电路的可靠性设计

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电路的可靠性设计范文第1篇

关键词：铁路；中小型客站；建筑设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

目前，对中小型客站设计已显露出小站大作、建筑造型类同赶过场、地域文化表面化等现象。这种固守陈规的思维模式已不能适应新时期客站建设的要求，所以，探索和研究中小型客站建筑设计的新思路，是客站建设关注的热点和重点。

一、新时期中小型客站建设的特点

1、建设规模大

根据《国家铁路“十二五”发展规划》，到2015年，铁路营业里程将由2010年底的9.1万公里，增加到12万公里；从投产里程看，“十二五”期间仍是铁路持续、快速发展的阶段。为实现点线能力配套，“十二五”期间共有五百九十余座新客站开展设计与建设，其中中小型客站在新一轮铁路建设中将占主导，数量上占绝对优势。

2、建筑规模小

目前，新建或改建的省级、副省级铁路客站基本上已完成方案设计，并确定了最终方案。省级、副省级铁路客站一般属于大型或特大型客站，这类客站建筑规模大，采用大跨度结构，结构造型趋向多元化，交通流线更为复杂。地、县级铁路客站多属于中小型客站，这类客站的特点是功能单一、站间距离短、客流量不大。根据铁道部对铁路客站建筑规模的规定，一般县级铁路客站的建筑规模控制在3000-5000m2，地级铁路客站的建筑规模控制在6000-8000m2，这类铁路客站的建筑规模，既满足客流需求，又略有超前。故从规模体量上给设计者提供的创新空间有限。

3、交通流线简单

地级和县级城市体系处于发育期，客流量相对较小，交通工具简单、种类少，交通模式布局相对固定，再加上中小型客站站房受建筑体量的制约，站房建筑功能平面相对比较简单，站房与车场、外部交通的衔接简单明了，旅客进出站流线也简洁明确。

二、建筑设计需处理好的几种关系

1、客站与地方规划的衔接关系

一般来说，铁路客站位于城市的一个节点，这与地方规划的基本出发点一致，对促进城市建设和带动服务产业的发展至关重要。但在实际的建设和发展中，客站建设与地方规划步伐往往不一致，相关设施不配套，这已成为制约铁路客站建设的一个重要方面。为了促进城市的发展和客站建设的带动效应，客站站位大多规划在远离市区的地方，而这些区域往往是地方规划的“空白”部分，即地方规划滞后于铁路客站建设。另外，不少地方还要等客站建设方案确定之后，再来制定和完善地方规划。铁路客站建设不仅仅是站房设计，还涉及到与城市道路的衔接，与周边其他交通方式的换乘，以及旅客集散功能分区的划分等问题。也就是说城市区域的功能划分及城市道路引入客站的条件是客站方案设计的前提，有了地方规划方案，才能系统考虑客站建设与周边道路、市政、景观、建筑风格的衔接与协调，但客站方案设计时对地方规划方案并非全部“照单全收”。另一方面，地方制定规划时铁路客站在规划图上往往是一个概念，对各流线组织和功能分区缺乏深入的分析，因为客观原因的存在和条件限制，也无法进行各流线组织和功能分区的深入分析。只能在铁路客站方案设计时进行分析和统筹考虑，反过来对地方规划的某区域加以适当修正，使之与客站方案设计能协调一致。

2、车站广场、站房、站场三者的关系

铁路客站一般由车站广场、站房和站场客运设施3部分组成。车站广场是铁路与城市的的联系节点，是铁路与城市公共交通体系换乘的主要场所；站房是旅客办理乘车业务、候车、进出站的核心设施，站场客运设施包括站台、站台雨棚、天桥、地道等。车站广场、站房、站场3部分互相关联、互相影响。在客站设计中，要根据交通流线、站位的场地高程差异，深入分析三者之间的平面和竖向关系，经多方案比选后择优确定合适站型。经多方案比选和积累的经验，线侧平站型和线侧下站型是中小型客站采用的主要站型。高架桥站位，可节约土地资源，利用桥下空间。但有时站房场坪与车站站台间存在较大的高差，从经济性和交通流线组织上考虑应采用线侧下站型。不过地方(政府)为了追求站房造型和气势，要求把站房的正负零层抬高，设计者为了迎合这种“需求”，站房设计成线侧平式站型，这样以来站房高度人为地拔高了，增加了气势，但造成旅客进出站的流线不顺畅，也不便捷，以形象牺牲了功能，这与以人为本、以流为主的理念是相悖的，也是不提倡的。

