電路設計中的可靠性過程設計

DfR中使用的結構化流程考慮了從設計流程的一端到另一端可能發(fā)生的所有類型的更改。特定數(shù)據(jù)控制著流程的各個方面。結構還包括在設計中使用工具和方法以確?？煽啃缘捻樞?。取決于項目的范圍和要求，該序列可以線性發(fā)生，也可以具有彼此并行發(fā)生的一些活動。順序也可能從一個電路或系統(tǒng)的設計到另一個電路或系統(tǒng)的設計不同。

DfR的順序包含六個基本步驟，可幫助設計團隊制定可靠的產品開發(fā)路線圖。盡管DfR影響設計和開發(fā)過程的各個方面，但主要影響發(fā)生在概念和設計階段。專注于DfR的設計團隊開始在概念階段的初期就考慮失敗的可能性，并在尋找分析和提高可靠性的方法時保持這種關注。

DfR流程的合并

每個項目都應從所有利益相關者的角度出發(fā)。無論是從事航空航天應用的電路設計工作，還是將設備連接到物聯(lián)網（IoT）的工業(yè)系統(tǒng)上的工作，設計團隊都必須了解操作環(huán)境，并始終注意可能因廠商而異的期望。對需求的關注通常建立在這些期望的基礎上，同時也將注意力始終放在基準，最佳實踐以及對任何競爭產品或系統(tǒng)的分析上。

需求導致電子系統(tǒng)的可靠性保證

設計團隊可以使用“關鍵到可靠性”框架來定義需求，該框架可以識別電氣和機械設計如何響應物理環(huán)境和應用程序。根據(jù)不同的應用，這些要求可能會促使電路在極端溫度和濕度，振動或沖擊的大范圍條件下持續(xù)運行。其他要求可能涉及一些限制，例如物理尺寸，靈活性或尺寸。

團隊可以開發(fā)風險模型，包括對設備的歷史數(shù)據(jù)，在方案設計的分析，使用最壞情況電路應力分析（WCCSA）和失效模式影響和危害性分析（FMECA）和故障率的估計值。所有這一切的唯一目的是證明電路和組件在產品的使用壽命內可以在設計規(guī)格之內或之上運行。

定量評估推動了可靠性設計。WCCSA在描述元件在極端環(huán)境或工作條件下的功能性能時，會考慮元件公差的差異。該分析包括制造商，環(huán)境，組件老化，疲勞和公差，同時顯示了多種因素如何導致組件偏離規(guī)格。

設計工程師可以使用FMECA來確定潛在故障場景對電路和系統(tǒng)的影響。故障模式和嚴重性分析是通過故障樹分析，建模和根本原因分析進行的。反過來，設計團隊根據(jù)對成功的影響對FMECA的結果進行分類。通過應用程序確定成功的定義是僅涵蓋設備，人類安全還是設備與安全的結合，F(xiàn)MECA的使用使團隊能夠：

研究設計方案

制定測試方法

建立可靠性，可維護性和安全性的基準

 當設計團隊完成FMECA測試時，結果將提供有關單點故障，關鍵故障估計，系統(tǒng)和子系統(tǒng)故障模式以及關鍵組件的可靠性的信息。信息樹的各個部分可以指示單點故障或災難性故障的可能性。整個信息集使團隊能夠確定可靠性問題區(qū)域，制定消除或最小化問題區(qū)域的計劃以及可能的設計修改，其中可能包括具有更精確的公差和性能規(guī)格的新技術或組件。  

FMECA的關鍵性分析部分按嚴重性和概率對失敗的可能性進行排序。每個級別僅為特定應用的電路分析提供參考點。設計工程師可以使用重要性分析將重點放在重要的組件，電路，子系統(tǒng)或系統(tǒng)上，并建立故障率的近似值。概率水平通常隨著電路設計的成熟而變化。 

可靠性設計使設計團隊走上了一條不同的道路。這條道路不僅要考慮公差，還要考慮設計公差，還要考慮影響元器件和電路的因素。結果，想到了“魔鬼在細節(jié)中”的成語。DfR不會接受模擬結果，而是會集中考慮數(shù)據(jù)，同時考慮可能導致意外問題的所有因素。 

這種詳細的分析使設計團隊擺脫了假設，即具有Y公差百分比的組件X不管在Z電路中都能工作，并將它們指向更大的測試，分析和驗證。團隊可以擴展DfR流程，以不斷獲取有關組件和電路性能的知識，作為進行改進的一種方法。

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