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

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/∑piλ

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G M1，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

λP4 =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

λP9=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=λb πE πQ πP πK πC 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）πE πQ πC

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=λb πE πQ 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 λ =（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。

Ⅱ类（致命的）—这种故障会引起产品功能失效。

Ⅲ类（临界的）—这种故障会引起产品的使用寿命。

Ⅳ类（轻度的）—这种故障不会引起明显功能失效，但会导致非计划性维护和修理。

根据以上分类原则，对本产品的故障模式影响分析属于Ⅱ类严酷度的元器件有：集成块、降压电容器、电阻器、稳压块、二极管、三极管、继电器。属其余的元器件属于Ⅲ类严酷度。

4.结论和建议

由上面的可靠性数据分析,故可以得出以下结论:

本组件的平均故障间隔时间大于2.35年。影响本产品工作可靠性的首要器件是集成块、二极管。目前选用的集成块是普通的国产封装器件，二极管及其电阻、电容器使用的普通型的。若要大幅度提高本组件的可靠性，宜选用相应的质量系数高的电子元器件。