Современная электроника №3/2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 шенной температуры кристалла по сравнению с температурой корпуса (перегрев), когда определяются экс- плуатационные интенсивности отка- зов элементов, превосходит требова- ния стандарта MIL-HDBK-217F. Зона температурного максимума кристал- ла и процентные соотношения загруз- ки приводятся в документе Thermal/ Electrical Stress Analysis (Анализ темпе- ратурной и электрической нагрузки). Анализ (расчёт), который сформиро- ван вычислениями загрузки компо- нента, являлся расчётом предельно- го значения. Основные концепции надёжности источников питания подробно рассма- триваются, например, в работах [2, 3]. Объясняются различия в численных показаниях надёжности, публикуемых различными изготовителями источни- ков питания и приводятся примеры корректного использования инфор- мации о надёжности. Далее, собственно, представлены компоненты, влияние которых на рас- чёт надёжности гибридных интеграль- ных схем было пересмотрено в послед- ней редакции американского военного справочника MIL-HDBK-217F. 1. Резисторы . Первоначально вклю- чённый в редакцию справочника MIL-HDBK-217E алгоритм для рас- чёта интенсивности отказов рези- сторов, размещённых на керами- ческой подложке интегральных схем ( ИС ), выполненных по тол- стоплёночной гибридной техно- логии, был исключён из издания справочника MIL-HDBK-217F. Так как резисторы являются состав- ляющей интегральной частью ги- бридной подложки и, как правило, более надёжны, чем установленная надёжность (Established Reliability) типов, используемых в негибрид- ных схемах, считается, что они име- ют незначительное влияние на сум- марную интенсивность отказов, и поэтому их исключение можно считать обоснованным. Модель для гибридных интегральных схем справочника MIL-HDBK-217F реко- мендует, чтобы резисторы не учи- тывались, за исключением тех слу- чаев, когда гибридная интегральная схема скомпонована в основном из пассивных компонентов. Примени- тельно к DC/DC-преобразователям можно согласиться этими с оцен- ками. Включение резистивных элементов в расчёт MTBF имеет незначительное влияние на вычис- ленную величину. 2. Конденсаторы . Модель гибридной интегральной схемы, представлен- ная в редакции справочника MIL- HDBK-217F, предполагает коэф- фициент ( π Q ), характеризующий систему контроля качества, рав- ным 1 для каждого компонента, и, кроме того, к гибридным интеграль- ным схемам c уровнем качества Class K (наивысший уровень каче- ства Space, установленный в тех- нических условиях MIL-PRF-38534) применяется общий коэффициент π Q, равный 0,25. Большая часть мно- гослойных керамических конден- саторов (тип CDR, производство Vishay), используемых в преобразо- вателях серии ART, приобретаются с уровнем надёжности S. Для этого типа конденсаторов в справочни- ке MIL-HDBK-217F для коэффици- ента π Q установлено значение 0,03, что составляет 1/8,3 от разрешён- ного для использования в гибрид- ных интегральных схемах значения π Q 0,25. Специалисты IR полагают, что отсутствует обоснование для применения санкций к интенсив- ности отказов таких конденсато- ров повышением коэффициента качества π Q в 8,3 раза, только пото- му, что они применяются в гибрид- ных интегральных схемах. Заметим, что повышение коэффициента ка- чества ( π Q ) означает уменьшение ве- личины MTBF. Как отмечено в пред- ставленной таблице, для того чтобы обойти эту проблему к интенсив- ности отказов всех конденсаторов типа CDR был применён поправоч- ный коэффициент 0,03/0,25 = 0,12. В первоначальном справочном листке технических данных преоб- разователя ART28515T была указа- на величина MTBF, рассчитанная по изданию справочника MIL-HDBK- 217F Notice 1. Обширные исправле- ния были сделаны в издании MIL- HDBK-217F Notice 2 для упрощения определения интенсивности отка- зов конденсаторов. Эти исправле- ния утроили расчётную интен- сивность отказов многослойных керамических конденсаторов типа CDR. Только это изменение снизи- ло величину MTBF на 30%, если срав- нивать редакции Notice 1 и Notice 2 справочника MIL-HDBK-217F. 3. Электромагнитные компоненты . Все электромагнитные компонен- ты, используемые в гибридно-плё- ночных DC/DC-преобразователях компании IR HiRel, созданы из ма- териалов, рассчитанных для работы при температуре +200 ° C или выше. Снижение номинальных параме- тров согласно требованиям стан- дарта MIL-STD-975 ограничивает рабочую температуру до +150 ° C. Силовой трансформатор моду- ля преобразователя напряжения ART28515T имеет измеренный пе- Сравнение расчётов интенсивности отказов для преобразователя напряжения ART28515T Номер варианта Условия применения, предположения и несоответствия (условия космического полёта (Space Flight — SF), температура корпуса = +45 ° C, V вход = 28 В) Интенсивность отказов (отказы/106 ч) MTBF, (ч) 1 MIL-HDBK-217E Периметр герметизации = 8,75 ″ Площадь = 1,742 дюйм 2 Биметаллическое соединение = 155 Резисторы = 62 0,191775 5 214 439 2 MIL-HDBK-217F Notice 2 π F = 1,0 – для электромагнитных компонентов π F = 5,8 – все другие компоненты π Q = 0,03 – для конденсаторов CDR 0,189660 5 272 594 3 MIL-HDBK-217F Notice 2 π F = 5,8 – все компоненты, включая электромагнитные π Q = 0,03 – для конденсаторов CDR 0,353735 2 826 973 4 MIL-HDBK-217F Notice 2 π F = 1,0 – для электромагнитных компонентов π F = 21 – для силовых полупроводников π F = 5,8 – для других компонентов π Q = 0,03 – для конденсаторов CDR 0,355031 2 816 651 5 MIL-HDBK-217F Notice 2 π F = 21 – для всех компонентов (включая электромагнитные) π Q = 0,03 – для конденсаторов CDR 1,28077 780 783