Расчет надежности модуля дискретного ввода / вывода

Https://studfiles.net/preview/729074/page:3/

Используя вышеприведенную методику произведем расчет надежности данного модуля. Главные элементы в модуле: ППИ и 6 микросхем серии КР1533. Время наработки на отказ ППИ КР580ВВ55 по [1] составляет 18800 часов, для элементов серии КР1533 - 50000 часов. Выход из строя любого элемента в схемах сопряжения с объектом не приведет к выходу из строя модуля обмена, а только исключит возможность работы одного канала связи из 26. Если рассматривать эти схемы как параллельную обработку сигнала, то можно учитывать при расчете надежности только 1 схему. Итого получается: 1 БИС ППИ, 6 микросхем серии КР1533, 1 диод, 1 оптопара. Время наработки на отказ для транзисторов и диодов как правило выше, т.е. микросхема состоит из десятков этих элементов, примем l для данных элементов 80000 часов. Произведем расчет:

lк=1/18800+6/50000+2/80000=(5,3+1,2+0,25)*10^-4=6,75*10^-4с^-1

lбл=1,5*lк=1,5*6,75*10^-4=10,125*10^-4=> T=1/lбл=987 часов.

Расчет показал очень маленькое время наработки на отказ, виной этому очень большая интенсивность отказа БИС ППИ

Расчет надежности схемы (из реферата)

Время эксплуатации от 1 000 до 10 000 часов с шагом 1 000 часов.

Общая интенсивность отказов изделия во время эксплуатации рассчитывается путем суммирования произведений N_il_i по всем k-группам элементов, входящих в изделие:

N_i – количество элементов в группе,

l_i – интенсивность отказов элементов группы во время эксплуатации,

k – количество групп,

i – группа.

https://moluch.ru/archive/67/11484/

Анализ отказов и надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
Килибаева Ж. К. Анализ отказов и надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем // Молодой ученый. — 2014. — №8.1. — С. 13-16. — URL

В микроэлектронной и микропроцессорной аппаратуре систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) основной вклад в суммарную интенсивность отказов вносят интегральные микросхемы. Например, в блоках и модулях микропроцессорной автоблокировки на микросхемы с их пайкой приходится от 80 до 97 процентов от общей интенсивности отказов, а на полупроводниковые приборы — до 2–3 %. Количественные данные по интенсивности отказов изделий электронной техники определяются по результатам производственных испытаний на заводах изготовителях, а также испытаний и эксплуатации изделий потребителями [1]. Испытания проводят при номинальной электрической нагрузке и температуре окружающей среды +250С (интенсивность отказов - λ₀) или максимально допустимой по техническим условиям температуре для конкретных типономиналов интегральных микросхем и типов полупроводниковых приборов (λ_н). Одна из этих цифр обычно и публикуется в справочниках. В таблице. 1 приведены усредненные значения интенсивностей отказов по видам рассматриваемых изделий. Для расчета по справочным данным ожидаемой интенсивности отказов в конкретных условиях эксплуатации используют поправочные коэффициенты, подставляемые в формулу (1) Для диодов и биполярных транзисторов эта формула имеет вид: , (2) где — коэффициент режима, зависящий от электрической нагрузки (тока) и (или) температуры окружающей среды; — коэффициент, учитывающий функциональное назначение прибора; — коэффициент, зависящий от величины максимально допустимой по ТУ нагрузки по мощности рассеяния (току); — коэффициент, зависящий от величины отношения рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ; — коэффициент, зависящий от условий эксплуатации. Коэффициент берется равным единице для рассматриваемых изделий при использовании их в стационарной аппаратуре, применяемой в лабораторных условиях, и равным 2,5 для подвижной аппаратуры. В переносной аппаратуре этот коэффициент равен 1,7 для интегральных микросхем и 1,5 для полупроводниковых приборов. Численные значения остальных коэффициентов из формулы 2 выбираются по таблицам из справочников, например. Для полевых транзисторов не учитываются коэффициенты и , а для тиристоров и . Для стабилитронов и оптоэлектронных полупроводниковых приборов учитываются только и .

Таблица 1 Значения интенсивности отказов интегральных микросхем и полупроводниковых приборов в нормальном режиме

Элемент Интенсивность отказов, λ₀*10^-6 ч-1 минимальное среднее значение максимальное Однокристальные ЭВМ и микропроцессоры

Интегральные схемы: гибридные

Полупроводниковые

Транзисторы кремниевые:

биполярные полевые

Диоды и диодные сборки

Стабилитроны Тиристоры Диоды излучающие Оптопары Микросхемы оптоэлектронные

— 0,4 0,1 — — 0,05 — — 0,1 0,15 — — 0,75 0,45 0,29 0,3 0,26 0,07 0,45 0,19 0,38 0,22 1,0 1,0 0,8 — — 0,7 — — 0,58 1,0 —

Если интегральные микросхемы эксплуатируются в облегченных режимах, или проводятся специальные мероприятия по обеспечению надежности аппаратуры (входной контроль, дополнительные отбраковочные испытания плат, узлов, блоков и т. д.) для определения эксплуатационной интенсивности отказов , то дополнительно используется поправочный коэффициент , выбираемый из следующих диапазонов его значения: — 0,2–0,4 — при эксплуатации микросхем в облегченных режимах; — 0,4–0,7 — при проведении комплекса дополнительных мероприятий; — 0,1–0,3 — при совместном использовании указанных мер.

При расчете суммарной интенсивности отказов аппаратуры применяют дополнительно два коэффициента: — коэффициент, учитывающий наличие амортизации аппаратуры и .- коэффициент качества обслуживания аппаратуры. Для аппаратуры СЖАТ берется = 0,85 и = 0,5.

Интенсивность отказов полупроводниковых ИМС составляет λ₀ = 0,45 * 10^-6ч^-1

Основными причинами отказов полупроводниковых приборов и интегральных схем являются: дефекты металлизации — 26 % и внутренних выводов 23 %; дефекты в сборке корпуса — 17 % и изменение электрических характеристик — 12 %; поверхностные нарушения и несовмещения — по 7 %; дефекты окисла и не герметичность — по 4 %. Внутренние межэлементные соединения активных структур современных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем выполняются нанесением с соответствующей разводкой алюминиевой пленки толщиной примерно 1 мкм на поверхность кристалла. В процессе эксплуатации происходит деградация пленки, занимающей до 50 % площади поверхности кристалла.

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!