemlerin analizi. Güvenilirlik ve Sürdürebilirlik Sem- pozyumu, 2005. Tutanaklar. Y×ll×k. 7. Parler, Sam G., Jr., 2004. Elektrolitik Kapa- sitörler için Kullan×m Ömrü Çarpanlar×n×n Türetilmesi. IEEE Güç Elektroniùi Birliùi Bülteni 16 (1):11-12. 8. Newcombe, D R, D Chamund, C Bailey ve H Lu. “IGBT Güç Modüleri için Güvenilirlik Ölçütleri.” Elektronik Paketleme Teknolojisi ve Yüksek Yoùunluklu Paketleme (ICEPT- HDP), 2010, 11. Uluslararas× Konferans×. 9. Trinidade, D. ve S. Nathan, (2006). Onar×labi- lir sistemlerin saha güvenilirliùinin izlenmesi için basit çizimler. Güvenilirlik ve Sürdürebi- lirlik Sempozyumu, 2006. Tutanaklar, Y×ll×k. » » ¼ º « « ¬ ª ¸¸ ¹ · ¨¨ © § ¸¸ ¹ · ¨¨ © § t u a 0.3 t u T 1 T 1 k E exp RH RH AF (9) RH, u (kullan×m koüullar×) ve t (test koüullar×) koüullar×ndaki baù×l nemdir, Ea , aktivasyon enerjisidir ve Peck denklemi [4] ve çok say×da eski çal×ümas× ve sonuç deneyimine uygun üe- kilde 0,9 eV deùerine eüittir, k, Boltzman sabi- tidir ve 8,617385x10 -5 eV/k deùerindedir, T, u (kullan×m koüullar×) ve t (test koüullar×) koüul- lar×nda Kelvin cinsinden s×cakl×kt×r. Güven sevi- yesi sadece 2 örnek boyutu ve %80 güvenilirlik hedefini temel alarak hesaplamak için denklemi (8) kullan×rken, güven seviyesi %36 ile s×n×r- land×r×lm×üt×r. Bu nedenle, Redresör Sistemi ALT plan× üu üekilde özetlenir: Redresör Sisteminin 2 örneùinin 326 gün boyunca 60°C ve %85 RH ile test edilmesiyle, Ontario’nun, bir birimin ar×zas×z bir üekilde çal×ümas× durumunda %80 güveni- lirlik ve %36 güven sergileyeceùi nominal hava koüullar×nda 10 y×ll×k (günde 8 saat) kullan×m simüle edilmiütir. Sistem seviyesi örnek boyutu k×s×tlamas×n×n 2 ve güven seviyesinin çok düüük olduùu bir durumda, sistem seviyesi ALT plan×, Peck denkleminin ard×ndan kritik bileüenlerin eskidiùini varsayarak, birimin beklenen nominal kullan×m ömrü içindeki herhangi bir hata nede- nini keüfedecektir. 5. Sonuçlar ve Kullan×m Ömrü Hesaplar× Bu belgenin haz×rland×ù× s×rada, ALT planlar× uygulanmaktad×r. Testlerin tamamlanmas×n×n ard×ndan, herhangi bir ar×za ile karü×laü×lm×ü olsa da olmasa da sonuçlar, sistem ALT için- deki bloklar×n güvenilirliùinin yeniden hesap- lanmas×nda kullan×l×r. Daha sonra, 10 y×ll×k kullan×m ömrü boyunca kullan×labilirliùini yeni- den hesaplamak ve sistemin kullan×labilirliùini tahmin etmek için BlockSim arac× kullan×l×r.