Разработка печатной платы

3. Расчет основных показателей надежности (безотказности) схемы: интенсивности отказов, наработки на отказ и вероятности безотказной работы РЭА за 1000 часов

Согласно заданным условиям расчет основных показателей надежности схемы будем производить по следующим условиям:

· климатическая зона -- тропики;

· тип аппаратуры -- железнодорожная;

· высота над уровнем моря -- 4 тыс. метров;

· температура рабочей среды -- 90є С;

· коэффициент нагрузки -- 0,5.

Величина интенсивности отказов РЭА _У определяется по формуле:

_У = a_i

Отсюда наработка на отказ Т_о = 1/_У, а вероятность безотказной работы Р_изд = ехр^(-t/То). Значение коэффициента воздействия влажности k₁ = 2,5; значение коэффициента воздействия пониженного давления k₂ = 1,14; значение коэффициента вибрации k₃ = 1,4; значение коэффициента ударного воздействия k₄ = 1,1. Вычислим коэффициент общего воздействия всех факторов: К_У = k₁k₂k₃k₄ = 2,5 * 1,14 * 1,4 * 1,1 = 4,389.

Расчет интенсивности отказов схемы произведем в таблице:

Наименование элемента	Обоз- начение на схеме	Кол-во элементов N_i, шт.	Интенсивность отказов, л_0i * 10^-6	Поправоч-ный коэфф., a_i	Интенсивность отказов группы, N_i * л₀_i * a_i
Аналоговая микросхема	DA	1	0,3	1,7	0,51
Транзистор биполярный	VT	5	1,2	0,75	4,5
Диод маломощный	VD	3	0,8	1,5	3,6
Резистор постоянный	R	10	0,5	1,4	7,0
Резистор переменный	R	1	1,7	0,35	0,595
Конденсатор неполярный	C	4	1,4	0,8	4,48
Конденсатор полярный	C	4	2,4	6,7	64,32
Разъем	X	1	1,0	0,4	0,4
Провод соединительный	--	11	0,02	1,0	0,22
Основа ПП (стеклотекстолит)	--	1	0,01	1,0	0,01
Пайка печатного монтажа	--	70	0,01	1,0	0,7
Пайка навесного монтажа	--	11	0,03	1,0	0,33
Печатные проводники ПП	--	21	0,03	1,0	0,63
л_У = 87,295 * 10^-6 (1/ч)

Наработка на отказ составит: Т_о = 1/(87,295 * 10^-6) = 11455,409 ? 11,5 тыс. часов. Вероятность безотказной работы за 1000 часов составит P_изд = 0,92. теперь посчитаем эти параметры с учетом эксплуатации в заданных условиях. Интенсивность отказов л_У = л_У * К_У = 87,295 * 10^-6 * 4,389 = 383,138 * 10^-6 1/ч. Наработка на отказ Т_о = 2610,03 ? 2600 часов. Вероятность безотказной работы на 1000 часов работы Р _изд = 0,68.

Для повышения надежности печатную плату с установленными радиоэлементами необходимо покрыть защитным лакокрасочным покрытием. Из таблицы расчета интенсивности отказов видно, что более всего в заданных условиях подвержены отказам полярные (электролитические) конденсаторы. Здесь можно рекомендовать замену алюминиевых «электролитов» на танталовые, обеспечить принудительное охлаждение (вентилятор), вывод «электролитов» навесным монтажом за пределы узла на печатной плате (это позволит в случае необходимости произвести замену конденсаторов без «ковыряния» печатной платы).

Содержание