产品寿命分析

1.元器件清单及元器件失效所导致产品的影响 序号 名称 型号 数量 失效后的影响 1 CBB 电容 630V/153 1 相序功能失效 2 贴片三极管 9013 6 保护执行功能失效 3 集成块（贴片） 17324 1 过欠压保护功能失效 4 集成块（贴片） LM339 1 相序和三相不平衡断相保护功能失效 5 贴片电容 0805/104 2 功能不稳定 16V-22μF 11 功能不稳定 6 PCB 线路板 4 功能失效 7 贴片电阻 1/16W 49 功能失效 8 贴片稳压管 1/2W-12V 1 功能失效 9 贴片稳压管 1/2W-3.3V 3 使用寿命缩短 10 贴片二极管 1206，IN4148 10 使用寿命缩短 11 贴片二极管 M7 6 功能失效 12 电容 50V-100μF 1 功能不稳定 16V-100μF 1 功能不稳定 13 CBB 电容 63V 104 1 功能失效 630V 334 3 功能失效 14 碳膜电阻 1W-510Ω 1 功能失效 15 发光管 红扁平/绿扁 平 4/1 功能失效 16 继电器 T73 DC24V 1 保护执行功能失效 17 双排插座 2 功能失效 18 焊接锡 云锡 功能失效 2 可靠性预计 本产品具有四个功能。元器中包括 10 类 18 种 110 个。本产品的 可靠性属串联模型，每一功能组件中任一元器件失效，都将造成该功 能失效，即每一功能组件正常工作的条件是各元器件的正常工作。 本组件是可修复产品，寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其 平均故障间隔时间与失效率成反比，即 MTBFs = 1/ pi  本产品属成熟产品的转型升级产品，技术成熟，完成了型式 试验和工厂试运行试验，现已转试生产阶段，所用元器件的种类、型 号规格、质量水平、工作应力及环境条件都已基本确定，其失效率因 子等有关可靠性参数可以从《GJB/Z299B-98 电子设备可靠性预计手 册》查到，因此采用应力分析法来预计本产品的可靠性指标。 本产品应用于低压电网内做三相电路或三相电路中使用的设备 的保护，环境代号 GM1，工作温度 -5℃~+55℃。现对其可靠性指标计算如下： 2.1 电阻器的工作失效率λP（查表 5.1.4） 工作失效率模型为 λP1 = λbπEπQπR λP1 = 0.0152×10-6×5.0×4×1.6×50=24.32×10-6/h 2.2 稳压管的工作失效率λP2（查表 5.1.2.8） 工作失效率模型为 λP2 =λbπEπQπA λP2=0.334×10-6×5.5×0.2×0.65 ×4 =0.95524×10-6/h 2.3 二极管的工作失效率λP3 （查表 5.1.2.7） 工作失效率模型为λP3 =λbπEπQ πTπAπS2πC λP2=0.223×10-6×5.5×0.2×1.0 ×1.5×1.0 ×1.0×12=3.6795 ×10-6/h 2.4 发光二极管的工作失效率λP4 （查表 5.1.2.4） 工作失效率模型为λP4 =λbπEπQ πAπT πM λ P4 =0.080×10-6×5.5×0.2×3×6.05×2×5=15.972× 10-6/h 2.5 三端稳压器的工作失效率λP5（查表 5.1.1.1） 工作失效率模型为λP4 =πQ [C1πTπV +（C2+ C3）πE] πL λP5 =0.50[0.263×10-6×1.51×1+（0.010+0.004）×10-6×10] ×1×7 =1.879955×10-6/h 2.6 电容器的工作失效率λP6（查表 5.1.6.5） 其工作失效率模型为 λP8=λbπEπQπCV λP8=0.009×10-6×6.7×0.3×1×20=0.3618×10-6/h 2.7 继电器的工作失效率λP7（查表 5.1.8.1） 工作失效率模型为λP7=λbπEπQπC1πCYCπF λ P9=0.108×10-6×4.0×0.15×1×1.0×0.01×3.0 =0.001944× 10-6/h 2.8 连接器的工作失效率λP8（查表 5.1.10） 工作失效率模型为λP9=λbπEπQπPπKπC 本组件使用射频连接器 2 只，故其工作失效率为 λP9=0.0303×10-6×4.3×0.4×1.0×2.0×0.3×2 =0.06254×10-6/h 2.9 印制板的工作失效率λP9 印制板的工作失效率模型为 λP9=（λb1N+λb2）πEπQπC 式中，λb1取值为 0.00017×10-6/h，λb2取值为 0.0011×10-6/h。 金属化孔数 N=240 本组件使用印制板 3 块，故其工作失效率为 λP10=（0.00017×10-6×40+0.00017×10-6）×8.0×1×0.75×3 = 0.73746×10-6/h 2.10 焊接点的工作失效率λP10 工作失效率模型为λP11 λP11=λbπEπQ 本组件共有 240 个焊接点,其工作失效率为 λP11=0.000092×10-6×6.0×1×240=0.13248×10-6/h 由此，可得出本组件的工作失效率为 λPS=  10 1i Pi  =（24.32+0.95524+3.6795+15.972+1.879955+0.3618 +0.001944+0.06254+0.73746+0.13248）×10-6 = 48.561368×10-6/h 故本组件的平均故障间隔时间为 MTBFs=1/λPS =20592（2.35 年） 3. 可靠性分析 本产品是根据以前研制和生产功能相似的产品更新换代， 所有的 元器件选择使用基本定型，可靠性分析数据基本符合市场使用情况。 3.1 可靠性数据分析 根据前面计算得到的各种元器件的工作失效率和 GJB299B 列出 的失效率模式分布，计算整理结果如表 1 所示： 表 1 可 靠 性 数 据 分 析 表 对本组件工作可靠性的影响尤为突出的元器件电阻器、发光 二极管，但发光二极管不直接影响产品功能，其次二极管、集成块， 在元器件选择和装配时应特别加以注意。 3.2.故障模式影响 故障模式影响是分析元器件主要故障对组件产生的后果， 并将其 进行严酷度分类。 严酷度类别是元器件故障造成的最坏潜在后果的表示。 根据严酷 度的一般分类原则，可把本组件的严酷度分为三类。 序 号 名 称 工 作 失 效 率 主要故障模式 故障模式频数比 1 电阻器 24.32×10-6 功能失效 10% 2 稳压管 0.95524×10-6 功能降低 10% 3 二极管、集成 3.6795×10-6 功能失效 50% 4 发光二极管 15.972×10-6 功能降低 20% 5 三极管、稳压块 1.879955×10-6 功能失效 60% 6 电容器 0.3618×10-6 功能降低 20% 7 继电器 0.001944×10-6 功能失效 40% 8 连接器 0.06254×10-6 功能失效 30% 9 印制板 0.12546×10-6 孔化不良 6