3、站房与雨棚间的关系

随着客运专线、城市轨道交通的发展，流线模式从“等候式”逐步向“通过式”过渡，随之使在候车室的候车后移到车站站台候车，那么车站站台和站台雨棚的功能日益凸显。但在突出其功能的同时，要体现其经济性。所以，在具体设计中，除贯彻执行大的设计原则外，还应着重考虑一些细节问题。中小型客站采用有站台柱雨棚设计，柱顶高度控制在5m左右。对线侧下站型客站，旅客遮雨和旅客流线的便捷是考虑的重点，同时站房高度和雨棚高度要协调，站房和站台间要保持一定的距离，此外还应处理好建筑美观与投资控制的关系。

4、站房与周边自然环境的关系

客站设计中，要合理利用土地资源，顺应自然环境的地形地貌，保持协调关系。对中小型客站，应因地制宜，灵活把握，选择合适的建筑形式，并合理利用站位周边自然景观(山体、水系、林木等)，体现低碳、节约、环境友好的客观要求。另外，应优化建筑体形系数，使建筑平面形式及总体布局适应当地气候条件，提高围护结构保温隔热性能，减少采暖和空调的使用。在充分考虑自然通风、采光设计的同时，调整窗墙比及建筑外窗的气密性，充分显示客站的价值和表现力。

5、建筑创新与投资的关系

中小型客站在建筑设计上普遍创新不足。2003年起，铁道部开放设计市场，通过方案征集搭建项目平台，吸引了一批国内外知名设计单位参与铁路客站设计，大幅度提高了客站设计水平，一大批优秀的客站设计方案脱颖而出，如拉萨站、北京南站、上海虹桥站、广州南站等。这批特大型站房在解决客站综合交通枢纽的定位、创新客站结构技术、树立全新的设计理念方面，起到了引领作用。但是特大型、大型客站已基本完成了方案设计，相当一部分已投产。目前，中小型客站方案设计占主导地位，应在总结大型客站创新设计经验的基础上，创新设计中小型客站方案，以最优性价比来确定设计方案，而不是以投资为代价换取创新。

三、结束语

随着铁路客运专线、城际铁路的建设发展，到2012年底大型铁路客站方案设计已基本完成，一部分已建成投入使用。“十二五”规划的后3年客站建设大多属于中小型客站，其建筑结构和造型成为业界关注的热点和重点。为打造精品，提升建筑品质，本文在阐述新时期中小型客站建设特点的基础上，重点论述了中小型客站建筑设计需考虑的几个方面的问题，望能为今后的中小型客站设计提供借鉴。

参考文献

电路的可靠性设计范文第2篇

【关键词】产品;可靠性设计;性能设计

0 概述

产品研发过程中，一方面要进行功能和性能（固有能力）设计（以下统称为性能设计）以满足产品的专用特性要求，另一方面要进行“五性”（可靠性、维修性、测试性、安全性与保障性，以下统称为可靠性）设计以满足产品的通用特性要求。两个设计同时达到了，才是一个真正合格的产品，这就要求研发人员必须既能掌握性能设计，又能掌握可靠性设计，成为双面手。

可靠性是指产品在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计的目的是挖掘与确定产品潜在的隐患和薄弱环节，并通过设计预防与改进，有效地消除隐患和薄弱环节，从而提高产品的可靠性水平，满足产品可靠性要求。随着电子产品的发展，对产品研发不仅性能要求严格，而且可靠性指标（平均故障间隔时间）要求越来越高，已经从原来的几百小时到现在的几千小时甚至上万小时，因此，可靠性设计对产品可靠性具有重要影响。

