嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)及案例解析

內(nèi)容概要

　　《博客藏經(jīng)閣叢書：嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)及案例解析》介紹了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，哪些地方最可能帶來可靠性隱患，以及從設(shè)計上如何進(jìn)行預(yù)防。內(nèi)容包括：啟動過程和穩(wěn)態(tài)工作中的應(yīng)力狀態(tài)差別等可靠性基礎(chǔ)知識及方法；降額參數(shù)和降額因子的選擇方法；風(fēng)扇和散熱片的定量化計算選型和測試方法、結(jié)構(gòu)和電路的熱設(shè)計規(guī)范；PCB板布線布局、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電磁兼容措施；電子產(chǎn)品制造過程中的失效因素（包括EOS、ESD、MSD等）及預(yù)防、檢驗方法；可維修性設(shè)計規(guī)范、可用性設(shè)計規(guī)范、安全性設(shè)計規(guī)范、接口軟件可靠性設(shè)計規(guī)范等方面的技術(shù)內(nèi)容。同時，針對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行實際的案例分析，以使讀者更好地掌握這些知識。
　　《博客藏經(jīng)閣叢書：嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)及案例解析》適用于交通控制、電力電子、消費電子、醫(yī)療電子、控制電子、軍工產(chǎn)品等以電子、機電一體化為主體內(nèi)容的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，既可作為工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書，也可作為相關(guān)專業(yè)的高年級本科生、研究生、教師的設(shè)計參考書。

作者簡介

　　武曄卿，工學(xué)碩士，瑞迪航科（北京）技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)，專注于電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計和測試技術(shù)。

