Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ отечественного производства, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ отечественного производства , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Надежность радиоэлектронных устройств.
Значения эксплуатационной интенсивности отказов λЭ большинства групп элементов (компонентов) рассчитываются по математической модели
где λБ – базовая интенсивность отказов элементов данной группы;
Кi – коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов;
m – число учитываемых факторов.
Для отдельных групп сложных электрорадиоизделий (ЭРИ), суммарный поток отказов которых складывается из независимых потоков отказов составных частей ЭРИ (например электромагнитной катушки и контактной системы реле), математическая модель расчета эксплуатационной интенсивности отказов имеет вид
где λБ j – исходная (базовая) интенсивность отказов j-й части изделия, j = 1, …, n; n – количество составных частей изделия;
Кi(j) – коэффициент, учитывающий влияние i-го фактора для j-й части изделия; i = 1, …, m; j =1, …, n;
mj – количество факторов, учитываемых для i-й части изделия.
В формуле (5.2) принято во внимание, что разные части (компоненты) ЭРИ могут иметь различные значения коэффициентов, учитывающих влияние одного и того же фактора, в частности уровень качества изготовления в условиях производства (вид приемки). Например, электромагнитная катушка реле может изготавливаться с уровнем качества, определяемым приемкой «1», на одном предприятии, а контактная система и сборка реле в целом могут выполняться с приемкой «3» на другом предприятии. Конкретная запись моделей для элементов зависит также от конструктивных особенностей элемента и количества задействованных частей (например, контактов в случае коммутационных изделий или соединителей). Индивидуальные (для компонентов) составляющие интенсивности отказов λБ , называемые базовыми интенсивностями отказов, могут быть взяты из справочников или подсчитаны по моделям, приводимым в соответствующих разделах учебного пособия.
В табл. 5.1 приводятся математические модели, рекомендуемые для расчета (прогнозирования) значений λЭ типовых элементов РЭС производства стран СНГ. При систематизации этих моделей в основу были положены справочники по надежности, разработанные в России [11, 12]. Уточнение моделей было сделано на основе анализа и систематизации руководств военных справочников и стандартов США, Франции и Китая [13–15]. Пояснение величин, входящих в математические модели, дается в табл. 5.2.
Таблица 5.1 Математические модели определения значений λЭ для элементов производства стран СНГ
|
Класс (группа) элементов |
Вид математической модели |
Номера формул и таблиц для определения коэффициентов1 |
|
Интегральные микросхемы (типовой электрический режим работы) |
|
(5.3), (5.4), табл. 5.4–5.6 |
|
Интегральные микросхемы, работающие в облегченных электрических режимах |
|
(5.5), (5.3), табл. 5.4–5.6 |
|
Диоды, кроме стабилитронов. Диодные сборки |
|
(5.7), табл. 5.7–5.10 |
|
Стабилитроны |
|
(5.7), табл. 5.7 |
Продолжение табл. 5.1
|
|
Класс (группа) элементов |
Вид математической модели |
Номера формул и таблиц для определения коэффициентов1 |
|||
|
|
Транзисторы биполярные, транзисторные сборки |
|
(5.7), табл. 5.7–5.10 |
|||
|
|
Транзисторы полевые |
|
(5.7), табл.5.7, 5.8 |
|||
|
|
Тиристоры |
|
(5.7), табл. 5.7, 5.9 |
|||
|
|
Диоды СВЧ |
|
– |
|||
|
|
Транзисторы биполярные мощные СВЧ |
|
– |
|||
|
|
Оптоэлектронные элементы (светодиоды, оптопары) |
|
(5.8)–(5.10) |
|||