1 现状分析

以往产品的设计过程就是根据产品的功能和性能及其它要求，收集资料、调研、讨论，软、硬件功能的需求分析及分配，按照信号流程图，设计出总体电路功能框图，再参考典型产品，经典电路、新技术电路等、使用硬件功能模块、软件功能模块及接口缓冲电路等将各部分有机的结合起来，经过关键课题试验、原理性试验，形成电路方案，做出符合功能、性能要求的产品，并通过试验，发现薄弱环节，改进完善，交出合格产品。但以上过程没有主动将可靠性设计要求落实到产品研制的全过程中去，或者整个过程忽略了可靠性设计这一重要的环节。还有一种说法是“新产品的设计与开发，首先是解决‘有、无’问题，可靠性以后再补上。”正因为这样，在传统的设计与开发过程中，把产品的性能样机开发出来后，再把可靠性设计加到产品中去，这是很错误的理念，会出现所谓的“两张皮”现象。

传统的设计思想是不考虑市场的牵制和用户的需求，只重视产品的性能设计，忽略其可靠性设计，没有重视可靠性设计在产品研发中的作用，设计目标仅满足验收标准而已，导致产品研发初期投入、更改少，后期投入、更改大，质量波动大，被动等待解决故障问题，很难满足用户要求和市场需求，甚至研发出了合格的“废品”，最终导致局部或全剧的重新设计，代价更大。

那么究竟可靠性设计在产品研发中有什么样的作用呢？一是可靠性是产品固有特性之一，可靠性设计保证了产品的固有可靠性。一旦完成设计，产品的可靠性就已经确定。如果在设计阶段忽略了可靠性设计，比如元器件、原材料选用不当，设计裕度考虑不足，没有进行可靠性预计和分析，没有进行故障模式及影响分析（FMEA）等，就难以提高产品的可靠性;二是可靠性设计是市场竞争的需要，现代科学迅速发展，同类产品竞争激烈，淘汰速度快，因而要求产品的可靠性要高的同时，研制周期还要短，如果忽略了可靠性要求，等到产品完成设计后，发现了缺陷和薄弱环节，再进行技术改进，势必推迟产品投放市场时间，降低竞争力;三是如果可靠性设计与产品研发同步进行，那么耗资最少，效果最显著。有一项统计数据，使用和保障费用耗资与研发过程中进行可靠性与维修性所耗资比例为30：1。

由此可见，可靠性与产品的性能一样，是从产品设计与开发一开始就要设计到产品中去的，如果单从性能考虑，即使开发出了符合性能要求的产品，但可靠性不见得那么容易加进去，出现“两张皮”现象，结果造成产品的薄弱环节和设计隐患没有及时被发现，导致产品部分性能和可靠性指标不能满足要求，在使用过程中产品故障多，技术人员疲于应付解决各类技术质量问题，生产和服务保障的成本也随即大大提高，用户评价低，抱怨多，给企业带来声誉和经济上的损失。

2 解决措施

在有限的资源（费用、周期等）约束下，如何完成产品的性能设计和可靠性设计，实现产品的专用特性和通用特性的优化平衡，应从以下几个方面做起：

第一，转变设计思想。产品设计应考虑市场牵引和用户需求，将性能设计和可靠性设计综合权衡，以在研发初期多投入、多更改，后期少投入、少更改为指导思想，以满足用户需求和质量稳定为目标，及早寻找故障，预防故障发生，创造低成本、高质量、适销对路的产品。

第二，性能设计和可靠性设计同步进行。产品正常的研制过程应该是根据产品的性能及可靠性要求，设计出功能原理框图，同时依据可靠性的定性、定量要求及专项设计要求、新技术应用等，将可靠性作为固有属性同步设计到产品中去。通过可靠性预计、仿真、分析等手段找出产品的薄弱环节并及时改正，如可靠性预计能发现的缺陷和方案选择，故障模式及影响分析出了产品所有可能产生的故障模式以及引起每个故障模式的原因和影响，并针对原因采取相应改进措施等等，再通过各种试验验证，如环境试验、可靠性试验等以考核产品的指标是否能满足要求，对试验中发现的问题及时给与分析解决，形成真正合格的产品;

