Пособие КиНЭС. Министерстерство образования и науки российской федерации

• Название: Министерстерство образования и науки российской федерации
• Анкор: Пособие КиНЭС
• Дата: 02.10.2022
• Размер: 0.95 Mb.
• Имя файла: Пособие КиНЭС.docx
• Тип: Документы; #709465
• страница: 11 из 15

Расчет показателей надежности ЭС

1) Определяется обобщенный эксплуатационный коэффициент К_Э, учитывающий область применения и функциональное назначение ЭС. Значение К_Э выбирается из табл.18.

Таблица 18

Значение эксплуатационного коэффициента К_Э

№	Тип ЭС или условия эксплуатации ЭС	КЭ
1	Лабораторные условия (эксплуатация в нормальных условиях)	1
2	Наземная стационарная аппаратура	1,5
3	Судовая аппаратура на надводных и подводных объектах	3,5
4	Наземная подвижная аппаратура (автомобильная, железнодорожная, танковая и т.д.)	4
5	Бортовая самолетная аппаратура	15
6	Бортовая ракетная аппаратура	20
7	Бортовая космическая аппаратура	60

2) Определяются поправочные коэффициенты Kr и Kp , учитывающие влияние влажности и атмосферного давления окружающей среды на работу ЭС. Значения Kr и Kp выбираются соответственно из табл.19 и табл. 20.

Таблица 19

Значение поправочного коэффициента Kr

№	Влажность r, %	Кr
1	60...80	1
2	80...90	1,5
3	90...100	2,0

Таблица 20
Значение поправочного коэффициента Kp

№	Высота над уровнем моря h, км	Давление р, мм рт.ст.	Кp
1	0...1	760...675	1,0
2	1...3	675...525	1,1
3	3...6	525...358	1,16
4	6...8	358...266	1,2
5	8...10	266...198	1,25
6	10...15	198...90	1,3
7	15...20	90...41	1,35
8	20...25	41...18	1,38
9	25...30	18...9	1,41
10	30...40	9...4	1,45

3) Определение интенсивности отказов элементов ЭС:

а) Для интегральных микросхем (ИС) расчет интенсивности отказов не производится; их значения берутся из справочников, где данные получены по данным испытаний и эксплуатации ИС. В табл. 21 приведены интенсивности отказов ИС 1...5 степеней интеграции.

Таблица 21

Эксплуатационная интенсивность отказов ИС

Серия ИС (цифровые)		Серия ИС (аналоговые)		Серия ИС (аналоговые)
К 121	0,2	К 101	0,05	К 553	0,4
К 131	0,35	К 118	0,5	К 740	0,5
К 144	0,1	К 122	0,2	КР 110	0,7
К 155	0,01	К 125	0,2	КР 119	0,1
К 158	0,04	К 127	0,2	КР 123	0,1
К 160	0,02	К 140	0,03	КР 142	0,7
К 170	0,3	К 148	0,7	КР 143	0,4
К 185	0,4	К 153	0,03	КР 168	0,7
К 186	1,0	К 157	3,7	КР 198	0,1
К 194	0,4	К 159	0,1	КР 521	0,2
К 500	0,06	К 174	2,3	КР 538	0,9
К 511	0,03	К 217	0,02	КР 544	0,1
К 514	0,4	К 224	1,5	КР 597	0,8
К 531	0,3	К 237	2,7	ИС типа К145	4,0
К 556	0,2	К 249	0,4	ИС типа 535РУ	4,9
К 565	0,1	К 276	2,2	Микропроцессорный набор
К 592	0,7	К 278	0,2	серии К536	3,6
К 599	0,7	К 284	0,3

При расчете надежности ЭС, построенного на сериях ИС первой и второй степени интеграции, отсутствующих в табл. 21, рекомендуется пользоваться интенсивностью отказов для цифровых ИС, равной , а для аналоговых ИС – равной .

б) Для расчета интенсивности отказов полупроводниковых приборов (ПП) используется формула, учитывающая электрическую нагрузку и температуру, при которых работает ПП :

,

где -интенсивность отказа ПП в номинальном режиме работы (значение берется из табл. 22);

- постоянные коэффициенты (значения данных коэффициентов выбираются из табл. 23);

t - рабочая температура окружающей среды или корпуса ПП, ;

К_Н - коэффициент электрической нагрузки, рассчитываемый по формуле:

для транзисторов К_Н = Р_раб./ Р_доп. ;

для диодов К_{Н =} I_вып. / I_{вып.доп.} или К_Н = U_обр. / U_{обр.доп.} ;

для стабилитронов К_{Н =} Р_раб. / Р_доп. или К_{Н =} I_раб. / I_доп. ;

для тиристоров К_{Н =} I_раб. / I_доп. ;

для диодов СВЧ и варикапов К_Н = Р_раб. / Р_доп. ,

где Р_раб. и I_раб. - рассеиваемая мощность и ток, вычисленные для рабочего режима;

I_вып. - прямой ток в рабочем режиме;

U_обр. - обратное напряжение в рабочем режиме;

I_доп., Р_доп., I_доп., U_{обр.доп.} – допустимые электрические параметры по ТУ или ГОСТ на ПП.

