2022年电路可靠性设计方案与元器件选型.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电路牢靠性设计与元器件选型1、电子牢靠性设计原就电子牢靠性的设计原就包括：RAMS定义与评判指标、电子设备牢靠性模型、系统失效率的影响要素、电子产品牢靠性指标、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,设计原就就是肯定正确的废话,谁都会说,谁都不会 用；通俗的翻译出来就是设计原就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,钱学森老人的宏大众所周知吧？但他的水平和优势是什么？电子、机械、软件、测试、治理？都不是,是系统方法. 论和工程运算；当我们要决策一个电路

2、的器件选型的时候,假如有一个基本公式,直接告知了我们应当重 视哪个指标,器件选型和电路设计仍是一件难事吗？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？仍是用一根 14A 的电缆好呢？通过牢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,仍是用运放好呢？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,名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 德国的电机和日本的风扇,世纪后的今日仍旧能正常工作,令人艳 羡不已；系统失效率的影响要素可以告知您这个结果的答案,放在 今日

3、,德国、日本和我们一样,也造不出耐一个世纪的电机和风 扇；电子牢靠性要想提升,应当从哪些详细问题点下手呢？这些都是系统方法 . 论和工程运算可以帮忙解决的问题,钱老走了,他的聪明和思维需要有人连续传承下去,我能做的是传播钱老的思 想,期望有更多的人参加进来,更广泛的懂得和应用；2、电路牢靠性设计规范 电路牢靠性设计规范包括降额设计（降额参数和降额因子）、热设 计（热设计运算、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、设计准就）、可 修理性设计（可修理性等级、评估内容、设计方法）电路牢

4、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爱护,保证优 生；这些都是各前人多年体会的总结,根据这些详细的设计方法去 做了,产品的牢靠性隐患就会被排除了；比如热设计,根据热功率密度、热流密度的运算确定下来的散热方 法,您就不必担忧散热不够了；根据热阻和结温的运算方法,选定 了风扇和散热片,只要有足够的余量,也不必担忧自己是“ 盲人骑 瞎马,夜半临深池” 了；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - PCB的接地,这个似乎最简洁又最复杂的问题,究竟有没有一种放 之四海而皆准的

5、接地思路,让我们只有喜悦不再忧呢,答案是“ 有” ；可用性似乎对我们没太大影响,就似乎我们去面试一样,影响我们 面试成败的似乎是学历证书、工作体会等,但门牙上的韭菜叶子,会不会导致失败？按键的颜色、大小、按下去的手感和力度、键的 外形、键的布局,显示的内容、显示的方法、显示的角度、显示的 大小,跟门牙的洁净程度有何区分？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,剩下的就是外观的精妙了；特别是新用 户,外观更是打算购买与否的第一要素；高校里追女生,都是首选 好看的吧？可修理性可就直接打算了金钱的花费,可修理性分三 . 级,现

6、场级、办事处级、总部级,不同的级别,修理工具的价值、配套工具的多 少、修理人员的水平、修理人员的人数、配件的充裕程度都是不一 样的,试想一下,定义为“ 现场级” 的修理等级,却有一个需要 3 个人才可以搬动下来的盖子,修理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、规律分析仪、示波器等高档仪 器才可以修理,修理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、牢靠性测试 牢靠性测试包括标准符合性测试、边缘极限条件测试、容错性测名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试、HALT

7、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,都想做好牢靠性设计,但普遍反映两点难 题：一是缺乏体会,二是在家里测不出问题,到现场就有问题；缺乏体会的问题可以通过其次部分的方法解决,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；但须留意,许多测试是具有肯定程度破坏性的,需要分析 下,经受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就、系列元器件的分类、特性、选 型指标、牢靠性应用留意