第三，进行产品的性能设计和可靠性设计时，应综合考虑以下几点：（1）研发风险问题。产品的集成化程度越来越高，带来了产品可靠性下降风险，使研发风险增加，须采取相应的避险措施;（2）环境差异问题。产品的使用从陆地到海洋至太空，使用环境越来越严酷，对产品的可靠性的实现提出了挑战，如平均故障间隔时间加长，维修时间缩短，保障设施齐全等;（3）安全问题。产品的可靠性直接影响使用者的生命安全，使安全性设计受到关注;（4）市场竞争因素。“性能优良、功能齐全”并不是用户选择的唯一因素，产品是否可靠、是否便于维修、保养和维修费用是否经济实惠等通用特性对用户的选择是很重要的参考因素。

3 结束语

产品研发人员既能掌握性能设计，又能掌握可靠性设计，才能设计出性能、可靠性都满足要求的产品。当然，产品可靠性团队必须跟踪并掌握可靠性先进技术及管理方法，把适用的技术、管理方法、工具传授给研发、生产、技术服务、管理等人员，使他们充分掌握必要的相关的可靠性知识与方法技术，促使性能设计和可靠性设计在研发、生产中有机结合，才能真正提高产品的可靠性。

【参考文献】

[1]曾声奎.可靠性设计与分析[M].北京：国防工业出版社，2013.

电路的可靠性设计范文第3篇

随着科学技术的迅猛发展，汽车盗窃技术与日俱增，已成为全世界汽车领域包括我国在内的重要问题。所以，汽车防盗设计研究不管是对汽车生产商来说，还是对社会保险业以及个人来说都具有非常重要的意义与价值，怎样研制出更为安全、有效以及可靠性极高的汽车防盗设备，最大程度地降低车主的财产损失是当前汽车领域应该加以解决的迫切问题。针对当前世界性的汽车盗窃发展趋势，所有的汽车生产商都在努力研发、改进汽车防盗技术，特别是微电子技术的大踏步前进，更是推动着汽车防盗技术的自动化与智能化发展。截至目前，汽车防盗设备从最初的机械控制，发展到现在运用电子密码、使用遥控呼救、利用信息报警，早期阶段的防盗设备主要是应用在门锁、窗户、启动器、供油、制动器等联锁器件的控制，同时还有专为预防盗窃而设计出的专用型套筒扳手。伴随着科学技术的发展，汽车防盗设备可以说是日益进步与完善，最主要功能就是防护车辆，并持续推出全新的产品。现代化高科技的快速发展促使产品的各个功能不断强大，产品的设计过程与生产过程也更为复杂，这就促使产品的专业性更为重要，汽车电子防盗报警器当然也包含在内。另外，产品的可靠性已经成为当前测量产品性能及质量的核心标准之一，这主要是由于可靠性不但是产品质量的反映，更是产品安全性与维护性等多种性能的代表，因此提升汽车电子防盗报警器可靠性是增强产品市场竞争力与扩大产品市场占有率的重要手段与途径。

二、汽车电子防盗报警器电路可靠性设计的必要性

汽车电子防盗报警器对于保护汽车安全起着至关重要的作用，其可靠性直接决定着汽车的安全性能。因此，针对汽车防盗报警器电路的可靠性设计研究，可以降低汽车电子防盗报警器出现问题的几率，整体提升汽车自身的安全性。下面从五方面具体分析汽车电子防盗报警器电路可靠性设计的必要性:一是能够预防发生故障，特别是降低了误报或者被盗等特殊故障发生的几率，从而确保汽车的安全与长期的使用时间。二是能够从整体上减少电子防盗器的费用成本，因为提升产品的可靠性，就需要质量更有保证的元部件，对一些多余功能的部件调整以及其他部件的可靠性设计、研究、实验等，都需要大量的经费支撑，因此首先就是在费用方面得到保证。但是，产品一旦可靠性得到提升，就能将花费在修费与停机检查费用方面的费用降到最低。根据美国某相关公司的实际调查发现，在提升汽车可靠性和维修性研制阶段所花费的每一美元，将会在之后的使用与后勤方面节省至少30美元，即产生30:1的实际效益。同时，可靠性所产生的直接经济效益不但表现在未来实际运用方面，而且在研制过程中还会降低样机研制的所需次数，每减少一个样机，不仅仅能够节省很多资金，而且可以节约大量时间。三是能够大大缩减停机时间，提升产品的可用率，降低汽车发生故障或者被盗的概率。四是可以大幅提升产品的可靠性，增强企业的信誉，提高市场竞争力，拓展产品的销路，实现经济效益的提升。五是可靠性的提升能够直接降低汽车发生其他事故的几率，这样就能降低因多种事故所造成的费用支出，从而避免其他不必要的损失。提升产品的可靠性需要从生产的每个环节着手，但最为重要的是产品设计阶段，因为缺乏合理性的设计，如果想在之后的环节中加以维修并达到预期的可靠性，其几率微乎其微。所以，产品设计者必须具备扎实的可靠性设计基础知识与技能，并能够运用多种方法与手段进行设计，从多个途径寻求产品可靠性的突破。