Для определения К_Н необходимо произвести электрический расчет принципиальной схемы ЭС. Величина К_Н не должна превышать значения 0,7.
Таблица 22

Интенсивность отказов ПП в номинальном режиме работы

Группа приборов		Группа приборов
Транзисторы:		Диоды СВЧ:
p-n-p типа;	0,35	смесительные;	3,0
n-p-n типа;	0,8	детекторные;	1,6
полевые.	0,3	параметрические;	1,1
Диоды:		переключающие и
выпрямительные;	0,15	ограничительные;	0,9
универсальные;	0,2	умножительные и
импульсные.	0,1	настроечные;	1,9
Стабилитроны.	0,3	генераторные.	1,0
Тиристоры.	0,83	Варикапы.	0,25

Таблица 23

Значения коэффициентов А, N_Т, Т_М, р, t

Группа приборов	Значение коэффициентов
	А	NТ	ТМ	Р	t
Транзисторы:
p-n-p типа;	3,04	-1052	448	10,5	150
n-p-n типа;	7,04	-1324	448	14,2	150
полевые.	5,2	-1162	448	13,8	150
Диоды.	44,1	-2138	448 17,7		150
Тиристоры.	37,27	-2050	448	9,6	150
Диоды СВЧ:
кремниевые;	0,94	-393	423	16,1	125
германиевые.	1,51	-477	343	15,6	45
Варикапы.	5,17	-1162	448	13,8	150

в) Для расчета интенсивности отказов конденсаторов используется формула, учитывающая электрическую нагрузку и температуру, при которых конденсатор работает в аппаратуре:

,

где - интенсивность отказа конденсатора в номиналь­ном режиме работы (значение выбирается из табл.24);

А, С, N_S, В, N_T, Д - постоянные коэффициенты (зна­чения этих коэффициентов выбираются из табл. 25);

t - рабочая температура окружающей среды, ⁰C;

K_Н - коэффициент электрической нагрузки конденсатора, рассчитываемый по формуле К_{Н =} U_раб. / U_доп. ,

где U_раб. = U_пост.+U_перем.+U_имп. - рабочее напряжение на обкладках конденсатора, а U_доп. - допустимое напряжение конденсатора по ТУ или ГОСТ.

Таблица 24

Интенсивность отказов конденсаторов
в номинальном режиме работы

Группа конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости:
керамические на U1600 В;	0,1
керамические на U<1600 В;	0,015
стеклокерамические, стеклянные;	0,14
слюдяные;	0,065
бумажные;	0,1
оксидно-электролитические фольговые алюминиевые;	0,1
оксидно-полупроводниковые (алюминиевые, танталовые, ниобиевые);	0,12
пленочные с органическим синтетическим диэлектриком.	0,02
Конденсаторы подстроечные с твердым диэлектриком.	0,02

Таблица 25

Значения коэффициентов А, С, N_S, В, N_Т, Д

Группа конденсаторов	Значения коэффициентов
	А	NS	С	В	NТ	Д
Конденсаторы постоянной ем­кос­ти:
керамические и стеклокерамические;	5,9.10-7	0,3	3	14,3	398	1
стеклянные; слюдяные;	2,410-6 9,910-8	0,5 0,4	4 3	16 16	473 358	1 1
бумажные;	9,610-8	0,4	5	12,5	358	1
оксидно-электро­литичес­кие фольговые алюминиевые;	3,610-2	0,6	3	4,1	358	5,9
оксидно-полупро­водниковые;	1,110-2	0,6	3	5,5	398	2,5
пленочные с органическим синтетическим диэлектриком.	9,310-3	0,4	5	2,5	398	18
Конденсаторы подстроеч­ные с твердым диэлектри­ком.	5,910-7	0,3	3	14,3	398	1

г) Для расчета интенсивности отказов резисторов используется формула, учитывающая электрическую нагрузку и температуру, при которых резистор работает в аппаратуре:

,

где _О - интенсивность отказа резистора в номинальном режиме работы (значение _О выбирается из табл. 26);

А, В, N_t, С, N_S, I, H - постоянные коэффициенты (значения этих коэффициентов выбираются из табл. 27);

t - рабочая температура окружающей среды, ⁰С;

К_Н - коэффициент электрической нагрузки резистора, рассчитываемый по формуле К_Н =Ррас. / Рдоп. ,

где Ррас. =Рпост. + Рпер. + Римп. - мощность, рассеиваемая на резисторе, а Рдоп. - допустимая мощность по ТУ или ГОСТ (ваттность резистора).

