电子元器件电路布局的可靠性设计-电源网.PDF

可靠性技术资料 电子元器件电路布局的 靠性设计陈灏 转载 9.6 电子元器件电路布局的可靠性设计 9.6.1 电子线路的可靠性设计原则 采用各种电子元器件进行系统或整机线路设计时，设计师不仅必须考虑如何实现规定的功能， 而且应该考虑采用何种设计方案才能充分发挥元器件固有可靠性的潜力，提高系统或整机的可靠 性水平。这就是通常所说的 靠性设计。 电子线路的 靠性设计是一个内容相当广泛而具体的问题，采用不同类型的器件或者 实现 不同的电路功能，都会有不同的可靠性设计考虑。这里首先给出电子线路可靠性设计的一些基本 原则，在8.6.2 节再给出几种具体电路的设计规则。 1. 简化设计 由于可靠性是电路复杂性的函数，降低电路的复杂性 以相应的提高电路的可靠性，所以， 在实现规定功能的前提下，应尽量使电路结构简单，最大限度的减少所用元器件的类型和品种， 提高元器件的复用率。这是提高电路 靠性的一种简单而实用的方法。 简化设计的具体方案 以根据实际情况来定，一般使用的方法有： ( 1)多个通道共用一个电路或器件。 (2)在保证实现规定功能指标的前提下，多采用集成电路，少采用分立器件，多采用规模较大 的集成电路，少采用规模较小的集成电路。集成度的提高 以减少元器件之间的连线、接点以及 封装的数目，而这些连接点的可靠性常常是造成电路失效的主 原因。 (3)在逻辑电路的设计中，简化设计的重点应该放在减少逻辑器件的数目，其次才是减少门或 输入端的数目。因为一般而言，与减少电路的复杂度相 较，提高电路的集成度对于提高系统 靠性的效果更为明显。 (4)多采用标准化、系列化的元器件，少采用特殊的或未经定型和考验的元器件。 (5)能用软件完成的功能，不 用硬件实现。 (6)能用数字电路实现的功能，不 用模拟电路完成，因为数字电路的 靠性和标准化程度相 对较高。但是，有时模拟电路的功能用数字电路实现会导致器件数目的明显增加，这时就 根据 具体情况统筹考虑，力求选用最佳方案。 在简化设计时应注意三点：：一是减少元器件不会导致其它元器件承受应力的增加，或者对其 它元器件的性能 求更加苛刻；二是在用一种元器件完成多种功能时， 确认该种器件在性能指 标和可靠性方面是否能够同时满足几个方面的 求；三是为满足系统安全性、稳定性、 测性、 维修性或降额和冗余设计等的 求所增加的电路或元器件不能省略。 2. 低功耗设计 电子系统向着小型化和高密度化发展，使得其内部热功率密度增加，可靠性随之降低。降低 电路的功耗，是减少系统内部温升的主 途径。这 以从两方面着手，一是尽量采用低功耗器件， 如在满足工作速度的情况下，尽量采用 CMOS 电路。而不用TTL 电路；二是在完成规定功能的 前提下，尽量简化逻辑电路，并更多的让软件来完成硬件的功能，以减少整机硬件的数量。 第1 页 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 可靠性技术资料 电子元器件电路布局的 靠性设计陈灏 转载 3. 保护电路设计 电子系统在工作中可能会受到各种不适当应力或外界干扰信号的影响，造成电路工作不正常， 严重时会导致内部器件的损坏。为此，在电路设计中，有必 根据具体情况设计必 的保护电路。 如在电路的信号输入端设计静电保护电路，在电源输入端设计浪涌干扰抑制电路，在高频高速电 路中加入噪声抑制或吸收网络。具体保护电路的形式 参阅本书有关章节。 4. 灵敏度分析 组成电子系统的各个电路对于系统可靠性的贡献并不相同，而组成电路的各个元器件对于该 电