如何简便计算出逆变器的MTBF.doc

MTBF计算方法 定义 平均无故障工作时间:MTBF（Mean Time Between Fail）是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品。 其度量方法为：在规定的条件下和规定的期间内，产品寿命单位总数与故障总次数比。 计算方法 因为MTBF是一个统计值，通过取样、测试、计算后得到的值与真实值有一定的差异；而且具体到每个产品时，其失效间隔时间与MTBF又有一定的差异，又有置信度的概念，所以要想让客户认可，就必须把计算值与客户的要求高出一些（如多出1个数量级）。如客户要求我司产品的MTBF为25年，我们计算出来为50年以上，则可以接受的，如果计算出来刚好是25年，反而让人觉得是不是用不到25年。 计算方法一： Bellcore计算公式： MTBF＝Ttot/( N*r)； ??备注：N为失效数（当没有产品失效时N取1）；r为对应的系数（取值与失效数与置信度有关）；Ttot为总运行时间。 例如： 某一产品在“高温高湿贮存”的结果：11个样品在85%RH、85℃下贮存2000Hrs时没有失效发生；采用Bellcore推荐的激活能Ea，为0.8eV； 计算在温室下的运行时间； ? ?? ? ①因为没有样品失效，所以N＝1； ? ?? ? ②r取0.92（对应60%的置信度）或2.30（对应90%的置信度）； ? ?? ?③产品在室温下运行，相当于40℃/85%的贮存； ? ?? ? ④Ea为0.8eV，计算得到从85℃/85%到40 ? ?? ? ⑤60%的置信度下，MTBF＝Ttot/(N*r)＝（11*2000*42）/(1*0.92),结果即为114年； ? ?? ?? 90%的置信度下，MTBF＝Ttot/(N*r)＝（11*2000*41.6）/(1*2.30),结果即为45年； 从上面的计算可以看出，此计算用到了两个条件：进行了高温高湿测试、产品对应的激活能取0.8，这两个条件在Bellcore里、针对光隔离器的文件1221中有推荐使用。 EA是基于失效机理的，失效机理不同EA不同 \! v y. i3 D% ] EA的计算式通过试验数据，用统计的估计方法得出的，大概做法如下： 根据AF=EXP(Ea/K(1/T1-1/T2)），进行2个温度点（或2个以上）的试验，由于AF等于两个条件下达到相同失效率的时间之比，所以AF可以通过试验结果直接得出，然后根据公式可直接计算出EA。原理是这样，不过标准中是要采用统计的方法进行未知量的点估计（比如简单无偏估计）。 很多时候，因为测试时间太长（如1000H、5000H等），测试条件有限、激活能难以确定用多少才合适，所以不可直接计算，需要进行一些相关的测试。如： 取9个样品，分三组，分别在85℃、105℃、127℃下运行，运行过种中“在线监测”产品性能（虽然产品本身有很多参数要测试，在我们的测试中取最主要的参数IL监测，光通信业认为当产品的IL变化量超过0.5dB时就认为产品失效）。实际测试中，产品在127℃下运行很快失效，当产品在105℃下运行失效，停止了测试，各种数据如下表： 温度值 初始IL （dB） 停止时间 （h） 停止IL （dB） IL变化量 (dB) 变化量均值 127?℃ 0.31 300 0.81 0.50 0.50 0.46 500 0.96 0.50 0.37 400 0.87 0.50 105?℃ 0.35 800 0.85 0.50 0.446667 0.38 800 0.90 0.52 0.33 800 0.65 0.32 85?℃ 0.32 800 0.40 0.08 0.103333 0.41 800 0.53 0.12 0.34 800 0.45 0.11 从上表可以看出： = 1 \* GB3 ①在127℃时，产品的寿命为400H，即（300＋500＋400）/ 3； ②在105℃时，产品的寿命为895.5H，即（800/0.4467）×0.5； 说明：产品在105℃下800H时，并没有全部失效，不能像127℃那样直接算出，只能用“线性外延”来计算，虽然不是很准确，但可以接受。因为800H时变化0.4467dB，所以变化量达0.5dB时总运行895.5H； = 3 \* GB3 ③同理在85℃时，产品的寿命为3870.2H； = 4 \* GB3 ④将Arrhenius 公式两边取自然对数得到：Ln(Life)＝（Ea/k）*(1/T)；T温度下对应的Life满足上述公式，把 = 1 \* GB3 ①②③三点中的温度和寿命，按（X,Y）的形式，X =1/T、 Y =ln(life)，得到相应的三点（0.002793，8.26126）、（0.002646，6