Основные положения расчета надежности функционального узла печатной платы
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) |
Фактическая мощность резистора R1 | P, Вт | 0,056 | | Фактическая мощность резистора R2 | P, Вт | 0,05 | | Фактическая мощность резистора R3 | P, Вт | 0,066 | | Фактическая мощность резистора R4 | P, Вт | 0,029 | | Фактическая мощность резистора R5 | P, Вт | 0,061 | | Фактическая мощность резистора R6 | P, Вт | 0,016 | | Фактическая мощность резистора R7 | P, Вт | 0,087 | | Фактическая мощность резистора R8 | P, Вт | 0,044 | | Фактическое напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1 | U, В | 4,32 | | Фактическая мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 | P, Вт | 4,5 | | Фактический ток диода VD1 | I , мА | 200 | | Фактическое напряжение конденсатора С1 | U, В | 23,5 | | Фактическое напряжение конденсатора С2 | U, В | 34,02 | | Фактическое напряжение конденсатора С3 | U, В | 35,21 | | Фактическое напряжение конденсатора С4 | U, В | 21,4 | | Фактическое напряжение конденсатора С5 | U, В | 12,08 | | Фактическое напряжение микросхемы 1-К561ЛА7 | U, В | 6,24 | | Фактическое напряжение микросхемы 2- К561ЛА7 | U, В | 5,78 | | Фактическое напряжение микросхемы 3-К561ЛА7 | U, В | 5,27 | | Фактическое напряжение микросхемы 4-К561ЛА7 | U, В | 6,15 | | |
|
Номинальная мощность резистора R1 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R2 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R3 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R4 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R5 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R6 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R7 | P, Вт | 0,125 | | Номинальная мощность резистора R8 | P, Вт | 0,125 | | Номинальное напряжение пьезокерамического излучателя звука BF1 | U, В | 12 | | Максимальная мощность , рассеиваемая на коллекторе транзистора VT1 | P, Вт | 8 | | Максимальный ток диода VD1 | I , мА | 200 | | Номинальное напряжение конденсатора С1 | U, В | 35 | | Номинальное напряжение конденсатора С2 | U, В | 50 | | Номинальное напряжение конденсатора С3 | U, В | 50 | | Номинальное напряжение конденсатора С4 | U, В | 25 | | Номинальное напряжение конденсатора С5 | U, В | 16 | | Номинальное напряжение микросхемы 1-К561ЛА7 | U, В | 10 | | Номинальное напряжение микросхемы 2-К561ЛА7 | U, В | 10 | | Номинальное напряжение микросхемы 3-К561ЛА7 | U, В | 10 | | Номинальное напряжение микросхемы 4-К561ЛА7 | U, В | 10 | | |
|
kR1 | 0,448 | 0 R1 | 0,5*10^7 | R1 | 0,3 | R1 | 0,15*10^7 | | kR2 | 0,4 | 0 R2 | 0,5*10^7 | R2 | 0,22 | R2 | 0,11*10^7 | | kR3 | 0,528 | 0 R3 | 0,5*10^7 | R3 | 0,3 | R3 | 0,15*10^7 | | kR4 | 0,232 | 0 R4 | 0,5*10^7 | R4 | 0,18 | R4 | 0,09*10^7 | | kR5 | 0,488 | 0 R5 | 0,5*10^7 | R5 | 0,3 | R5 | 0,15*10^7 | | kR6 | 0,128 | 0 R6 | 0,5*10^7 | R6 | 0,18 | R6 | 0,09*10^7 | | kR7 | 0,696 | 0 R7 | 0,5*10^7 | R7 | 0,52 | R7 | 0,26*10^7 | | kR8 | 0,352 | 0 R8 | 0,5*10^7 | R8 | 0,22 | R8 | 0,11*10^7 | | kC1 | 0,671 | 0 C1 | 1,4*10^7 | C1 | 0,6 | C1 | 0,84*10^7 | | kC2 | 0,68 | 0 C2 | 1,4*10^7 | C2 | 0,6 | C2 | 0,84*10^7 | | kC3 | 0,704 | 0 C3 | 1,4*10^7 | C3 | 0,6 | C3 | 0,84*10^7 | | kC4 | 0,856 | 0 C4 | 1,4*10^-7 | C4 | 1 | C4 | 0,6*10^-7 | | kC5 | 0,755 | 0 C5 | 2,4*10^-7 | C5 | 0,9 | C5 | 2,16*10^-7 | | kVD1 | 1 | 0 VD1 | 0,6*10^-7 | VD1 | 1 | VD1 | 0,6*10^-7 | | kVT1 | 0,562 | 0 VT1 | 4*10^-7 | VT1 | 0,65 | VT1 | 2,6*10^-7 | | kBF1 | 0,36 | 0 BF1 | 0,05*10^-7 | BF1 | 20 | BF1 | 1*10^-7 | | k ис1 | 0,624 | 0 ис1 | 0,8*10^-7 | ис1 | 0,62 | ис1 | 0,5*10^-7 | | k ис2 | 0,578 | 0 ис2 | 0,8*10^-7 | ис2 | 0,62 | ис2 | 0,5*10^-7 | | k ис3 | 0,527 | 0 ис3 | 0,8*10^-7 | ис3 | 0,62 | ис3 | 0,5*10^-7 | | k ис4 | 0,615 | 0 ис4 | 0,8*10^-7 | ис4 | 0,62 | ис4 | 0,5*10^-7 | | |
Интенсивность отказов изделия: изд. = nR + nC + ... + платы + пайки = 46,59*10^7 (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 = 214638 ч, что превышает предусмотренные техническим заданием 20000 ч.
|
|