Таблица 26

Интенсивность отказов резисторов в номинальном
режиме работы

Группа резисторов
Резисторы постоянные:
непроволочные металлодиэлектрические;	0,03
непроволочные углеродистые;	0,025
проволочные.	0,02
Резисторы переменные:
непроволочные композиционные;	0,06
непроволочные керметные , металлооксидные;	0,04
проволочные.	0,04

Таблица 27

Значения коэффициентов А, В, N_t, С, N_S, I, H

Группа резисторов	Значения коэффициентов
	А	В	Nt	С	NS	I	H
Резисторы постоянные:
непроволочные металлодиэлектрические;	0,26	0,51	343	9,28	0,75	1	0,89
непроволочные углеродистые;	0,19	0,69	343	10,46	0,88	0,8	1,23
проволочные прецизионные;	9,810-2	0,4	373	8,64	0,56	1,5	1,15
проволочные нагрузочные.	3,6810-2	1,98	373	2,33	0,55	1	1,11
Резисторы переменные:
непроволочные композиционные;	0,45	0,46	343	9,3	2,32	5,3	1
непроволочные керметные, металлооксидные;	0,56	0,45	358	7,3	2,69	2,5	1
проволочные регулировочные;	3,6710-2	0,8	373	2,05	2,44	1	0,7
проволочные подстроечные.	0,2	1,14	343	21,7	0,53	1	0,6

д) Значения интенсивностей отказов электро­вакуумных, электронно-лучевых, фотоэлектронных, газоразрядных, твер­до­тельных приборов, коммутационных изделий, тран­сфор­маторов, дросселей, соединителей, индикаторов, паек печатного и объемного монтажа, проводников печатных плат, предохранителей и других элементов выбираются из табл. 28.

Данные в табл. 28 получены по результатам испытаний и эксплуатации изделий и элементов.

Тàблица 28

Интенсивность отказов изделий электронной техники

№	Тип изделия
1	Электровакуумные приборы.	3,1
2	Генераторные лампы большой мощности.	44,4
3	Генераторные и модуляторные лампы малой и средней мощности.	13,9
4	Механотроны.	24,3
5	Кенотроны высоковольтные.	1,6
6	Кинескопы для черно-белого телевидения.	1,3
7	Кинескопы для цветного телевидения.	2,6
8	Трубки осциллографические.	2,2
9	Трубки передающие телевизионные.	8,3
10	Трубки запоминающие.	8,3
11	Фотоэлементы.	2,3
12	Фотоумножители.	1,1
13	Тиратроны тлеющего разряда.	0,8
14	Стабилитроны тлеющего разряда.	0,2
15	Твердотельные приборы СВЧ.	7,4
16	Приборы ферритовые СВЧ.	8,1
17	Электровакуумные приборы СВЧ:
	магнетроны импульсного действия;	512
	магнетроны непрерывного действия;	130
	клистроны импульсного действия;	117
	клистроны непрерывного действия;	41
	лампы бегущей волны.	4,7
18	Индикаторы:
	газоразрядные;	19
	вакуумные;	4,7
	жидкокристаллические;	4,6
	полупроводниковые;	0,2
	электролюминесцентные.	100
19	Коммутационные изделия (переключатели, тумблеры, кнопки).	0,39
20	Трансформаторы:
	силовые;	0,96
	выходные кадровые;	0,7
	выходные строчные;	2,0
	выходные звуковой частоты;	1,0
	входные;	1,0
	импульсные.	0,15
21	Дроссели.	0,25
22	Катушки индуктивности.	0,15
23	Соединители:
	для объемного монтажа;	0,2
	для печатного монтажа.	0,16
24	Реле.	0,14
25	Аккумуляторы.	7,2
26	Двигатели асинхронные.	8,6
27	Двигатели синхронные.	0,4
28	Головки магнитные.	1
29	Измерительные приборы.	45
30	Изоляция.	0,5
31	Кабели.	0,5
32	Кристаллы.	0,2
33	Линии задержки.	3,0
34	Панели ламповые.	0,05
35	Пайка объемного монтажа.	0,03
36	Пайка печатного монтажа.	0,01
37	Провода соединительные.	0,01
38	Проводники печатных плат.	0,2
39	Предохранители.	0,5

4) Рассчитывается суммарная интенсивность отказов активных, пассивных и конструкторско-технологических элементов, составляющих в совокупности ЭС:

,

где m - общее число компонентов ЭС (ИС, транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов, дросселей, переключателей, соединительных проводов , проводников, паек и т.д.).

5) Рассчитывается общая интенсивность отказа ЭС:

, (1/ч.) ,

где коэффициенты К_Э, K_r, K_Р выбираются соответственно из табл. 18, 19, 20.

6) Находится средняя наработка ЭС до первого отказа:

, (ч.) .

7) Находится вероятность безотказной работы ЭС Р_А за заданное время t:

.
5.4. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