元器件选型
元器件选型最近稍稍有点忙各处跑来跑去考察了一些企业的产品技术情况比较普遍的一个现象是研发人员无一例外的同声谴责采购和工艺部门对元器件控制不严致使电路板入检合格率低、到客户现场后频频出毛病。并举出了诸多文献实例和专家发言来佐证自己的论断并希望我也能随声附和几句可以借此给相关物料和制造部门施加一点压力但最后我让他们失望了。我给下的结论无一例外都是怪到了研发的头上。并送给了研发弟兄们几个总结性观点?在公司里研发队伍已经足够强势不必再由我添加压垮骆驼的那最后一根稻草?产品的可靠性水平和研发的强势程度成反比?电路设计错误和器件应用不当占了故障的八成因素。举几个简单例子一个电解电容紧挨着散热片焊接的与电解电容相关联的那部分电路参数容易漂现象和结果就是机器参数不稳绿色发光二极管的色调不一致外观看起来不美观发光管都有个波长的要求即使都是绿光波长的细微差别也会导致色差而设计文件上并没对发光管的波长做出规定某块电路工作不好发现将PCB板信号线的一个电感换成磁珠就好了于是就改了BOM单电路板上趴着个磁珠大肆生产了。常规理解看来磁珠似乎和电感的特性是相同的但事实上磁珠表现的是一个随频率变化的电阻特性是消耗性的而电感是储能特性是储存性的削峰填谷。即使从实际结果来看似乎更换器件后没问题但其实并没有搞通真正的器件机理。病虽然莫名其妙的好了但病毒的隐患仍在。宜将剩勇追穷寇不可沽名学霸王毛。主。席教导我们做电路要对电路和器件穷根究底。还有很多类似的问题比如散热似乎热设计只和机箱内温度有关却忽视了一个致命的问题温度系数即使温度不够高到烫手的地步温度的升高是否会导致温漂温漂后的参数值是否会将器件的特征参数推到电路正常工作的边缘比如降额几乎所有工程师都说我们降额了基本降了50余量是足够的这个问题肯定没有。那么降额时所有该降额的参数都降到了安全范围吗同一类功能的器件换了不同封装形式或生产工艺的时候
一样的降额系数能降出一样的效果来吗在特定位置、特定电路下的器件明确哪个特定参数该降的更大一点吗还有电磁兼容、振动、可维修性、测试等等多方面的问题知己知彼百战不殆在实际的考察中发现既不知己、也不知彼的设计太多不知己是不知道自己不知道什么不知彼是不知道设计所面对的对象的诸多参数、条件、工艺、特性而恰恰是由此引出了太多的技术问题。不知年之所加气之盛衰虚实之所起不可以为工中医上要求不了解患者的年、气、虚实就不可以开药下方中医做到了他们不敢他们的错误会导致人命而我们为什么不了解电路和器件的情况下就可以做设计呢难道仅仅是因为我们的错误不会死人于是针对这个现象专门开发了《电路可靠性设计与元器件选型》这门培训课程为一线的产品开发工程师、质量工程师、技术管理者、测试工程师等提供针对性的思维方法和具体的知识技巧。那么这些思维方法和知识和我们的实际工作到底有何关联呢下面听我一一道来。1、电子可靠性设计原则电子可靠性的设计原则包括RAMS定义与评价指标、电子设备可靠性模型、系统失效率的影响要素、电子产品可靠性指标、工作环境条件的确定、系统设计与微观设计、过程审查与测试、设计规范与技术标准。有人说了设计原则就是绝对正确的废话谁都会说谁都不会用。通俗的翻译出来就是设计原则很难和实际设计建立直接的影响和联系。这一段主要是方法.论关于技术的方法.论钱学森老人的伟大众所周知吧但他的水平和优势是什么电子、机械、软件、测试、管理都不是是系统方法.论和工程计算。当我们要决策一个电路的器件选型的时候如果有一个基本公式直接告诉了我们应该重视哪个指标器件选型和电路设计还是一件难事吗举个例子一个插座电缆上面要通
过10A的电流是用2根8A的导线并联分流好呢还是用一根14A的电缆好呢通过可靠性模型可以轻松得到答案。驱动一个发光管是用三极管好呢还是用运放好呢前段时间去青岛参观了青啤的啤酒博物馆看到了一个世纪前德国的电机和日本的风扇世纪后的今天仍然能正常工作令人艳羡不已。系统失效率的影响要素可以告诉您
