第四章 可靠性设计(1,2,3_4_5节)课件.pptVIP

第四章 可靠性设计 第一节 概述 第二节 元器件的选择与降额设计 第三节 电路的简化设计 第四节 容差与漂移设计 第五节 电磁兼容性设计 第六节 热设计 第五章 概率设计工程方法 概率设计工程方法的应用— 结构可靠性分析的工程方法 第一节 概述 2、可靠性设计的基本内容 （1）建立可靠性模型 （2）进行各种可靠性分析 诸如故障模式影响及危害度分析、故障树分析、热分析、容差分析等，以发现和确定薄弱环节，在发现了隐患后通过改进设计，从而消除隐患和薄弱环节。 （3）采取各种有效的可靠性设计方法 如制定和贯彻可靠性设计准则、降额设计、冗余设计、简化设计、热设计、耐环境设计等，并把这些可靠性设计方法和产品的性能设计工作结合起来，减少产品故障的发生，最终实现可靠性的要求 3、设计准则 （3）热设计准则 （4）电子元器件的选择准则 （5）降额设计准则 （6）电磁兼容性设计准则 （7）容差设计准则 （8）性能稳定性设计准则 第二节 元器件的选择与降额设计 元器件等级分类 从质量等级分为 特军品、普军品和民用品； 各级中有不同要求； 考虑一种平衡和适应 局部高、整体低； 费用高，效率低； 二、降额设计 （5）元件降额方法选择 电阻降低功率；电容降低工作电压；半导体降低工作功率，数字电路降低周围环境和电负荷。 （6）电子元件降额设计方案 降额系数有电流、电压和功率降额系数。 降额幅度越大，寿命越长。但重量、体积和成本增加。有时反而不利影响，因而存在一个优化问题 二、降额设计 元件降额要求 第三节 电路的简化设计 一、简化设计的条件 起因：电路可靠性同电路的复杂程度有关，电路越复杂、电路失效概率大，可靠性降低。 目的：减少元器件的数量。 原则：在保证原有规定条件下，完成电路性能前提下简化。 二、途径（3种） 1 、模拟电路简化：包括采用成熟电路和简单电路 2、数字逻辑电路的简化 利用布尔代数方法简化逻辑电路； 3、采用集成电路 减少元器件的数量、连线、焊接点，显著减少电路的失效率。 第四节 容差与漂移设计 现象：产品在长时间工作，受自身和外界条件的影响，元件出现疲劳现象其结果，元器件完成功能的能力出现偏差。参数漂移超出范围，漂移性失效。 主要原因 （1）元件本身有一定公差；1000＋（－）5％； （2）环境条件变化（温度、振动、材质变异等），参数出现漂移。 应对措施：选择质量较好元件，元器件设计采用可靠性技术—容差设计 第四节 容差与漂移设计 一、均方根偏差设计法 思想要点 系统性能取决于元器件（部件）的参数变化，这些参数是随机变量X，那整机性能参数Y也是随机变量。 一、均方根偏差设计法 一、均方根偏差设计法 考虑时间t的影响，均值和标准差发生变化 设计方法如下 放大器电路图 三、蒙特卡洛法 第五节 电磁兼容性设计 两种途径 1、电子设备内部电和磁互相兼顾和相容； 2、电子设备同环境电和磁互相兼顾和相容。 设计结果：是采取一些措施，提高元件设备在电磁环境中的适应性 一、电磁干扰模型（表现的几种形式） 电磁干扰的来源： 外部环境：雷电、宇宙、太阳黑子、无线电通信设备（卫星、雷达、导航等）；高压强电设备；电力机械等 武汉空难事故：2000.6.22-死亡49人 原因：雷电、大雨 第五节 电磁兼容性设计 内部环境：电源、电容、电阻、继电器等 1、静电感应耦合： 产生的静电感应电压Es 一、电磁干扰模型 K的大小同信号传输线的安排方式有关 不胶合K=1; 胶合 K=0.1 胶合有接地屏蔽 K=0.01 2、电磁感应耦合 原因：交变磁场产生交变电势（电机、变压器等） 对信号线产生感应电势 2、电磁感应耦合 3、共阻抗耦合 原因：两个电路具有共同阻抗，使得电路的电流在另一个电路上产生干扰电压 感应电压 二、屏蔽设计 设计思想：采取措施消除或减小电磁干扰—即需要屏蔽设计 屏蔽设计途径： 一是保护、密封信号体； 二是内部线路接地设计 二、屏蔽设计 屏蔽类型 1、静电屏蔽： 手段：用导电良好的材料将信号源包裹； 二、屏蔽设计 影响静电屏蔽效果的因素 （设计的出发点） 接地电阻； 接地点部位； 屏蔽的形状； 设计要求 屏蔽体与地间地接触电阻越小越好； 低电平部位好与高电平； 壳体好与平板，密封好与开窗孔 二、屏蔽设计 2、电磁屏蔽、磁屏蔽 三、接地设计 目的：一是安全，接大地，二是使信号电压有一个基准电压。 信号接地方式有两种 1、一点接地 2、多电接地 四、抑止干扰的一些方法 1、滤波器 2、隔离与浮置 二、最坏情况设计 思想要点：按元器件性能参数可能出现的极限来设计电路。最坏条件求出参数变化在允许范围，则确保万无一失。 缺