書籍目錄

第0章 可靠性設(shè)計方法論
0.1 可靠性設(shè)計的目的
0.2 可靠性設(shè)計的內(nèi)容
0.2.1 系統(tǒng)設(shè)計
0.2.2 容差設(shè)計
0.2.3 可靠性目標(biāo)
0.2.4 實現(xiàn)手段
第1章 可靠性技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容
1.1 嵌入式系統(tǒng)失效率影響要素
1.1.1 器件選型
1.1.2 降額
1.1.3 環(huán)境條件
1.1.4 機械結(jié)構(gòu)因子
1.1.5 元器件的個數(shù)
1.2 嵌入式系統(tǒng)失效率曲線
1.3 嵌入式系統(tǒng)可靠性模型
1.4 可靠性與RAMS
1.5 工作環(huán)境條件的確定
1.6 容差分析與精度分配方法
1.7 過渡過程
1.8 系統(tǒng)方案設(shè)計
1.8.1 系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容
1.8.2 系統(tǒng)設(shè)計分析方法（DFMEA）
1.9 阻抗連續(xù)性
第2章 降額設(shè)計規(guī)范
2.1 降額總則
2.1.1 定義
2.1.2 降額等級
2.2 電阻降額
2.2.1 定值電阻降額
2.2.2 電位器降額
2.2.3 熱敏電阻降額
2.3 電容降額
2.3.1 固定電容器降額
2.3.2 電解電容器降額
2.3.3 可調(diào)電容器降額
2.4 集成電路降額
2.4.1 模擬集成電路降額
2.4.2 數(shù)字電路降額
2.4.3 混合集成電路降額
2.4.4 大規(guī)模集成電路
2.4.5 集成電路通用降額準(zhǔn)則
2.5 分立半導(dǎo)體元件降額
2.5.1 晶體管
2.5.2 微波晶體管
2.5.3 二極管
2.5.4 可控硅
2.5.5 半導(dǎo)體光電器件
2.6 電感降額
2.7 繼電器降額
2.8 開關(guān)降額
2.9 光纖器件降額
2.10 連接器降額
2.11 導(dǎo)線與電纜降額
2.12 保險絲降額
2.13 晶體降額
2.14 電機降額
2.15 補充規(guī)范
2.16 器件選型與降額實例
第3章 嵌入式硬件系統(tǒng)熱設(shè)計規(guī)范
3.1 熱設(shè)計基礎(chǔ)
3.1.1 熱流密度
……
第4章 電子工藝設(shè)計規(guī)范
第5章 電路系統(tǒng)安全設(shè)計規(guī)范
第6章 接口軟件可靠性設(shè)計規(guī)范
第7章 嵌入式系統(tǒng)EMC設(shè)計規(guī)范
第8章 嵌入式系統(tǒng)可維修性設(shè)計規(guī)范
第9章 嵌入式系統(tǒng)可用性設(shè)計規(guī)范
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   本章內(nèi)容是關(guān)于嵌入式系統(tǒng)中常用器件的降額參數(shù)、降額因子（元器件工作時，其上所承受的應(yīng)力與元器件本身的額定應(yīng)力之比，又稱降額系數(shù)）、降額設(shè)計中的常見技術(shù)誤區(qū)及與降額使用有關(guān)的設(shè)計規(guī)范。 什么是降額？降額就是使元器件使用中承受的應(yīng)力低于其額定值，以達(dá)到延緩其參數(shù)退化、提高使用可靠性的目的。在電子產(chǎn)品設(shè)計中，通過設(shè)計避免激發(fā)器件缺陷、通過測試發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品隱患、降額設(shè)計是提升可靠性的三個基礎(chǔ)手段。其中，降額設(shè)計是提升產(chǎn)品可靠性最有效、最簡單、最低成本的手段。降額后，即使電路設(shè)計有些許缺陷，但余量較大，器件的耐受力較強，故在突發(fā)應(yīng)力時也能避免故障，而且又不用特殊的實驗儀器，只是在選定某一器件后，通過工程計算，挑選余量較大的器件型號，即能解決不少問胚。降額設(shè)計已經(jīng)成為、也應(yīng)該成為電子工程師的一個設(shè)計習(xí)慣。但是在日常的降額設(shè)計中，又常會出現(xiàn)錯誤，主要體現(xiàn)在9個方面。 ①降額參數(shù)選擇的不對，該降的沒降或降的不夠。比如功率器件的結(jié)溫是降額的關(guān)鍵點，而不是電壓。 ②同一個嵌入式系統(tǒng)中，各組成器件的降額不協(xié)調(diào)，如都是按降額因子為0.5對功率降額，對薄膜電阻屬于Ⅰ級降額，而對線繞電位器則屬于Ⅲ級降額。如此設(shè)計，線繞電位器的降額余量不足，而薄膜電阻則降額過度。 ③一個系統(tǒng)中的不同部分，根據(jù)安全性、可靠性、重要程度要求的等級不同?？梢圆捎貌煌慕殿~等級。常規(guī)民用地面設(shè)備推薦選擇Ⅲ級降額。 ④可調(diào)器件降額幅度應(yīng)大于定值器件。如薄膜定值電阻的功率指標(biāo)，在Ⅲ級降額時，降額因子為0.7；而相同工藝類型的薄膜電位器，在對功率Ⅲ級降額時，降額因子為0.6。 ⑤金屬導(dǎo)線單根使用與多匝使用時，降額因子不同，多匝應(yīng)用時的降額幅度大于單匝應(yīng)用場合，即多匝使用時的降額因子值小。 ⑥對開關(guān)器件，在帶不同類型負(fù)載的情況下，降額幅度有所不同。如繼電器的觸點電流，在帶電感性負(fù)載時，?、蠹壗殿~，額定電流指標(biāo)的降額因子為0.9；帶電阻負(fù)載時，額定電流指標(biāo)的降額因子為0.5；帶電機負(fù)載時，Ⅲ級降額，電機額定電流指標(biāo)的降額因子為0.9，電阻額定電流指標(biāo)的降額因子為0.35。 ⑦同類特性但不同生產(chǎn)工藝的器件，對同一指標(biāo)的降額因子也不同。如鉭電解電容和鋁電解電容，Ⅲ級降額時，直流耐壓指標(biāo)的降額因于分別是0.75（鋁電解電容）和0.7（鉭電解電容，實際應(yīng)用中，考慮鉭電解電容耐大流沖擊能力較差，降額會選擇在0.5以下）；膜式電阻與線繞電阻Ⅲ級降額時，功率指標(biāo)的降額因子分別是0.7（膜式電阻）和0.6（精密型線繞電阻）。 ⑧對大規(guī)模IC和高集成度器件，主要降額參數(shù)為結(jié)溫。 ⑨器件負(fù)載特性曲線與降額的關(guān)系不容忽視，詳見本章內(nèi)相關(guān)介紹和案例。 降額等級的分類為系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)計管理提供了思路，在項目設(shè)計開始，對系統(tǒng)整機的降額因子、各組成部分，確定出適宜的降額等級；然后根據(jù)降額標(biāo)準(zhǔn)的要求，查找出各類器件在不同降額等級時所對應(yīng)的降額因子。如果系統(tǒng)應(yīng)用于特定行業(yè)，在設(shè)計上有特殊要求，如煤礦井下設(shè)備的防爆要求，手持設(shè)備的低功耗要求，醫(yī)療設(shè)備的低漏電流要求。一些特殊的安規(guī)指標(biāo)可以根據(jù)專標(biāo)要求單獨確定；對通用型應(yīng)用，沒有專門安規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的，推薦參考《GJB／Z 35元器件降額準(zhǔn)則》，尤其是關(guān)鍵部件、功率器件、驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)器件、易壞部件，其降額因子一定要給出明確的等級要求和參考值，不可僅依據(jù)經(jīng)驗來選擇。

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