4. Оценка показателей безотказности печатного узла.

4.1 Исходные данные, используемые для расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов.

В таблице 4.1 представим элементы и компоненты, входящие в схему частотомера:

Таблица 4.1.

Элемент, компонент	Позиционное обозначение	Тип	Функциональное назначение	Количество	Примечание
Диод	VD1	SAY32	выпрямительный	51
Стабилитрон	VD2	SZX18	-	51
Конденсатор	С1	К10-105	-	51	0,1 мкФ
Конденсатор	С2	К10-106	-		1 мкФ
ИМС	D1	D100C	усилитель	51	18 элементов
Резисторы	R1	С2–33	Постоянные	51	500,0 кОм ± 5%,
Резисторы	R2	С2–33	Постоянные	51	220 Ом ± 10%,
Резисторы	R3, R4	С2–33	Постоянные	102	1 кОм ± 10%,
Резисторы	R5	АЛ107Б	Переменный	51	2,5 кОм ±5%,
Резисторы	R6	С2–33	Постоянные	51	4,7 кОм ± 10%,

Продолжение таблицы 4.1

Индикатор п/п	РА1	АЛ107Б	-	51	-
Соединитель	XS1	2РМГ	-	1	-
Отверстия, пропаянные пайкой волной	-	-	-	1077
Отверстия, пропаянные ручным способом	-	-	-	606

4.2 Коэффициенты электрической нагрузки элементов.

Таблица 4.2 – Базовые интенсивности отказов групп элементов и компонентов РЭС

Интегральные микросхемы
Диоды
Стабилитрон
Конденсаторы
Резисторы постоянные
Резисторы переменные
Индикатор полупроводниковый
Соединители
Плата со сквозными металлизированными отверстиями
Соединения, в том числе пайкой ручная пайка сквозных металлизированных отверстий

4.3. Определение коэффициентов электрической нагрузки элементов.

1. Для интегральных микросхем:

– коэффициент, учитывающий количество элементов в ИМС.

(4.1)

где А, S – постоянные коэффициенты, N – количество элементов.

– коэффициент, зависящий от температуры корпуса элемента.

Согласно ГОСТ 15150 – 69 для исполнения УХЛ2 предельными являются температуры от -70 до +45.

(4.2)

где t_окр – температура окружающей среды,

– коэффициент, учитывающий тип корпуса.

Определяется в зависимости от исполнения корпуса. Все корпуса, кроме пластмассовых имеют коэффициент , пластмассовые корпуса имеют коэффициент . В нашем случае

– коэффициент, учитывающий напряжение питания для ИМС.

Так как напряжение питания микросхемы 15 В, то согласно табличных данных .

2. Диод.

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

(4.3)

где А, N_T, T_M, L, Δt – константы модели. (таблица 5.7, мет. пособия [1].)

t_окр – температура окружающей среды,

К_н – коэффициент электрической нагрузки.

– на коэффициент формы влияет функциональный режим работы РЭУ. Для выпрямительного диода, который работает в выпрямительном режиме .

– коэффициент, зависящий от значения максимально допустимого по ТУ среднего прямого тока.

Согласно технических данных на диод его I_{прямой средний ток} равен 2А. При выборе коэффициента руководствуемся справочной таблицей, где для такого рода приборов

– коэффициент, зависящий от отношения максимального напряжения к максимально допустимому по ТУ. Так как коэффициент нагрузки по напряжению диода до 0,6 то: .

3. Стабилитрон.

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

(4.4)

где А, N_T, T_M, L, Δt – константы модели. (таблица 5.7, мет. пособия [1].)

t_окр – температура окружающей среды,

К_н – коэффициент электрической нагрузки.

4. Конденсаторов С1 и С2:

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

(4.5)

– коэффициент, зависящий от значения емкости.

Для керамических конденсаторов модель расчета коэффициента выглядит следующим образом:

(4.6)

где C – измеряется в пикофарадах.

С1:

С2:

5. Для резисторов R1, R2, R3, R4, R6:

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

(4.7)

где A, B, N_T, G, N_S, J, H – постоянные коэффициенты;

t – температура окружающей среды (корпуса элемента);

К_Н – коэффициент электрической нагрузки резистора по мощности.

– коэффициент, зависящий от номинального сопротивления. Выбирается из таблиц, исходя из сопротивления резистора и материала его изготовления. Для постоянного углеродистого резистора с сопротивлением R 100 кОм коэффициент

6. Для переменного R5:

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

– коэффициент, зависящий от номинального сопротивления. Выбирается из таблиц, исходя из сопротивления резистора и материала его изготовления. Для переменного углеродистого резистора с сопротивлением 1 кОм R 10 кОм коэффициент

7. Индикатор полупроводниковый.

Значение коэффициента К_Р для индикатора рассчитываются с помощью математической модели вида:

(4.8)

где средний прямой ток в рабочем и номинальном режимах;

Еа – энергия активации процессов деградации (Еа=0,6 эВ);

k – постоянная Больцмана, k=8,625 10 эВ/град;

m – показатель степени, зависящий от свойств кристалла и принимающий значения от 1 до 2;

t_П, t_П0 – температура p-n перехода, соответственно в рабочем и номинальном режимах, ⁰С.

7. Для соединителей:

– коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (К_н) и температуры корпуса элемента.

(4.10)

температура перегрева контактов по ТУ при максимальной токовой нагрузке по ТУ

– коэффициент, зависящий от количества задействованных контактов.

(4.11)

–коэффициент, зависящий от количества сочлинений-расчленений.

(4.12)

Для платы со сквозными металлизированными отверстиями:

– коэффициент, учитывающий количество слоев в спае.

– количество сквозных отверстий, пропаянных способом «пайка волной».

–количество сквозных отверстий, пропаянных ручным способом.

Для все элементов коэффициент эксплуатации, зависящий от жесткости условий эксплуатации. В соответствии с исполнением условное обозначение группы аппаратуры: З_ОВ.

Для ИМС:

Для диодов:

Для стабилитронов:

Для керамических конденсаторов:

Для постоянных резисторов:

Для переменных резисторов:

Для индикаторов:

Для соединителей:

Для пайки:

Значения коэффициента коэффициент приемки, учитывающий степень жесткости требований к контролю качества и правила приемки элементов (компонентов РЭУ) в условиях производства.

Для микросхем:

Для диодов:

Для стабилитронов:

Для керамических конденсаторов С1:

Для постоянных резисторов R:

Для переменных резисторов:

Для индикатора:

Для соединителей:

Для пайки припоем:

Для печатной платы:

Результаты расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов.

Интегральные схемы:

Диоды:

Стабилитроны:

Конденсаторы:

С1:

С1:

Резисторы постоянные:

Резисторы переменные непроволочные:

Индикатор полупроводниковый:

Соединители:

Плата со сквозными металлизированными отверстиями:

Соединения, в том числе пайкой:

Ручная:

Волной: