电路稳定性设计的十个误区,你都了解吗?

云脑智库 2021-05-10 00:00


电路设计不仅有很多技巧,同样也存在很多误区。本文将介绍电路稳定性设计当中的十个误区。



误区1

产品故障=产品不可靠


产品出现问题,有时候并不是研发的问题。曾经有案例,面向国内中等以上发达地区的设备,因为在国内用的不错,所以出口到了哥伦比亚,但在那里频频故障,原因就在于中国大陆中等以上发达地区的海拔都比较低,所以高海拔地区,设备的气密性受到了挑战,设备内外压差增大泄露率增加。


项目立项时只考虑了低海拔,所以人家的设计是没问题的,您老总就这样要求的嘛,谁决策了拿这个型号出口哥伦比亚,他才是罪魁祸首。如果管研发的老总参与决策而没提出反对意见,他简直就是最大的罪人,毕竟销售的高管决策不懂技术还是可以原谅的,技术副总的错误则是无能。


产品可靠性是“规定的时间、规定的条件下,完成规定功能的能力”。读者一定细细品味这个定义,格物致知,看看谁在格这个定义的时候能达到更多的致知。使用现场的条件常常超过了规定的条件,而这个超出很大可能是隐含的。



误区2

过渡过程=稳态过程


在企业里做技术工作,我们常遇到一种现象,在厂子里产品一点问题也不出现,到了用户现场,就频频遭遇故障。还有一种现象,在开关机时或电网波动的应用场合,设备的故障率偏高。作为一个常见现象,不知是否有过关于此的更深入思考。这里面涉及到了一个技术思维方法论的关键性概念 —— 过渡过程。




任何事物都有稳态和动态两种情况,在事物从一个稳态跳变到另一个稳态的过程中,并不是一下子跳变完成的,如(图1),而是都要经历一个变化的过程,这个道理谁都理解,说时迟那时快的电光石火之间,那也是需要时间的。这个过程就是过渡过程,那么这个过渡过程的变化状态是什么样的呢?其过程波形如(图2)。


学过《自动控制原理》的读者会觉得这个波形有点面熟,对了,它就是二阶系统的阶跃响应曲线,在这条曲线里,上升时间tr和超调量δ是一对矛盾,tr越小,则δ越大,反之,tr越大,则δ越小。



误区3

降额很容易做到,没啥问题


降额谁都会,如画画,谁都会,但不是谁都能靠画画生存。这里仅作一简单总结:


  • 同功能、但不同工艺的器件降额系数不同;
  • 可调器件和定值器件降额系数不同;
  • 负载不同,降额系数不同;
  • 同规格导线在多匝和单匝应用时降额系数不同;
  • 部分参数不可降额;
  • 结温降额不可遗漏。


误区4

Ta,器件可放心使用


器件损坏为何常被称之为“烧”?原因就是器件失效大都是热失效,具体注意事项有:器件环境温度≠整机环境温度,器件环境受到机箱内其他器件散热的影响,一般器件环境温度比整机环境温度要高。



误区5

电子可靠性跟机械、软件专业无关


安装、布线、布局、喷涂的处理都会影响电气性能;电磁兼容、虚焊、散热、振动噪声、腐蚀、接地都和结构有关;软件的防错、判错、纠错、容错处理措施可避免机械和电子缺陷问题。



误区6

简单器件Datasheet有没有无所谓


做设计时一定要拿到所有器件的Datasheet,然后阅读其上的所有图形图表和参数,最后是在设计上和这些曲线建立联系。如二极管的V-I特性曲线,设计时需要谨慎确认该器件在我们电路中的静态工作点。



误区7

可维修性跟我无关


电子产品可靠性的目的是什么?是赚钱。赚钱靠什么?开源和节流。开源难,节流易,不要总想着从材料费上省,材料费省了,维修费高了,从早死换成了晚死,早晚还是死,何必呢?莫不如早死早托生。最好的方式就是重视可维修性,省掉这部分费用。这是货真价实的利润。



误区8

制程控制不好是没有好的工艺人员


制程控制不好不仅仅是工艺人员的问题,这是一条价值链的建设过程。设计工程师对器件的要求、采购工程师的厂家选择、检验环节的控制内容以及设计上对器件关键指标的部分。


检测方法不应引入元器件的失效机理和损伤、装配环节也不应引入损伤(波峰焊炉温控制,手工焊接台面的防静电处理等)、出厂检验环节应该检查器件参数漂移可能会导致产品故障的部分内容、维修环节不应引入失效。


由上可以看出,出现问题哪是区区两位工艺工程师能保证得了的。所以总结出具体的做法是建立一致性,一致性的前提是设计人员提供充分、有主次的技术信息,工艺仅仅是依据设计图纸和设计文件来保障制造可靠性无限逼近于设计可靠性。



误区9

MTBF与单台机器的故障率的关系


MTBF是宏观、统计的概念,单台机器故障是微观、具体的概念。客户最喜欢问一个问题“你这个产品的MTBF值是10000小时,那我买你的这一台是不是10000h内就不会出现问题?”这是一个关公战秦琼谁更厉害的概念,让我说他俩的换算关系,您先告诉我是1km大还是1kg大?



误区10

加强测试就可解决可靠性问题



此问题既然能名列十大误区之一,其定义自然是错误的。总结有三:


  • 有些问题通过模拟测试实验根本测不出来;

  • 测试手段=工程计算+规范审查+模拟试验+电子仿真;

  • 通过温度加强试验的结果计算不出对应的低温工作时间


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