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:

-lизд*t Р = e , (1)

где е - основание натурального логарифма;

lсх - интенсивность отказа схемы;

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

Тср. = 1/lсх , (2)

- интенсивность отказа схемы:

lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки , (3)

где ln - интенсивность отказов всех элементов данной группы;

lплаты - интенсивность отказов печатной платы;

lпайки - 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:

l=lо*a . (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	l0 R1	0,5*10^7	a R1	0,3	lR1	0,15*10^7
kR2	0,4	l0 R2	0,5*10^7	a R2	0,22	lR2	0,11*10^7
kR3	0,528	l0 R3	0,5*10^7	a R3	0,3	lR3	0,15*10^7
kR4	0,232	l0 R4	0,5*10^7	a R4	0,18	lR4	0,09*10^7
kR5	0,488	l0 R5	0,5*10^7	a R5	0,3	lR5	0,15*10^7
kR6	0,128	l0 R6	0,5*10^7	a R6	0,18	lR6	0,09*10^7
kR7	0,696	l0 R7	0,5*10^7	a R7	0,52	lR7	0,26*10^7
kR8	0,352	l0 R8	0,5*10^7	a R8	0,22	lR8	0,11*10^7
kC1	0,671	l0 C1	1,4*10^7	a C1	0,6	lC1	0,84*10^7
kC2	0,68	l0 C2	1,4*10^7	a C2	0,6	lC2	0,84*10^7
kC3	0,704	l0 C3	1,4*10^7	a C3	0,6	lC3	0,84*10^7
kC4	0,856	l0 C4	1,4*10^-7	a C4	1	lC4	0,6*10^-7
kC5	0,755	l0 C5	2,4*10^-7	a C5	0,9	lC5	2,16*10^-7
kVD1	1	l0 VD1	0,6*10^-7	a VD1	1	lVD1	0,6*10^-7
kVT1	0,562	l0 VT1	4*10^-7	a VT1	0,65	lVT1	2,6*10^-7
kBF1	0,36	l0 BF1	0,05*10^-7	a BF1	20	lBF1	1*10^-7
k ис1	0,624	l0 ис1	0,8*10^-7	a ис1	0,62	lис1	0,5*10^-7
k ис2	0,578	l0 ис2	0,8*10^-7	a ис2	0,62	lис2	0,5*10^-7
k ис3	0,527	l0 ис3	0,8*10^-7	a ис3	0,62	lис3	0,5*10^-7
k ис4	0,615	l0 ис4	0,8*10^-7	a ис4	0,62	lис4	0,5*10^-7

Интенсивность отказов изделия:

lизд. = lnR + lnC + ... + lплаты + lпайки = 46,59*10^7 (1/ч)

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

-lизд*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/l_изд= 214638 ч, что превышает предусмотренные техническим заданием 20000 ч.