|
|
Микросхемы оптоэлектронные (типовой электрический режим работы) |
|
– |
|||
|
|
Конденсаторы неполярные, оксидно-электролитические, кроме импульсных |
|
(5.11), табл. 5.11, 5.12 |
|||
|
|
Оксидно-электролитические импульсные |
|
– |
|||
|
|
Резисторы постоянные: металлодиэлектрические
металлизированные, ком- позиционные |
|
(5.12), табл. 5.13–5.15 (КΔ – см. с. 30) |
|||
|
|
Резисторы переменные: проволочные |
|
(5.12),табл.5.13, 5.15 |
|||
|
|
непроволочные |
|
(5.12), табл.5.13, 5.15, 5.16 |
|||
|
|
Терморезисторы |
|
– |
|||
|
|
Элементы коммутации (переключатели, тумблеры, кнопки и т.п.) |
|
(5.13)–(5.14), табл. 5.17 |
|||
|
|
Соединители (разъемы): низкочастотные |
|
(5.15)–(5.17) |
|||
|
|
радиочастотные |
|
(5.15)–(5.19) |
|||
|
|
Индикаторы |
|||||
|
|
полупроводниковые |
|
(5.8) |
|||
|
|
вакуумные люминесцентные |
|
(5.20) |
|||
|
|
другие индикаторы, ЭЛТ, кинескопы и т. п. |
|
– |
|||
|
|
Трансформаторы |
|
(5.21)–(5.24), табл.5.18 |
|||
|
|
Дроссели, катушки индуктивности |
|
(5.25) |
|||
|
|
Реле электромагнитные общего назначения |
|
(5.25)–(5.28), табл. 5.19 |
|||
|
|
Реле и автоматы защиты |
|
(5.25), (5.27), |
|||
|
|
|
табл. 5.19 |
|
|||
Окончание табл. 5.1
|
Класс (группа) элементов |
Вид математической модели |
Номера формул и таблиц для определения коэффициентов1 |
|
Прочие элементы и компоненты |
|
|
|
Резонаторы пьезоэлектрические |
|
(5.29) |
|
Предохранители |
|
(5.30) |
|
Платы со сквозными металлизированными отверстиями (пайки отверстий) |
|
(5.30) |
|
Соединения, в том числе пайкой 2 |
|
(5.30) |
|
Электрические лампочки |
|
– |
|
Кабели, шнуры, монтажные провода |
|
(5.31)–(5.34), табл. 5.20 |
Примечания: 1 Значения коэффициентов КЭ и КП приводятся в табл. 5.22 и 5.23.
2
Модель распространяется на любые соединения (пайки), используемые во всех платах (узлах), кроме соединений (паек) в платах с металлизированными отверстиями. Все виды паек сквозных металлизированных отверстий следует учитывать в модели расчета эксплуатационной интенсивности отказов плат с металлизированными отверстиями.
Таблица 5.2 Пояснения величин (параметров), входящих в математические модели
|
|
Параметр |
Пояснение |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для всех видов элементов |
|||
|
|
λБ |
Базовая интенсивность отказов элементов данной группы (или конкретного типа), отвечающая температуре окружающей среды +25 °С и номинальной электрической нагрузке, т. е. значению коэффициента электрической нагрузки КН = 1 |
||
|
|
КР |
Коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (коэффициента КН) и температуры корпуса элемента |
||
|
|
Кt |
Коэффициент, зависящий от температуры корпуса элемента (компонента) |
||
|
|
КЭ |
Коэффициент эксплуатации, зависящий от жесткости условий эксплуатации РЭУ |
||
|
|
КП |
Коэффициент приемки, учитывающий степень жесткости требований к контролю качества и правила приемки элементов (компонентов РЭУ) в условиях производства |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для интегральных микросхем (ИМС) |
|||
|
|
КИС |
Коэффициент, учитывающий количество элементов в ИМС или бит (для ИМС памяти) |
||
|
|
Ккорп |
Коэффициент, учитывающий тип корпуса |
||
|
|
КV |
Коэффициент, учитывающий напряжение питания для КМОП ИМС |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для полупроводниковых приборов |
|||
|
|
КФ |
Коэффициент, учитывающий функциональный режим работы прибора |
||
|
|
КД |
Коэффициент, зависящий от значения максимально допустимой по ТУ нагрузки по мощности (или току) |
||
|
КU |
