有源器件法、元器件計數(shù)法及元器件應(yīng)力分析法等,它們分別適用于不同的設(shè)計階段:當(dāng)產(chǎn)品處于方論證階段時,可用相似設(shè)備法、相似電路法、有源器件法等快速預(yù)計法進(jìn)行可行性預(yù)計,以評價設(shè)計方案的可行性; 當(dāng)產(chǎn)品處于旱期的詳細(xì)設(shè)計階段時,可用元器件計數(shù)法進(jìn)行初步設(shè)計預(yù)計,以了解元器件的初步選擇是否恰當(dāng),并為可靠性分配打下預(yù)計的基礎(chǔ),而當(dāng)產(chǎn)品處于詳細(xì)設(shè)計階段的中期和后期,可用元器件應(yīng)力分析法進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計預(yù)計,以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)或潛在能力,及時改進(jìn)設(shè)計,以期達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。 下面就三種預(yù)計方法作一些簡略的介紹:
(1)有源器件法
所謂有源器件法,即按設(shè)備為完成規(guī)定功能所需的串聯(lián)有源器件的數(shù)目預(yù)計設(shè)備失效的方法。預(yù)計公式為
λs = N* K (11.1)
式中:λs --設(shè)備的預(yù)計失效率;
N--串聯(lián)有源器件的數(shù)目;
K ---各種設(shè)備中每個有源器件的失效率。
(2)元器件計數(shù)法
所謂元器件計數(shù)法就是根據(jù)組成設(shè)備的各類元器件的通用失效率及其使用數(shù)量,來預(yù)計設(shè)備失效率的方法。
(3)元器件應(yīng)力分析法預(yù)計
元器件應(yīng)力分析法預(yù)計是考慮了溫度、電應(yīng)力、環(huán)境條件、元器件選用及電路等情況對元器件失效率的影響,先預(yù)計各個元器件在上述諸因素影響下的失效率,然后再預(yù)計設(shè)備總的失效率的一種方法。除微電子器件外,絕大多數(shù)電子元器件的工作失效率預(yù)計公式為:
λp= λb(πE?πQ……πn)(11. 3)
式中:λp --元器件的工作失效率;
λb --元器件的基本失效率;
πE --環(huán)境修正系數(shù);
πQ --元器件質(zhì)量修正系數(shù);
πn --考慮其它附加影響的修正系數(shù)。
在進(jìn)行應(yīng)力分析法可靠性預(yù)計時,需要對每個元器件給出失效率和各修正系數(shù)的數(shù)值。為此,我國電子產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)交換網(wǎng)編制了我國的《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》,并且已經(jīng)列入軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB299一87,可以作為我國電子設(shè)備可靠性預(yù)計的依據(jù)。進(jìn)行可靠性預(yù)計時,尤其是進(jìn)行應(yīng)力分析法預(yù)計時,要進(jìn)行大量繁雜的計算,最宜于采用計算機輔助分析和計算。 可靠性分配一般分為兩大類,一類是無約束條件,單純從可靠性指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行分配;另一類是有約束條件,即以體積、重量、成本等為約束條件進(jìn)行最優(yōu)化可靠性分配。等分法即是平均分配法,適用于由完全相同的單元電路構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)、分配公式為:
λi= λs/m(11.4)
式中:λi--第i分系統(tǒng)的失效率;
λs--系統(tǒng)的失效率;
m --分系統(tǒng)的數(shù)目。
AGREE分配法是由美國電子設(shè)備可靠性顧問團(tuán)提出的一種分配方法。它考慮了組成系統(tǒng)的每個單元的復(fù)雜度和重要度。這種分配的基本觀點是:越是復(fù)雜的單元越容易失效,分配給它的失效率應(yīng)該大一些。越是重要的單元越不希望它失效,故分配給它的失效率應(yīng)該小一些。亦即分配時每個單元的失效率應(yīng)該是加權(quán)的,加權(quán)因子C應(yīng)該與單元的復(fù)雜度成正比,與單元的重要度成反比,于是AGREE方法的分配公式為:
λi=(ni×T×λs)/(N×Wi×ti) (11.5)
式中:ni--第i單元的元器件數(shù);
N--系統(tǒng)的元器件總數(shù),ni/N表示第i單元的復(fù)雜度;
Wi--第i單元的重要度;
T--系統(tǒng)的任務(wù)周期;
ti--第i單元在任務(wù)周期內(nèi)的工作時間;
λs--系統(tǒng)的失效率。
2.失效模式、效應(yīng)與危害度分析
失效模式、效應(yīng)與危害度分析簡稱FMEC。它是一種廣泛適用于電子、電器以及機械設(shè)備的可靠性評價分析技術(shù)。是通過對所設(shè)計的系統(tǒng)的各組成單元可能發(fā)生的各種失效模式對系統(tǒng)功能的影響及其危害程度的分析,盡早發(fā)現(xiàn)問題、及時采取對策、改進(jìn)設(shè)計,以保證產(chǎn)品的可靠性。
失效模式是指元器件、零部件或產(chǎn)品失效的表現(xiàn)形式。失效模式一般是能被觀察到的一種失效現(xiàn)象。各種失效模式對設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生的后果及其嚴(yán)重程度稱之為效應(yīng)及嚴(yán)酷度。效應(yīng)又分為局部效應(yīng)和最終效應(yīng)。
表11.1列出了常用嚴(yán)酷度等級及其損壞概率。根據(jù)等級及損壞概率,
表11.1
等 級 程 度 損壞概率
IV 可能導(dǎo)致系統(tǒng)功能全部喪失,給系統(tǒng)和周圍環(huán)境造成重大損失, 或(和)造成人身傷亡事故。
III 可能導(dǎo)致系統(tǒng)功能全部喪失,從而給系統(tǒng)和環(huán)境造成重大破壞, 但不造成人身傷亡事故。 0.5
II 導(dǎo)致系統(tǒng)功能下降,但對系統(tǒng)和人不會造成損害事故。 0.1
I 導(dǎo)致系統(tǒng)功能下降,但對系統(tǒng)和環(huán)境不造成損害,對人員無害。