三、汽车电子电路系统可靠性的设计方案

预计、分析、分配以及改进等一系列产品可靠性研发活动就是所谓的汽车电子电路系统可靠性研发设计，结合产品技术文件与图样，对汽车某个电子电路系统的可靠性进行定量设计，进而促进产品的可靠性更加稳固。这一过程包括确定的可靠性指标、构建的可靠性模型、预计法加速检验可靠性指标、分配的可靠性、分析检验电路的可靠性、筛选元器件等。

(一)建立可靠性指标。

我国在1997年加以修订的《汽车报废标准》，规定凡是非营运类轿车大于等于10年(经过申请通过最多研制15年)或者达到50万公里之后要进行强制性报废，这一规定可以说是汽车电子电路系统可靠性指标的确定范围。尽管当前新出台的汽车报废标准有所改动，但是此规定依然是检测机车各个部件功能可靠性指标的主要参考。依据报废指定标准的15年计算，汽车报废的时间长度约为129，600个小时(按照24小时/天计算)，与轿车共计行驶里程达到50万公里的报废标准，把这两种汽车报废标准的大约值视为同等效率，同国军标准规定的不能低于5，000千米的汽车电子系统故障发生的平均间隔里程数，计算得出汽车电子系统的可靠性指标即MTBF是1，296小时。

(二)确定可靠性模型。

在设计产品的最初时期，通常要依据产品的可靠性指标与其功能，确定具体的可靠性模型，从而为分配可靠性指标作准备。汽车系统一般包括贮备系统、复杂系统与非贮备系统。其中，贮备系统又分为工作贮备系统与非工作贮备系统，而工作贮备系统又分为并联、混联与表决这三个系统，非工作贮备系统又称之为旁联系统;而贮备系统就是串联系统。对于普通的电子电气系统，又可分为并联系统、串联系统与混联系统。并根据具体系统的模块功能确定框图与可靠性模型。构建汽车电气系统的可靠性模型的常规条件是:在整个汽车电气系统之中，除去电子的元器件之外，还包括其他部件部分(例如机械元件、系统软件、同电子的元器件相关的PCB板和连线等)的可靠性都是彻底可靠的;而所有电子元器件的使用时间则是服从分布的指数与故障形式的相互独立。

(三)分配可靠性指标。

分配可靠性指标就是把各个系统中的可靠性指标依照原有的规则分配给各个单元，并把分配所得的结果当做各个单元可靠性的定量要求通过设计加以实现。实际操作中的分配可靠性的方法多种多样，例如评分型的分配阀、层次型分析法以及工程加权型的分配法等，就当前而言，最为简单且容易操作的方法就是工程加权型的分配法，并且涵盖的面积比较广，因此应用愈来愈广泛。所以，针对汽车电子电路系统的可靠性指标分配也是采用工程加权型的分配法进行的。

四、结语

电路的可靠性设计范文第4篇

关键词：电子镇流器 可靠性 可靠性设计 元器件选用

记得三年前我到广州参加一个节能电感镇流器推广工作的研讨会，当时专家们普遍认为节能电感镇流器比电子镇流器有发展前景，原因是电子镇流器尽管有很多优点，比如功率因数高，重量轻，损耗小，节能效果明显，但是可靠性远不如电感镇流器。电感镇流器可达五年，可靠性高，故障少，而当时市场上的电子镇流器寿命才半年至一年，故障多。但就在那段时间，我们华佳电器也决定从事电子镇流器的开发和生产，因为电子取代电感是国内外大势所趋。如何解决电子镇流器的可靠性问题首先摆在我们设计人员的面前。下面谈谈电子镇流器的可靠性设计。

