電源模塊MTBF 與壽命的區別

電源模塊MTBF 與壽命的區別

所有電子設備的核心在于它們的電源。沒有它，就不可能實現功能。因此，為了保持競爭力，電源制造商必須為客戶提供高質量的產品。在描述產品質量時，可靠性是一個關鍵的指標，產品失效的速度通常用來衡量產品的可靠性。

隨著時間的推移，商品的功能趨于衰退。產品的故障率在其整個使用壽命期間波動，通常遵循一個浴缸般的曲線，特別適用于電子產品的故障情況。浩南電子分析認為這條曲線大致可分為三個階段。

1.早期失效期

初始階段是早期失效期，發生在產品生命周期的開始。在此期間，產品經歷了一個高失敗率，主要是由于生產錯誤，可能沒有檢測到在裝運前檢查。在 CINCON，每個電源都經過嚴格的檢查測試，以實現每個單元在發貨前符合所有規格，有效地消除了早期故障。

2.穩定失效期

第二階段為隨機失效期或常因失效期。這也是正常的設計失敗率。這個階段被假定為產品投入使用的時期。預計這一時期的故障率將保持在低水平。因此幾乎保持不變。

3. 磨損失效期

如果產品長期使用，隨著材料的磨損，失效率開始上升，導致降解失效發生率增加。故障率隨著時間的推移而加速，直到所有單元失效。

Bathtub curve

平均故障

間隔時間(MTBF)和壽命是產品設計階段需要考慮的重要參數。它可以幫助找到問題的地方，通過識別過度強調的部分或找到更高的貢獻者失敗。同時，它們也是系統工程師選擇合適電源的關鍵指標。可靠性工程師經常使用各種方法和來計算產品的 MTBF 值。可靠性預測有 MIL-HDBK-217F 和 Telcordia SR332(Bellcore)等。這兩個是目前市場上流行的可靠性，分別用于國防和通信領域。

MIL-HDBK-217是一個使用的，它由兩種計算方法組成——一種是適用于后期設計階段的零件應力分析預測，另一種是適用于早期設計階段和提案制定階段的零件計數可靠性預測。對于零件應力分析預測，可靠性是通過將各零件的失效率相加來確定的。每個部件的失效率都是單獨評估的，并通過包括環境溫度、電應力水平、基礎失效率、額定功率、操作環境因數和部件質量因數等變量來計算。下面的簡單方程是計算零件失效率 λp 的公式。

以電源模塊為例，如果其 MTBF = 1000K 小時(約114年) ，并不意味著每個模塊可以工作114年而不發生故障。從 MTBF = 1/λ 可以看出，λ = 1/MTBF = 1/114年，即該功率模塊的平均故障率約為0.88%/年。換句話說，平均每年有8.8臺1000臺 PCS 發生故障。

使用壽命

在交流/直流電源的環境中，一個關鍵部件是內部的鋁電解電容。然而，由于其固有的局限性和隨著時間的推移逐漸惡化，這種電容器作為壽命短的元件出現。因此，鋁電解電容在電源的整體可靠性方面具有重要的作用。通過評估該電容器的預期壽命，可以估計電源的預期壽命。

浩南電子分析認為電容器的壽命取決于各種應用特定的因素，其中一個關鍵因素是工作溫度。這個因素在導致內部結構老化和電性能隨著時間的推移而降低方面起著重要作用。在液體電解電容器的情況下，通過將元件溫度降低10 °C，可以使預期壽命增加一倍。對于聚合物電容器來說，如果元件溫度降低20 °C，壽命可以提高10倍。估算壽命的公式如下:

MTBF 與生命周期有什么不同？

根據前面提供的資料，主要區別在于一個包括所有部件的故障率，而另一個側重于電解電容器的壽命。此外，值得注意的是，MTBF 計算采用了各種方法。盡管存在這些差異，MTBF 和生命周期都是工程師評估產品可靠性的重要參數。