电路可靠性设计方案与元器件选型.docx

电路可靠性设计与元器件选型 1、电子可靠性设计原则 电子可靠性的设计原则包括：RAMS定义与评价指标、电子设备可靠 性模型、系统失效率的影响要素、电子产品可靠性指标、工作环境 条件的确定、系统设计与微观设计、过程审查与测试、设计规范与 技术标准。 有人说了，设计原则就是绝对正确的废话，谁都会说，谁都不会 用。通俗的翻译出来就是设计原则很难和实际设计建立直接的影响 和联系。 这一段主要是方法.论，关于技术的方法.论，钱学森老人的伟大众 所周知吧？但他的水平和优势是什么？电子、机械、软件、测试、 管理？都不是，是系统方法.论和工程计算。当我们要决策一个电路 的器件选型的时候，如果有一个基本公式，直接告诉了我们应该重 视哪个指标，器件选型和电路设计还是一件难事吗？ 举个例子，一个插座电缆，上面要通过 10A的电流，是用2根8A的 导线并联分流好呢？还是用一根 14A的电缆好呢？通过可靠性模型 可以轻松得到答案。 驱动一个发光管，是用三极管好呢，还是用运放好呢？ 前段时间去青岛，参观了青啤的啤酒博物馆，看到了一个世纪前， 德国的电机和日本的风扇，世纪后的今天仍然能正常工作，令人艳 羡不已。系统失效率的影响要素可以告诉您这个结果的答案，放在 今天，德国、日本和我们一样，也造不出耐一个世纪的电机和风 扇。 电子可靠性要想提升，应该从哪些具体问题点下手呢？ 这些都是系统方法.论和工程计算可以帮助解决的问题，钱老走了, 他的智慧和思维需要有人继续传承下去，我能做的是传播钱老的思 想，希望有更多的人参与进来，更广泛的理解和应用。 2、电路可靠性设计规范 电路可靠性设计规范包括降额设计（降额参数和降额因子）、热设 计（热设计计算、热设计测试、热器件选型）、电路安全性设计规 范、EMC设计、PCB设计（布局布线、接地、阻抗匹配、加工工 艺）、可用性设计（可用性要素、用户操作分析、设计准则）、可 维修性设计（可维修性等级、评估内容、设计方法） 电路可靠性设计规范的一个核心思想是监控过程，而不是监控结 果，举个最通俗的比方是，设计规范是怀孕过程的维护，保证优 生。这些都是各前人多年经验的总结，按照这些具体的设计方法去 做了，产品的可靠性隐患就会被排除了。 比如热设计，按照热功率密度、热流密度的计算确定下来的散热方 法，您就不必担心散热不够了；按照热阻和结温的计算方法，选定 了风扇和散热片，只要有足够的余量，也不必担心自己是“盲人骑 瞎马，夜半临深池”了。 PCB的接地，这个似乎最简单又最复杂的问题，到底有没有一种放 之四海而皆准的接地思路，让我们只有欢喜不再忧呢，答案是 有。 可用性好像对我们没太大影响，就好像我们去面试一样，影响我们 面试成败的似乎是学历证书、工作经验等，但门牙上的韭菜叶子， 会不会导致失败？按键的色彩、大小、按下去的手感和力度、键的 形状、键的布局，显示的内容、显示的方法、显示的角度、显示的 大小，跟门牙的干净程度有何区别？对于用户，有一个最通俗的说 法：“界面即系统”。用户不晓得那么高深的理论和内部构造，内 部的东西只要保证好用，剩下的就是外观的美妙了。尤其是新用 户，外观更是决定购买与否的第一要素。大学里追女生，都是首选 好看的吧？ 可维修性可就直接决定了金钱的花费，可维修性分三 .级，现场级、 办事处级、总部级，不同的级别，维修工具的价值、配套工具的多 少、维修人员的水平、维修人员的人数、配件的充裕程度都是不一 样的，试想一下，定义为“现场级”的维修等级，却有一个需要 3 个人才可以搬动下来的盖子，维修人员几人一组搭伴出差？定义为 “办事处级”，却需要配备频谱仪、逻辑分析仪、示波器等高档仪 器才可以维修，维修工具的成本将为几何？更遑论需要配套的诸多 设施如水、电、气、其他设备了。 3、可靠性测试 可靠性测试包括标准符合性测试、边缘极限条件测试、容错性测 试、HALT测试、破坏性测试、隐含条件测试、接口条件测试 和诸多技术人员沟通，都想做好可靠性设计，但普遍反映两点难 题：一是缺乏经验，二是在家里测不出问题，到现场就有问题。 缺乏经验的问题可以通过第二部分的方法解决，测试问题的解决就 是通过本节了。测试的核心点是测试用例的设计，集中在两部分， 一部分是尽量去模拟用户现场的最恶劣应用条件，一部分是针对可 能的失效机理，人为增加破坏因素，激发出问题，找到薄弱点并改 进之。但须注意，很多测试是具有一定程度破坏性的，需要分析 下，经历过破坏性测试的机器是绝不能出厂应用的。 4、元器件选型 元器件选型包括了选型的基本原则、系列元器件的分类、特性、选 型指标、可靠性应用注意事项等，包括电容、电阻、二极管三极 管、接插件、晶振、电控光学器件（光耦、 LED、AD/DA及运放、 电控机械动作器件、能量转换器件（开关电源、电源变换芯片、变 压器）