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技术工程师,你所不知道的产品可靠性曲线

—— 这里面涉及到了一个技术思维方法论的关键性概念——过渡过程

导读: 在企业里做技术工作,我们常遇到一种现象,在厂子里产品一点问题也不出现,到了用户现场,就频频遭遇故障。还有一种现象,在开关机时或电网波动的应用场合,设备的故障率偏高。作为一个常见现象,不知是否有过关于此的更深入思考。

  在企业里做技术工作,我们常遇到一种现象,在厂子里产品一点问题也不出现,到了用户现场,就频频遭遇故障。还有一种现象,在开关机时或电网波动的应用场合,设备的故障率偏高。作为一个常见现象,不知是否有过关于此的更深入思考。这里面涉及到了一个技术思维方法论的关键性概念——过渡过程。

  任何事物都有稳态和动态两种情况,在事物从一个稳态跳变到另一个稳态的过程中,并不是一下子跳变完成的,如(图1),而是都要经历一个变化的过程,这个道理谁都理解,说时迟那时快的电光石火之间,那也是需要时间的。这个过程就是过渡过程,那么这个过渡过程的变化状态是什么样的呢?其过程波形如(图2)。

  

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  学过《自动控制原理》的读者会觉得这个波形有点面熟,对了,它就是二阶系统的阶跃响应曲线,在这条曲线里,上升时间tr和超调量δ是一对矛盾,tr越小,则δ越大,反之,tr越大,则δ越小。

  对电子产品,在上电的时候,相当于在电路系统的电源端加入了一个阶跃输入,在近似的二阶系统中,阶跃输入的响应曲线就如图2,电源回路中会有一个浪涌电流和超调电压,那么在元器件的选型和电路的安全性设计上,器件参数的指标就不能以稳态参数的指标来进行选取,比如电源输入端退耦电容的耐压值,假设电源为12V,III级降额,电容直流耐压降额系数为0.75,电容耐压值选取12/0.75=16V,这个值其实是有问题的,因为超调电压的最大电压点不会是规规矩矩的12V,而是更高点的电压,高到多少取决于电路系统的阻尼,严重者此超调电压甚至会接近甚至超过16V,这时电容出现失效就是不可避免的了。即使不出现问题,此耐压值也因为预留余量不足,使得其在有外部干扰的时候容易被损坏。

 

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