电子产品可靠性设计知识

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1、电子产品可靠性设计知识（一）主要名词术语可靠性：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。失效：产品丧失规定功能。对可修复产品，通常称故障。可靠性特征量：用来表示可靠性高低的各种数量指标。平均寿命：对不可修复产品，是指其失效前的平均工作时间；对可修复产品，是指其相邻两故障间的工作时间，也称平均无故障工作时间（MTBF）。失效率：工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内失效的概率，记λ（t）。其基本单位为菲特（1菲特=10-9/小时）。一般电子产品的失效分布均符合指数分布，其λ（t）为一浴盆曲线

2、。λ（t）的浴盆曲线。λ（t）早期失效偶然失效耗损失效0t浴盆曲线表明产品失效分为三个阶段早期失效：由于设计不完善、制造过程的缺陷、管理不善、检验疏忽等造成的失效。其λ（t）随工作时间的增加而快速下降。偶然失效：产品由于应力条件不可预测的偶然变化造成的失效。其λ（t）＝λ为一恒定值。耗损失效：产品由于老化、磨损、损耗、疲劳等原因而发生的失效。产品的正常使用应处于偶然失效期。可靠性测定试验：为确定产品的可靠性特征量的数值而进行的试验。可靠性验证试验：为确定产品的可靠性特征量是否达到所要求的数值而进行的试验。加

3、速试验：为缩短试验时间，在不改变失效机理的条件下，用加大应力的方法进行的试验。（二）可靠性设计意义：可靠性设计奠定产品可靠性的基础，制造保证产品的可靠性，使用保持产品的可靠性。但制造和使用中许多问题也是设计的内容。要求：可靠性、稳定性、安全性、操作性、维修性和经济型。原则：1）尽量采用经过验证确实能提高可靠性的新技术、新结构、新器件和新工艺。2）尽量简化电路和机械结构。3）尽量减少元器件、连线、接点及接插件数量。4）尽量采用可靠性高的标准电路和结构件。可靠性计算方法：一般电子产品的可靠性模型为串联模型，且一

4、般电子元器件和整机的失效为指数分布。可用“失效代数和法”计算，即系统失效率为各单元电路元器件、结构件、装配及调整等的失效率总和：λs＝ΣNiλi其中λi为系统中第i种的失效率（i=1，2，…，n），Ni为该种的单机用量。则系统可靠性可计算为：MTBFs＝1/(1+α)Dkλs其中α为补偿系数（一般取0.1），D为鉴别比（民用品一般取3），k为环境因子（实验室取0.5~1、室内家用电器1~10、野外地面固定设备3~8、船舶10~18、地面移动设备13~30、飞机50~80）。市场调查总体设计可靠性预计及分配元

5、器件选择及降额热设计漂移设计抗干扰及暂态保护设计环境试验工艺设计安全设计人机系统设计可靠性设计审查及价值分析鉴定试验试生产和试销售可靠性设计程序结构设计一．可靠性预计：从各子系统、部件、元器件的现实可靠性指标来综合预计出系统可能达到的可靠性水平。1．目的：1）发现系统的薄弱环节。2）进行各设计方案的比较。3）作为可靠性分配的根据。2．根据：1）元器件的现场失效率λ：通过整机高温负荷老化、高温、负荷可靠性试验、月早期返修及年累计返修统计数据等求得：λ＝r/mnt（其中r为该元器件的失效数、m为收集的整机台数、

6、n为某元器件的单机用量、t为平均工作时间）2）基本失效率λ0：指正常寿命期间的失效率或在试验室额定条件下试验得到的失效率。通常元器件的λ0为常数（半导体器件的λ0随时间增长而缓慢下降）。二。可靠性分配：当可靠性预计值达不到要求的可靠性指标时，需进行可靠性分配，即将系统的目标可靠性指标合理分配到系统的各组成单元及各元器件。1）由可靠性预计得出预计的失效率λ预计。2）由整机规定的可靠性指标计算出整机允许的总失效率λ允许。3）求出失效率差值λ差＝λ预计－λ允许。并根据各电路单元失效率的比例、重要性及实现的可能性将

7、失效率差值分配到各电路单元和元器件。4）将各电路单元失效率的预计值减去分配的差值求得各电路单元失效率的分配值。例：某产品中电源单元可靠性预计与分配表元器件预计值分配值名称数量λ(10-5/h)nλ(10-5/h)λ(10-5/h)nλ(10-5/h)整流二极管40.5802.3200.0600.240稳压二极管10.1400.1400.0200.020大功率三极管10.7500.7500.1200.120中功率三极管10.6700.6700.1000.100小功率三极管10.5200.5200.0500.0

8、50电源变压器10.0900.0900.0500.050保险丝20.1000.2000.0200.040电解电容器50.0500.2500.0050.025电容器40.0150.0600.0020.008电阻70.0100.0700.0020.014可调电阻10.2700.2700.0500.050电源开关10.2700.2700.0050.005接插件10.0240.0240.0050.005合计5.6340.