Коэффициент, зависящий от отношения рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ (коэффициента нагрузки по напряжению) |
|
||
Окончание табл. 5.2
|
|
Параметр |
Пояснение |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для конденсаторов |
|||
|
|
КС |
Коэффициент, зависящий от значения номинальной емкости |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для резисторов |
|||
|
|
КR |
Коэффициент, зависящий от значения номинального сопротивления |
||
|
|
КМ |
Коэффициент, зависящий от значения номинальной мощности (для металлодиэлектрических резисторов) |
||
|
|
Кдоп |
Коэффициент, зависящий от значения допуска на сопротивление (для металлодиэлектрических резисторов) |
||
|
|
КU |
Коэффициент, зависящий от отношения значения рабочего напряжения Uраб на резисторе к максимально допустимому напряжению по ТУ (UТУ); |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для изделий коммутации и соединителей |
|||
|
|
КК |
Коэффициент, зависящий от количества задействованных контактов |
||
|
|
Кn |
Коэффициент, зависящий от количества сочленений-расчленений n (соединители) |
||
|
|
tп |
Температура перегрева контактов по ТУ при максимальной токовой нагрузке. Используется для выбора коэффициента КК |
||
|
|
КF |
Коэффициент, учитывающий число коммутаций в час |
||
|
|
Б(к.и) |
Базовая интенсивность отказов коммуникационного изделия в целом, 1/ч |
||
|
|
Б(вкл) |
Дополнительная интенсивность отказов, приходящаяся на одно включение при работе коммуникационного изделия в составе РЭУ, 1/вкл. |
||
|
|
L |
Верхний индекс, означающий, что соответствующие величины относятся к электромагнитной катушке реле |
||
|
|
Б(ком) |
Интенсивность отказов реле, приходящаяся на одну коммутацию |
||
|
|
F |
Средняя частота переключений или коммутации изделия в час в РЭУ |
||
|
|
N |
Количество активных контактов (контактирующих точек) |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для печатных плат с металлизированными сквозными отверстиями |
|||
|
|
Б |
Базовая интенсивность отказов межсоединений в зависимости от технологии |
||
|
|
Ксл |
Коэффициент, учитывающий количество слоев n в плате |
||
|
|
N1 |
Количество сквозных отверстий, пропаянных способом «пайка волной» |
||
|
|
N2 |
Количество сквозных отверстий, пропаянных ручным способом |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для шнуров, кабелей, монтажных проводов |
|||
|
|
L |
Длина кабельного изделия в РЭУ, м |
||
|
|
КТ |
Коэффициент, зависящий от рабочей температуры, материала, конструкции изоляции и оболочки |
||
|
|
Б |
Базовая интенсивность отказов кабельных изделий при температуре +25 ºС, 1/ч ∙ м (табл. 5.3) |
||
|
|
Составляющие, входящие в модели для соединений |
|||
|
Б |
Базовая интенсивность отказов соединения (табл. 5.3) |
|
||
Коэффициент приемки КП корректирует справочные данные о безотказности с учетом уровня качества изготовления используемых элементов (компонентов). Корректировка выполняется относительно того уровня, для которого приводятся справочные данные об интенсивности отказов элемента. В качестве такого уровня качества в справочниках, разрабатываемых Министерством обороны бывшего СССР, а затем России выбрана приемка «5» – общее военное применение (ОВП, ВП) [16].
В табл. 5.3 приводятся базовые интенсивности отказов (λБ ) групп элементов (компонентов) РЭС, соответствующие приемке «5» (приемке ОВП), для которой коэффициент приемки КП = 1,0. Пересчет значений λБ применительно к другим видам приемки выполняется с использованием значений КП, приведенных в подразд. 5.13.