8、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）、数字IC、爱护器件（保险丝、磁环磁珠、压敏电阻、TVS管）、电源模块等；女孩子流行着一个口号,“ 干得好不如嫁得好” ,虽然网上正反双 方论战猛烈,但一个事实谁也不能否认,女孩子最终的结局仍真就 是嫁得好比干得好的比例高的多得多；干得好是电路设计得好,嫁 得好是器件选型选得好；同样是电容,钽电解和铝电解的区分、电 解和瓷片的区分,线绕电阻和膜式电阻的区分,数字 IC 重点关注哪 几个指标,爱护器件的挑选指标依据什么,谁都知道,保镖

9、警卫变名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 质可就惨了；我们就象厨师,我们不管种菜,但我们炒出来的菜的味道是要受 菜、水、肥、气候等的影响的,不然就不会显现茅台镇的茅台、山 西的汾酒、梅雨季节的臭豆腐等专属品了；同理,器件的制造工艺 和其制造工艺所引出的器件特性都是需要我们明白并在应用中加以 规避的；比如线绕电阻的电感量大、纸介电容的漏电流大、电容的 ESR值对电路设计的影响、瓷片电容的耐温变率和耐震惊的水平 低、 TVS 耐浪涌电流小但反应时间快,磁环的成效取决于材料和装 配,耐振动差等等；5、元器件失效机理与分析方法

10、 元器件失效机理和分析方法包括常见的失效机理、分析方法和工 具；以上内容全都是如何防止电路工作不正常和防止器件坏,但智者千 虑难免一失,一旦坏了,千万不要敬而远之,而应当如获至宝；开 车的人都知道,哪里最能练出驾驶水平？高速大路不行,只有闹市 和不良路况的时候；社会的进展就是一个发觉问题解决问题的过 程,显现问题不行怕,但频繁显现同一类问题是特别可怕的；器件失效的分析是基于一个基本的改进手段,“ 基于失效机理的预 防措施” ；问题发觉了,把引起问题的要素规避了,形成了规范,大家以后设计都遵守了,问题自然不会再现了；比如, ESD的防护,许多公司都在做,做的方法包括加湿,但加湿名师归纳总结 可能

11、会带来MSD的问题,假如通过I/V曲线测试,发觉波峰焊载流第 5 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 焊后显现器件某些管脚对VCC、GND开路,那就要考虑MSD问题了,解决方法就是在焊接前加热几个小时,将潮气散发出去；比如器件烧坏了,要检测一下是哪个管脚坏掉了,及坏掉的现象是什么,通过万用表、I/V曲线图示仪、示波器,高级点的外协找X射线透视下,判定出失效的机理,并顺藤摸瓜,找到那块与该管脚 关联的电路,分析电路和工厂内的工艺过程,找到引起该失效机理 的点并改进之；6、电路牢靠性设计微观治理方法 提升牢靠性的微观治理方法很简洁,包括了三部分

12、：软件工具、AAR、checklist；按道理说,技术性内容不应当掺杂治理,但事实上治理是可以促进 技术的,比如,公司里有人已经把握了某个学问点,但别人不知道 他会,治理上的措施可以将他知道的激发出来,并指导别人的设计 实践,这样就相当于用非技术手段解决了技术问题；这部分的方法主要是针对开展牢靠性工作的几个障碍实施的；障碍 一是人简洁犯懒,自己觉得差不多,找到指导性文件资料的代价有 点大,觉得差不多就自顾自设计去了,软件工具的作用是降低技术 沟通障碍；障碍二是技术水平体会不够,那就开展 After Action Review（行动后反思）,将每次发生的问题的起因、现象、改进方 法等都总结出来,并通过软件工具共享之,我们始终在努力,每天 都在提高,没体会又何惧,成长得快也是解决技术体会的手段；障 碍三是一个人某一刻能想到的问题是会受限的,让一个高手评审某名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个设计,他评审时的状态会让他遗漏内容,checklist比较系统,既可以用于设计师自查,也可以用于评审专家参考,防止遗漏,既是低水平者很好的学习材料,又是高水平者的参考；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页