機電產品的可靠性分析

2.3.2 降額等級

對不同的元器件，應用在不同的場合，實行不同的降額等級：

——Ⅰ級降額，是最大降額，應用于最關鍵設備;

——Ⅱ級降額，是中等降額，應用于重要設備;

——Ⅲ級降額，是最小降額，應用于一般設備。

2.3.3 降額注意事項

降額注意事項如下：

——有些元器件的應力是不能降額的，如電子管的燈絲電壓、繼電器線圈的吸合電流;

——有些元器件應力的降額是有限度的，如薄膜電阻器的功率減到10%以下時，二極管的反向電壓減到60%以下時，失效率將不再下降;

——有些電容器的降額可能發生低電平失效，即當電容器兩端電壓過低時呈現開路失效。

2.3.4 降額系數

降額系數是依靠試驗數據和使用的環境來確定的。確定降額系數的方法如下：

——數學模型及基本失效率與溫度、降額系數之間的關系曲線;

——減額曲線給出了為保證元器件可靠工作所選擇的降額系數與溫度之間的函數關系，當在該減額曲線上工作的半導體結溫達到其最高結溫時，其失效率仍然較高;

——應用減額圖，即在減額曲線的下方，通過試驗找到一條半導體結溫較低的減額曲線;

——各種元器件的減額因子參見國家標準。

3 三防設計

任何機電產品都是在一定的環境下工作的，而潮濕、鹽霧和霉菌會降低材料的絕緣強度，引起漏電，從而導致故障。因此，必須采取防止或減少環境條件對機電產品可靠性影響的各種方法，以保證機電產品工作中的性能。例如，國內某廠家生產的UPS，由于沒有采用三防設計，在沿海和潮濕地區應用時多次發生故障，致使該廠家的維修費用過高，幾乎到了無利可圖的地步。由此可以看出采用三防設計的重要性。為此應當充分注意以下幾個方面。

3.1 防潮設計

防潮設計的原則如下：

——采用吸濕性小的元器件和材料;

——采用噴涂、浸漬、灌封、憎水等處理;

——局部采用密封結構;

——改善整機使用環境，如采用空調、安裝加熱去濕裝置。

3.2 防霉設計

防霉設計的原則如下：

——采用抗霉材料，例如無機礦物質材料;

——采用防霉劑進行處理;

——控制環境條件來抑制霉菌生長，例如采用防潮、通風、降溫等措施。

3.3 防鹽霧設計

防鹽霧設計的原則如下：

——采用防潮和防腐能力強的材料;

——采用密封結構;

——岸上設備應當遠離海岸。

4 抗震設計

任何機電產品都要經過從廠家到用戶的裝運過程，特別是在振動場合下應用的機電產品，必須采取防止或減少振動環境條件對機電產品可靠性影響的各種方法，以保證機電產品工作中的性能。例如，國內某個著名研究所在上世紀60年代購入一臺幾十萬元的真空熔爐設備，在廠家驗收合格后運往北京。然而經過多次調試，其高壓電源均調不到額定值，只好丟棄在庫房中。后來被另一個研究所以廢品的價格買走，打開高壓電源的油箱后發現高壓變壓器的初級繞組三相進線中有一根斷裂。這很可能是該產品從廠家到北京的裝運過程中發生的。由于沖擊和振動會引起材料的機械強度降低，甚至會發生材料斷裂，從而導致故障。為此應當充分注意以下幾個方面：

——印制板上各元器件引腳線長應當盡量短，以增加抗振動能力;

——印制板應當豎放并進行加固;

——較重的器件應當進行加固;

——懸空的引線不宜拉的過緊，以防振動時斷裂;

——運輸機電產品時，應當加強防震措施;

——振動場合應用的機電產品，應當采用防震措施。

5 電磁兼容性設計

電磁兼容性是指電子設備在電磁環境中正常工作的能力。電磁干擾是對電子設備工作性能有害的電磁變化現象。電磁干擾不僅影響電子設備的正常工作，甚至造成電子設備中的某些元器件損害。因此，對電子設備的電磁兼容技術要給予充分的重視。既要注意電子設備不受周圍電磁干擾而能正常工作，又要注意電子設備本身不對周圍其他設備產生電磁騷擾，影響其他設備正常運行。

例如，國內某廠家生產的二氧化碳激光器刻標機，由于對電磁兼容性設計重視不夠，每當二氧化碳激光器刻標機運行時，其周圍的計算機等電子設備便無法工作。這主要是因為二氧化碳激光器刻標機運行時產生的空間電磁輻射干擾所致。為此應當充分注意以下幾個方面。

5.1 電磁兼容性控制計劃

電磁兼容性控制計劃主要包括以下各項：

——落實電磁兼容性管理機構的職責、權限和實施計劃;

——電磁兼容性的預測和分析;

——制定項目的電磁兼容性標準;

——進行項目的頻譜管理;

——制定電源、結構、工藝、布局等電磁兼容性的要求;

——擬制電磁兼容性試驗大綱。

5.2 電磁兼容性設計指標

電磁兼容性設計指標可以參照相應的國家標準。

5.3 電磁兼容性設計方法

電磁兼容性設計方法主要包括以下各項。