这个结果的答案放在今天德国、日本和我们一样也造不出耐一个世纪的电机和风扇。电子可靠性要想提升应该从哪些具体问题点下手呢这些都是系统方法.论和工程计算可以帮助解决的问题钱老走了他的智慧和思维需要有人继续传承下去我能做的是传播钱老的思想希望有更多的人参与进来更广泛的理解和应用。2、电路可靠性设计规范电路可靠性设计规范包括降额设计降额参数和降额因子、热设计热设计计算、热设计测试、热器件选型、电路安全性设计规范、EMC设计、PCB设计布局布线、接地、阻抗匹配、加工工艺、可用性设计可用性要素、用户操作分析、设计准则、可维修性设计可维修性等级、评估内容、设计方法电路可靠性设计规范的一个核心思想是监控过程而不是监控结果举个最通俗的比方是设计规范是怀孕过程的维护保证优生。这些都是各前人多年经验的总结按照这些具体的设计方法去做了产品的可靠性隐患就会被排除了。比如热设计按照热功率密度、热流密度的计算确定下来的散热方法您就不必担心散热不够了按照热阻和结温的计算方法选定了风扇和散热片只要有足够的余量也不必担心自己是盲人骑瞎马夜半临深池了。PCB的接地这个似乎最简单又最复杂的问题到底有没有一种放之四海而皆准的接地思路让我们只有欢喜不再忧呢答案是有。可用性好像对我们没太大影响就好像我们去面试一样影响我们面试成败的似乎是学历证书、工作经验等但门牙上的韭菜叶子会不会导致失败按键的色彩、大小、按下去的手感和力度、键的形状、键的布局显示的内容、显示的方法、显示的角度、显示的大小跟门牙的干净程度有何区别对于用户有一个最通俗的说法界面即系统。用户不晓得那么高深的理论和内部构造内部的东西只要保证好用剩下的就是外观的美妙了。尤其是新用户外观更是决定购买与否的第一要素。大学里追女生都是首选好看的吧可维修性可就直接决定了金钱的花费可维修性分三.级现场级、办事处级、总部级不同的级别维修工具的价值、配套工具的多少、维修人员的水平、维修人员的人数、配件的充裕程度都是不一样的试想一下定义为现场级的维修等级却有一个需要3个人才可以搬动下来的盖子维修人员几人一
组搭伴出差定义为办事处级却需要配备频谱仪、逻辑分析仪、示波器等高档仪器才可以维修维修工具的成本将为几何更遑论需要配套的诸多设施如水、电、气、其他设备了。3、可靠性测试可靠性测试包括标准符合性测试、边缘极限条件测试、容错性测试、HALT测试、破坏性测试、隐含条件测试、接口条件测试。和诸多技术人员沟通都想做好可靠性设计但普遍反映两点难题一是缺乏经验二是在家里测不出问题到现场就有问题。缺乏经验的问题可以通过第二部分的方法解决测试问题的解决就是通过本节了。测试的核心点是测试用例的设计集中在两部分一部分是尽量去模拟用户现场的最恶劣应用条件一部分是针对可能的失效机理人为增加破坏因素激发出问题找到薄弱点并改进之。但须注意很多测试是具有一定程度破坏性的需要分析下经历过破坏性测试的机器是绝不能出厂应用的。4、元器件选型元器件选型包括了选型的基本原则、系列元器件的分类、特性、选型指标、可靠性应用注意事项等包括电容、电阻、二极管三极管、接插件、晶振、电控光学器件光耦、LED、AD/DA及运放、电控机械动作器件、能量转换器件开关电源、电源变换芯片、变压器、数字IC、保护器件保
险丝、磁环磁珠、压敏电阻、TVS管、电源模块等。女孩子流行着一个口号干得好不如嫁得好虽然网上正反双方论战激烈但一个事实谁也不能否认女孩子最后的结局还真就是嫁得好比干得好的比例高的多得多。干得好是电路设计得好嫁得好是器件选型选得好。同样是电容钽电解和铝电解的区别、电解和瓷片的区别线绕电阻和膜式电阻的区别数字IC重点关注哪几个指标保护器件的选择指标依据什么谁都知道保镖警卫变质可就惨了。我们就象厨师我们不管种菜但我们炒出来的菜的味道是要受菜、水、肥、气候等的影响的不然就不会出现茅台镇的茅台、山西的汾酒、梅雨季节的臭豆腐等专属品了。同理器件的制造工艺和其制造工艺所引出的器件特性都是需要我们了解并在应用中加以规避的。比如线绕电阻的电感量大、纸介电容的漏电流大、瓷片电容的耐温变率和耐震动的水平低、TVS耐浪涌电流小但反应时