一． 降额设计和动态设计

所谓可靠性即产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力。所谓规定的条件，主要指环境条件。从产品研制全过程及产品寿命来看，为使产品可靠性得以保证或增长，从产品可靠性指标确定、可靠性试验、可靠性分析无一不考虑环境应力对产品可靠性的影响。在产品可靠性设计技术中一个重要的设计措施是降额设计，其中环境温度以及施加的电应力是降额的主要途径。对于半导体元件，如不考虑其结温和承受温度极限，可靠性将无法得到保证。在可靠性设计中另一个很重要的设计措施是动态设计，各种电子元器件在环境应力变化时其特性值也在改变。表1给出了某固态电阻的阻值随环境应力的改变而变化的情况。这些电子元件构成整机投入使用时，环境的改变会使整机不能稳定工作，甚至出现故障。因此在进行设计时就应改变静态设计的思想，考虑环境因素引起的元器件性能变化，进行动态设计。

二． 电路的可靠性设计，包括印刷电路板（PCB）布线设计

由于可靠性是电路复杂性的函数，降低电路的复杂性可以相应的提高电路的可靠性，所以在实现规定功能的前提下，应尽可能使电路结构简单，最大限度地减少所用元器件的类型和品种，提高元器件的复用率，这是提高电路可靠性的一种简单而常用的方法。

简化设计一般使用的方法有：

1）多采用标准化、系列化的元器件，少采用特殊的或未经定型和考验的元器件。

2）在保证实现规定功能指标的前提下，多采用集成电路，少采用分立元器件，集成度的提高可以减少元器件之间的连线、结点以及封装的数目，而这些连接点的可靠性常常是造成电路失效的主要原因。据资料介绍，1974年我国发射卫星的运载火箭因为一根直径为0.25MM的导线断裂，导致整个系统被引爆自毁，因此不要小看一个小小的元器件失效，哪怕是一根导线的断裂，它们会使成千万甚至上亿元的投资毁于一旦，“千里之堤，溃于蚁穴”。

印刷电路板的布线设计，主要考虑以下三点：

1）电磁兼容性（EMC）设计，电磁兼容性是指电子系统及其元部件在各种电磁环境中仍能够协调、有效进行工作的能力。EMC设计的目的是既能抑制各种外来的干扰，使电路在规定的电磁环境中能正常工作，同时又能减少其本身对其他设备的电磁干扰。由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要由印刷导线的电感部分造成的，因此，应尽量减少印刷导线的电感量。印刷导线的电感量与其长度成正比，并随其宽度的增加而下降，故短而粗的导线对于抑制干扰是有利的。对于一般电路，印刷宽度选在1.5MM左右，即可完全满足要求；对于集成电路，可选为0.2MM~1.0MM。为了抑制导线之间的串扰，在设计布线时应尽量避免长距离的平行走线，尽可能拉开线与线之间的距离，信号线与地线及电源线尽可能不交叉。在使用一般电路时，印制导线的间隔和长度设计可以参考表2，在一些对干扰十分敏感的信号线之间可以设置一根接地的印制线，也可有效地抑制串扰。

另外，为了避免高频信号通过抑制导线产生的电磁辐射，在印制电路板布线时，应尽量减少印制导线的不连续性，例如导线宽度不要突变，导线的拐角大于90度，避免环状走线等。

2）接地设计

只要布局许可，印制板最好做成大平面接地方式，即印制板的一面全部用铜箔做成接地平面，则另一面作为信号布线。

3）热设计

电子镇流器的外壳内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，也可以考虑灌注绝缘散热胶比如黑胶达到传热目的。另外温度敏感器件最好安置在温度最低的区域，千万不要将它放在发热元件的正上方，发热元件不能集中在一个地方，这样不利于散热。温度每升高10℃，寿命将减少一半。

转贴于 三．电子元器件的选用

电子元器件在应用时应重点考虑的问题及确保应用可靠性所采取的有效措施有以下几点：

1）降额使用 经验表明，元器件失效的一个重要原因，是由于它工作在允许的应力水平之上，因此为了提高元器件可靠性，延长使用寿命，必须使实际使用应力低于其规定的额定应力。

