ЖУРНАЛ СТА 4/1997

элементов, а именно: вероятность отказа элементов в ин- тервале времени от t до t+ Δ t, вероятность безотказной ра- боты элемента в течение времени t, средний срок службы элементов, интенсивность отказов элементов, определяе- мую как доля выходящих из строя элементов в единицу времени по отношению к их количеству в момент t, часто- ту отказов элементов (определяется как доля выходящих из строя элементов в единицу времени по отношению к их начальному количеству), среднюю частоту отказов элементов. Опыт показал, что для внезапных отказов обычно спра- ведлив экспоненциальный закон распределения вероят- ности отказов. Можно показать, что плотность вероят- ности связана с интенсивностью отказов, следующим вы- ражением Параметр λ , имеющий размерность числа отказов в еди- ницу времени, обычно и приводится как параметр на- дёжности элементов. Исходя из полученного выражения, определяются и остальные параметры надёжности: средний срок службы элементов и средняя частота отказов Предположив: , получим Таким образом, в период работы после окончания про- цесса приработки и до начала физического износа сред- няя частота отказов равна интенсивности отказов. Одним из факторов, определяющих общую надёжность устройства, является надёжность входящих в него элемен- тов: сопротивлений, конденсаторов, диодов, транзисторов, трансформаторов, интегральных схем (ИС) и т. д. Выход из строя любого из этих элементов или изменение их пара- метров сверх определённых пределов приведёт к отказу всего изделия. Для большинства элементов радиоэлектронной аппара- туры зависимость λ от времени имеет вид Uобразной кривой (рис. 1). В первый отрезок времени, называемый периодом при- работки, выходят из строя элементы, имеющие грубые дефекты, не вскрытые контролем. После выявления этих элементов интенсивность отказов уменьшается и далее остаётся постоянной, наступает период нормальной ра- боты. По мере износа элементов интенсивность отказов 116 4/97 В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Л юбое устройство может исправно работать не беспре- дельно, а лишь в течение ограниченного срока, зависяще- го от условий эксплуатации, сложности аппаратуры и дру- гих факторов. Если при конструировании сложной радио- электронной аппаратуры не учитывать нарушения рабо- тоспособности и не принимать специальных мер для их уменьшения, то аппаратура будет выходить из строя достаточно часто. Под надёжностью понимают способность изделия выпол- нять заданные функции в определённых условиях, сохра- няя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемого времени работы (наработки). Разработке методов расчёта и обеспечения надёжности изделий посвящена самостоятельная отрасль науки — тео- рия надёжности. Она устанавливает причинные связи в на- рушениях работоспособности аппаратуры, позволяет уст- ранить слабые звенья при создании аппаратуры, даёт про- гноз надёжности вновь разрабатываемых приборов. Мате- матические основы теории надёжности развиваются на базе теории вероятности и математической статистики. Надёжность радиоэлектронной аппаратуры связана со случайными событиями и величинами, такими как отказ и время работы до отказа. Для количественного определения надёжности используется статистическая оценка качества прибора. Для сложных систем и комплексов перед оценкой их на- дежности четко дают определения того, что считать сбоем, а что считать отказом. При этом может учитываться тот факт, что в зависимости от функционального построения системы отказ какихлибо вспомогательных узлов и бло- ков может и не приводить к отказу системы в целом. Для простых устройств при расчете надежности принято счи- тать, что отказ любого входящего в него компонента ведет к отказу всего устройства. Хотя в данной статье делается акцент на вопросы надеж- ности силовой электроники, большинство материалов статьи справедливо и для другой радиоэлектронной ап- паратуры. Исходным для количественного определения параметров надёжности является распределение вероятности отказа во времени. Для оценки этого распределения какоето количество изделий эксплуатируется длительное время и отмечаются моменты выхода из строя каждого из этих из- делий. Если в первый момент времени работоспособны все 100% изделий, то к какомуто моменту времени (в принци- пе, может быть и при t ➝ ∞ ) все изделия выйдут из строя. Нормированная кривая, построенная на основании боль- шого числа измерений, характеризует плотность вероят- ности отказа во времени f(t). При помощи плотности веро- ятности f(t) находят другие характеристики надёжности Н АДЁЖНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И ЕЁ КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА Виктор Жданкин