電源模塊MTBF 與壽命的區(qū)別

所有電子設(shè)備的核心在于它們的電源。沒(méi)有它，就不可能實(shí)現(xiàn)功能。因此，為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，電源制造商必須為客戶(hù)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。在描述產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，可靠性是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，產(chǎn)品失效的速度通常用來(lái)衡量產(chǎn)品的可靠性。

隨著時(shí)間的推移，商品的功能趨于衰退。產(chǎn)品的故障率在其整個(gè)使用壽命期間波動(dòng)，通常遵循一個(gè)浴缸般的曲線(xiàn)，特別適用于電子產(chǎn)品的故障情況。浩南電子分析認(rèn)為這條曲線(xiàn)大致可分為三個(gè)階段。

1.早期失效期

初始階段是早期失效期，發(fā)生在產(chǎn)品生命周期的開(kāi)始。在此期間，產(chǎn)品經(jīng)歷了一個(gè)高失敗率，主要是由于生產(chǎn)錯(cuò)誤，可能沒(méi)有檢測(cè)到在裝運(yùn)前檢查。在 CINCON，每個(gè)電源都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢查測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)單元在發(fā)貨前符合所有規(guī)格，有效地消除了早期故障。

2.穩(wěn)定失效期

第二階段為隨機(jī)失效期或常因失效期。這也是正常的設(shè)計(jì)失敗率。這個(gè)階段被假定為產(chǎn)品投入使用的時(shí)期。預(yù)計(jì)這一時(shí)期的故障率將保持在低水平。因此幾乎保持不變。

3. 磨損失效期

如果產(chǎn)品長(zhǎng)期使用，隨著材料的磨損，失效率開(kāi)始上升，導(dǎo)致降解失效發(fā)生率增加。故障率隨著時(shí)間的推移而加速，直到所有單元失效。

Bathtub curve

平均故障

間隔時(shí)間(MTBF)和壽命是產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需要考慮的重要參數(shù)。它可以幫助找到問(wèn)題的地方，通過(guò)識(shí)別過(guò)度強(qiáng)調(diào)的部分或找到更高的貢獻(xiàn)者失敗。同時(shí)，它們也是系統(tǒng)工程師選擇合適電源的關(guān)鍵指標(biāo)。可靠性工程師經(jīng)常使用各種方法和來(lái)計(jì)算產(chǎn)品的 MTBF 值。可靠性預(yù)測(cè)有 MIL-HDBK-217F 和 Telcordia SR332(Bellcore)等。這兩個(gè)是目前市場(chǎng)上流行的可靠性，分別用于國(guó)防和通信領(lǐng)域。

MIL-HDBK-217是一個(gè)使用的，它由兩種計(jì)算方法組成——一種是適用于后期設(shè)計(jì)階段的零件應(yīng)力分析預(yù)測(cè)，另一種是適用于早期設(shè)計(jì)階段和提案制定階段的零件計(jì)數(shù)可靠性預(yù)測(cè)。對(duì)于零件應(yīng)力分析預(yù)測(cè)，可靠性是通過(guò)將各零件的失效率相加來(lái)確定的。每個(gè)部件的失效率都是單獨(dú)評(píng)估的，并通過(guò)包括環(huán)境溫度、電應(yīng)力水平、基礎(chǔ)失效率、額定功率、操作環(huán)境因數(shù)和部件質(zhì)量因數(shù)等變量來(lái)計(jì)算。下面的簡(jiǎn)單方程是計(jì)算零件失效率 λp 的公式。

以電源模塊為例，如果其 MTBF = 1000K 小時(shí)(約114年) ，并不意味著每個(gè)模塊可以工作114年而不發(fā)生故障。從 MTBF = 1/λ 可以看出，λ = 1/MTBF = 1/114年，即該功率模塊的平均故障率約為0.88%/年。換句話(huà)說(shuō)，平均每年有8.8臺(tái)1000臺(tái) PCS 發(fā)生故障。

使用壽命

在交流/直流電源的環(huán)境中，一個(gè)關(guān)鍵部件是內(nèi)部的鋁電解電容。然而，由于其固有的局限性和隨著時(shí)間的推移逐漸惡化，這種電容器作為壽命短的元件出現(xiàn)。因此，鋁電解電容在電源的整體可靠性方面具有重要的作用。通過(guò)評(píng)估該電容器的預(yù)期壽命，可以估計(jì)電源的預(yù)期壽命。

浩南電子分析認(rèn)為電容器的壽命取決于各種應(yīng)用特定的因素，其中一個(gè)關(guān)鍵因素是工作溫度。這個(gè)因素在導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)老化和電性能隨著時(shí)間的推移而降低方面起著重要作用。在液體電解電容器的情況下，通過(guò)將元件溫度降低10 °C，可以使預(yù)期壽命增加一倍。對(duì)于聚合物電容器來(lái)說(shuō)，如果元件溫度降低20 °C，壽命可以提高10倍。估算壽命的公式如下:

MTBF 與生命周期有什么不同？

根據(jù)前面提供的資料，主要區(qū)別在于一個(gè)包括所有部件的故障率，而另一個(gè)側(cè)重于電解電容器的壽命。此外，值得注意的是，MTBF 計(jì)算采用了各種方法。盡管存在這些差異，MTBF 和生命周期都是工程師評(píng)估產(chǎn)品可靠性的重要參數(shù)。