Таблица 5.3
Базовые интенсивности отказов групп элементов и компонентов РЭС
|
Группа элементов |
λБ , 10– 6 1/ч |
|
1. Интегральные микросхемы (ИМС) |
|
|
Полупроводниковые цифровые: логические, арифметические, микропроцессоры и микропроцессорные комплекты, регистры сдвига и др. оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, ППЗУ, РПЗУ) |
0,023 0,030 0,018 |
|
Полупроводниковые аналоговые |
0,028 |
|
Гибридные ИМС |
0,043 |
|
2. Полупроводниковые приборы (ППП) |
|
|
Диоды выпрямительные |
0,091 |
|
Столбы (мосты) выпрямительные |
0,21 |
|
Диоды импульсные |
0,025 |
|
Варикапы подстроечные |
0,022 |
|
Стабилитроны |
0,0041 |
|
Транзисторы биполярные кремниевые, кроме СВЧ |
0,044 |
|
Транзисторы полевые: кремниевые арсенидогаллиевые |
0,065 0,578 |
|
Тиристоры кремниевые |
0,2 |
|
Диоды СВЧ: кремниевые (кроме умножительных и настроечных) кремниевые умножительные и настроечные арсенидогаллиевые |
0,162 1,61 0,21 |
|
Транзисторы СВЧ малой и средней мощности |
0,064 |
|
Транзисторы СВЧ большой мощности |
0,18 |
|
3. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы |
|
|
Фотодиоды на основе кремния |
0,185 |
|
Фототранзисторы |
0,15 |
|
Фоторезисторы на основе PbS |
1,8 |
|
Диоды излучающие инфракрасного и видимого диапазона (светодиоды) |
0,034 |
|
Оптопары диодные, транзисторные |
0,051 |
|
Оптопары тиристорные, резисторные, микросхемы оптоэлектронные |
0,19 |
Продолжение табл. 5.3
|
|
Группа элементов |
λБ , 10–6 1/ч |
||
|
|
4. Знакосинтезирующие индикаторы |
|
||
|
|
Индикаторы полупроводниковые 1: буквенно-цифровые дисплеи с диодной матрицей |
0,42 0,21 |
||
|
|
Индикаторы вакуумные люминесцентные: цифровые буквенно-цифровые Индикаторы вакуумные накаливаемые цифровые Индикаторы газоразрядные: цифровые буквенно-цифровые Индикаторы жидкокристаллические цифровые многоразрядные |
0,83 0,69 0,31
0,79 2,25 0,88 |
||
|
|
5. Конденсаторы |
|
||
|
|
слюдяные керамические бумажные и металлобумажные с органическим синтетическим диэлектриком электролитические алюминиевые |
0,04 0,022 0,019 0,028 0,173 |
||
|
|
6. Резисторы |
|
||
|
|
Резисторы постоянные непроволочные: металлодиэлектрические, металлизированные композиционные Резисторы переменные: непроволочные проволочные Терморезисторы |
0,044 0,034
0,179 0,183 0,007 |
||
|
|
7. Элементы коммутации 2 |
|
||
|
|
Переключатели галетные Тумблеры Кнопки, кнопочные переключатели Микропереключатели Переключатели на базе герконов Контакты магнитоуправляемые: замыкающего типа переключающего типа |
0,058 / 0,0027 (1/вкл.) 0,1 / 0,0064 (1/вкл.) 0,16 / 0,009 (1/вкл.) 0,045/0,0019 (1/вкл.) 0,13 / 0,005 (1/вкл.)
0,0007 (1/сраб.) 0,018 (1/сраб.) |
||
|
|
8. Соединители (разъемы): |
|
||
|
|
низкочастотные прямоугольные для печатного монтажа низкочастотные для объемного монтажа радиочастотные с полиэтиленовой изоляцией |
0,0041 0,0104 0,015 |
||
|
|
10. Прочие элементы и компоненты |
|||
продолжение следует...
Часть 1 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ отечественного производства
Часть 2 5.2. Интегральные микросхемы - 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
Часть 3 5.9. Знакосинтезирующие индикаторы - 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
Часть 4 - 5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ отечественного производства
, где Рраб – рабочая мощность, Вт; R – сопротивление, Ом
Комментарии
Оставить комментарий
Надежность радиоэлектронных устройств
Термины: Надежность радиоэлектронных устройств