硬件系统的可靠性设计(7)

详细讲解了在硬件系统设计过程中,如何进行可靠行的设计。系统的可靠性是由多种因素决定的,影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。可靠性的高低涉及产品活动的方方面面,包括元器件采购、检验、设备设计、生产、工程安装、维护等各个环节。

图xxx 并联结构模型

若系统中有n个部件，构成并联结构，则系统的可靠度为：

i＝1，2，…，n

系统的平均无故障时间为：

下图是n个相同单元并联构成的系统的可靠度与每个单元的可靠度间的关系曲线，由此可知，随着并联单元数的增加，系统的可靠度随之增大。

详细讲解了在硬件系统设计过程中,如何进行可靠行的设计。系统的可靠性是由多种因素决定的,影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。可靠性的高低涉及产品活动的方方面面,包括元器件采购、检验、设备设计、生产、工程安装、维护等各个环节。

2.3 混合系统

混联结构是由若干并联和串联结构组合的混合系统，这种系统在实际应用中用的较多。例如估算如下图所示系统的可靠度，通常先将并联部分估算好，然后再对整个系统按串联模型进行计算。

图xxxx 混联结构模型

而估算如下图所示系统的可靠度，则先将串联部分估算好，然后再对整个系统按并联模型进行计算。

详细讲解了在硬件系统设计过程中,如何进行可靠行的设计。系统的可靠性是由多种因素决定的,影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。可靠性的高低涉及产品活动的方方面面,包括元器件采购、检验、设备设计、生产、工程安装、维护等各个环节。

图xxxx 混联结构模型

2.4 提高可靠性的方法

提高系统可靠性的途径有两个：错误避免和容错设计。

错误避免即通过使用更高质量、更高可靠性的元器件、部件来提高系统的可靠性，其实现成本比容错设计低。

容错设计主要是通过部件的冗余来实现，即通过增加设计的复杂性，增加冗余单元，同时也就增加成本的方法达到提高系统的可靠性。

3 可靠性设计方法

3.1 元器件

元件、器件是构成系统的基本部件，元器件的性能与可靠性是系统整体性能与可靠性的基础。降低电子元器件的故障率是由其生产厂家来保证的。作为设计与使用者，主要是保证所选用的元器件的质量或可靠性指标满足设计的要求。

把握元器件的选型、购买、运输、储存

元器件的质量主要由生产厂家的技术、工艺以及质量管理体系保证。应选用有质量信誉的厂家的产品，一旦选定，不应轻易更换，尽量避免在同一台设备中使用不同厂家的同一型号的元器件。

元器件的运输、储存要按相关要求进行，对于存放时间较长的元器件，在使用前需要仔细检测。

详细讲解了在硬件系统设计过程中,如何进行可靠行的设计。系统的可靠性是由多种因素决定的,影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰,以及系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。可靠性的高低涉及产品活动的方方面面,包括元器件采购、检验、设备设计、生产、工程安装、维护等各个环节。

老化、筛选、测试

元器件的老化测试一般在生产前进行，在此阶段淘汰那些质量不佳的产 品。老化处理的时间长短与所用元件量、型号、可靠性要求有关，一般为24小时或48小时。老化时所施加的电气应力（电压或电流等）应等于或略高于额定值，常选取额定值的110％～120％。老化后淘汰那些功耗偏大、性能指标明显变化或不稳定的元器件。

3.2 降额设计

降额设计是使电子元器件的工作应力适当低于其规定的额定值，从而达到降低基本故障率，保证系统可靠性的目的。降额设计是电子产品可靠性设计中的最常用的方法。

不同的电子元器件所要考虑的应力因素是不一样的，有的是电压，有的是电流，有的是温度，有的是频率，有的是振动等等。

对电容的耐压及频率特性，电阻的功率，电感的电流及频率特性，二极管、三极管、可控硅、运放、驱动器、门电路等器件的结电流、结温或扇出系数，电源的开关和主供电源线缆的耐电压/电流和耐温性能，信号线缆的频率特性，还有散热器、接插件、模块电源等器件的使用要求进行降额设计。 通常，根据降额幅度的大小可分为一、二、三级降额，一级降额（(实际承受应力)/(器件额定应力) < 50%的降额）在技术设计上最容易实现，降额的效果也最好，但存在成本过高的问题；二级降额（70%左右的降额）在技术设计上也比较容易实现，降额的效果也很好，并且成本适中；三级降额在技术实现上要仔细推敲，必要时要通过系统设计采取一些补偿措施，才能保证降额效果的实现， …… 此处隐藏：38字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……