Основные положения расчета надежности функционального узла печатной платы

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКIВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ

РАДIОЕЛЕКТРОНIКИ Кафедра РЕС КОНТРОЛЬНА РОБОТА з дисципліни

«СИСтеми зв’язку»

Виконав: Перевірив:

ст. гр. ТЗТ доц. каф.

Харків 2010

Основные положения расчета надежности функционального узла печатной платы

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого промежутка времени. Надежность так же можно определить как физическое свойство изделия, которое зависит от количества и от качества входящих в него элементов, а так же от условий эксплуатации. Надежность характеризуется отказом.

Отказ — нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и внезапные.

Постепенный отказ — вызывается в постепенном изменении параметров элементов схемы и конструкции.

Внезапный отказ — проявляется в виде скачкообразного изменения параметров радиоэлементов (РЭ).

Все изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

В работе изделия существуют 3 периода.

1 — период приработки, характеризуется приработочными отказами.

2 — период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.

3 — период износа — внезапные и износовые отказы.

Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.

Качественные:

— безотказность — свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени или некоторой наработки

— ремонтопригодность — свойство изделия, приспособленность к :

предупреждению возможных причин возникновения отказа обнаружению причин возникшего отказа или повреждения устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания

— долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно)

— сохраняемость — сохранение работоспособности при хранении и транспортировке.

— вероятность безотказной работы:

— изд*t Р = e, (1)

где е — основание натурального логарифма;

сх — интенсивность отказа схемы;

t — заданное время работы схемы.- средняя наработка на отказ:

Тср. = 1/сх, (2)

— интенсивность отказа схемы:

изд. = nR + nC + … + платы + пайки, (3)

где n — интенсивность отказов всех элементов данной группы;

платы — интенсивность отказов печатной платы;

пайки — интенсивность отказа всех паек.

Надежность элементов функционального модуля является одним из факторов, существенно влияющих на интенсивность отказа изделия в целом. Интенсивность отказов элементов зависит от конструкции, качества изготовления, от условий эксплуатации и от электрических нагрузок в схеме.

Коэффициент нагрузки:

— для транзисторов

K=Pc/Pc max, (4)

где Рс — фактическая мощность, рассеиваемая на коллекторе, Рс max — максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе.

— для диодов

K=I/Imax, (5)

где I — фактически выпрямленный ток,

Imax — максимально допустимый выпрямленный ток.

— для конденсаторов

K=U/Uн, (6)

где U — фактическое напряжение,

Uн — номинальное напряжение конденсатора.

— для резисторов, трансформаторов и микросхем

К=Р/Рн, (7)

где Р — фактическая мощность рассеивания на радиокомпоненте, Рн — номинальная мощность.

При увеличении коэффициента нагрузки, интенсивность отказа увеличивается. Интенсивность отказа увеличивается так же, если радиокомпонент эксплуатируется в более жестких условиях: с повышенной температурой окружающего воздуха и влажности, увеличенных вибрациях, ударах и т. д.

В настоящее время наиболее изучено влияние на надежность коэффициента нагрузки и температуры.

Интенсивность отказов при заданном значении температуры окружающей среды и нагрузки определяется по формуле:

=о*. (8)

Интенсивность отказов изделия:

изд. = nR + nC + … + платы + пайки = 46,59*10⁷ (1/ч)

Вероятность безотказной работы за время Т = 1год (приблизительно 9000ч)

— изд*Т Р = e = 0,995

Вероятность того, что в пределах заданной наработки возникнет отказ устройства:

Q (T) = 1- P (T), Q (T) = 0,005

Следует отметить, что время наработки на отказ Т=1/_изд = 214 638 ч, что превышает предусмотренные техническим заданием 20 000 ч.