航空航天电路设计的可靠性和安全性
关键的外卖
为什么航空可靠性标准非常严格。
确定电路发生故障和维护这些影响。
不同的模型实现最坏的电路分析。
航天电路设计不仅要求在自己的优点但需要额外考虑连续操作和安全
故障的电子是几乎每个人都经历过,是否新产品开箱即用的或从存储挖出。鉴于现代世界电子产品的流行,这令人印象深刻的不是更常见。巨大的努力下设计师和制造商都致力于绕过这些缺陷,否则可能大大减少设备的使用寿命。然而,如果对任何类型的失败——甚至短暂的——是零?这正是航空电路设计,而且我们有很好的理由:任何中断会导致生命损失和破坏数百万或数十亿美元的技术。
并不是所有的电子产品都是平等的
相对简单的董事会中发现玩具、工具和其他消费产品不需要严格的标准一样进入医疗设备的多氯联苯或那些在航空票操作。越高可靠性要求越大,董事会废品率生产制造期间,这将增加成本和减少不必要的可用性的产品通常会在停止使用或处置之前董事会驱动他们会磨损。这些可靠性需求,也称为类的董事会,由IPC提供:
1级电子产品是标准的消费者使用;这些产品没有直接损害的失败将停止服务。
2类电子产品通常是专业设备,医疗,正在进行的操作是至关重要的直接的健康或安全的用户。
3班电子可靠性是最重要的设计问题;任何中断服务被认为是不可接受的。
3类电子产品代表最高的标准;航空航天,他们常常被发现在其他卫星和航天应用。
这些标准在形成中起关键作用的设计约束和检查,但可靠性进一步延伸至3回路的设计阶段由于增强环境的要求和一般的严格。尽管所有设计制造应预测可靠性挑战而不是反应,针对外部影响的额外努力优化电路宪法成为核心任务成功处理航空电路设计。
指导航空电路设计与最坏的电路分析
设计使用坏的电路分析(WCCA)是一种体现“抱最好的希望,做最坏的打算。“考虑到广泛的航空产品开发和成本需要可靠性,设计师需要展示他们建立生存下来的几率高,同时每个组件的事件达到最严重的功能状态。是有用的建立一些工作参数,定义了操作电路的状态:
最初,现成的名义组件的特点;制造商提供一个基线水平的能力加上公差允许接受的材料和产品质量的波动。
瞬变,励磁的此举的反应稳态有能力破坏标准电路功能或压倒敏感下游组件如果下落不明。
温度-作为热老化机理为材料,从而导致性能下降随着时间的推移,由于普遍退化,在极端情况下或更多灾难性的失败。因为热的影响可以在不同材料,组件可以表现出随机方差或偏见,定向流浪的价值(年代)。
辐射,董事会投向暴露在高辐射环境需要确保组件要么是主要影响(对于大多数被动者一样)或保护特别设计的情况下减少高频辐射的穿透性。产品表示辐射设计余量将包含一个额定的安全系数吸收两到三次的产品的最大允许辐射。
杂项-其他因素造成有害影响的操作,如湿度、振动/冲击等等。虽然这些值或范围通常是微不足道的定位在数据表中,设计师们需要意识到这些部分可能遇到短暂的或连续的微扰超过测试条件。
一旦最小值或最大值(适当地)值收集各种失效模式,通过求和WCCA能够简洁地捕获性能这些输入奇异函数。然而,这种方法只适用于当测试工程师知道如何操纵所有参数达到最坏的条件。当被测组件失败在使用一种极端的价值分析(EVA)模型,更严格的评估手段的能力承受一部分环境(s)在使用寿命期间,如root-sum-square,必须通过建立必要的信心水平。
从WCCA方程综合解决方案
参数输入WCCA函数提供一个完整的范围设备的可靠性:电路的组件不函数在一个真空枚空间板(原谅双关语)。功能可能抑制之前这些极端,然而,软件工程师需要评估来确定影响更大的系统。有少量的模式来完成这一目标:
- 网络分析-开发方面,最早的可靠性检查框架将使用欧姆定律等基本方程,氯化钾/在任一瞬间,和其他理想化的工具作为一个粗略的评估。虽然缺乏特异性,不同的组件值之间的关系会给设计师一个想法的制定修改驱动输出最大值或最小值。
- 敏感性,在电路分析无法准确地封装系统响应,更多的实验方法可以揭示每个输入的地方在黑板上的影响。有一些事项:函数值必须具有单调性(不断增加或减少超过范围的输入)在极值来确定行为。进一步输入偏离一个操作点,预测模型就越少。在这些限制,测试人员可以确定的偏微分效应分钟改变一个参数在总产出,当执行这个计算在每一个参数,结果可以总结使用EVA或RSS方程来确定最大和最小输出变化,分别。不幸的是,修改输入和测量响应的相对深入本质很耗时间,并最终为较大的电路不可行。
- 仿真,快速、准确地分析复杂电路的最佳工具。仿真工具利用图表或网表,以减少工作重复和错误造成的。指定范围的值和参数后,蒙特卡罗模拟运行,随机样本间隔产生一个数据集的平均值和标准偏差。一旦比例适当,最优WCCA解。
当风险很高,节奏工具集提供
航天电路设计是一个字段,必须提交完全缺陷预防在制造业和最高质量的强度,以确保设备可以连续操作在某些压力最大的环境条件。在任何阶段的产品开发或修改,节奏的套件PCB设计和分析软件允许细粒度的模拟控制,促进长期的可靠性水平甚至是最具挑战性的董事会。在权力和简单OrCAD PCB设计者复杂网络列表,用户可以地点和路线与业界领先的工具集来减少周转时间,继续推动设计更高的高度。
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