2）热设计 电子元器件的热失效是由于高温导致元器件的材料劣化而造成的，因此在元器件的布局、安装等过程中，必须充分考虑到热的因素，采取有效的热设计

3）动态设计前面已经讲过，不再详细描述。

另外，对于我们电子镇流器上用的元器件，有两个非常关键，选择是否恰当直接关系到镇流器的可靠性，这里我必须着重谈一谈：

第一是功率晶体管，功率晶体管是做开关作用的，因此，开关晶体管驱动电路设计合理与否，直接关系到晶体管的温升程度，转换效率和使用寿命。又由于晶体管的开关参数和放大倍数还要受到温度、电压、电流等因素的影响，并非是一个常数。比如在低温时，放大倍数会变小，存储时间变短，如果选择的放大倍数太小，存储时间太短，则在低温时，灯可能点不亮，如果选用放大倍数过大，存储时间长的晶体管，低温启动问题解决了，但在高温时，就可能出现过饱和，导致晶体管开关损耗大幅增加，温升过高，导致晶体管损坏。事实证明，电子镇流器最终失效形式几乎都表现为功率晶体管烧坏，因此三极管选得好不好直接决定镇流器的可靠性。

我们最初选用的是13005系列或国内的DK55系列晶体管，为了兼顾低温启动不困难和高温不出现过饱和，我们对晶体管的外围驱动元件比如磁环，基极限流电阻及晶体管的存储时间ts进行了细致的分档和配对使用，这对提高晶体管的可靠性起到一定作用，但是管理成本和检验成本却大大增加了。后来我们改选带抗饱和的晶体管，取得了比较理想的效果。图3为带抗饱和的晶体管的电路图，图中NPN是主晶体管，D为续流保护二极管，PNP型晶体管作为有源抗饱和网络。当NPN管饱和导通以后，当基极驱动电压高于Vbe（PNP）+Vces（NPN）时，PNP管导通，将基极驱动电流分流，使NPN晶体管不会出现深饱和。这样，NPN管选用大的放大倍数，外电路元件的不一致带来的过驱动，导致的过饱和现象得到自动抑制，改善了开关特性，提高了大批量生产的工艺宽容性。对解决低温时要求驱动过强，以利于灯的启动，高温时不因过驱动烧管也很有效。另经实验证实，选用该晶体管后，晶体管工作温度降低了20度左右，因此电子镇流器选用这种晶体管后不仅降低了成本，而且提高了可靠性。

第二个关键元器件是电解电容寿命的选取，大家都知道电子镇流器整流后都需要用一个容量比较大的电解电容进行滤波，电解电容的容量、漏电流、损耗角将随时间和温度发生变化，时间越长，容量将变得越来越小；使用温度越高，漏电流、损耗角将变得越来越大，最终电解液耗尽，电解电容干枯。因此电解电容的好差直接关系到电子镇流器的可靠性和寿命。目前市场上电解电容有105℃ 1000小时至8000小时不等。如果错误选择105℃ 1000小时的电容，则镇流器其它参数设计得再好也没用，它的寿命也只有半年到一年。因此，电解电容应选择漏电流和损耗角小，长寿命的电容，一般选8000小时/105℃，这样镇流器才不会因为电容的早早失效而失效。

四．生产过程的控制

有句熟话：“产品的品质是设计和制造出来的，而不是检验出来的。”因此为了更有效的控制产品的主要失效模式，必须根据生产过程中各道工序对产品质量与可靠性的影响程度，设定关键工序的质量和可靠性控制点，对其重点控制。我们华佳公司按电子镇流器的工艺流程，运用SPC统计过程控制方法，对制造过程的关键点进行动态统计和分析，及时发现过程工艺是否出现了异常或偏离了正常变化范围，确保生产的一致性和稳定性。

五．对整机进行可靠性验证试验

首先按照产品的特点，建立一套完整的可靠性控制程序，然后在新产品试生产阶段，进行可靠性验证试验，及时调整不符合或影响产品可靠性的元器件，确保新产品达到程序要求的可靠性指标。

电路的可靠性设计范文第5篇

关键词：PLC控制；可靠性；对策

中图分类号：TN830文献标识码： A

引言

随着经济的不断发展，工业化、信息化、现代化的进程不断加快，企业为了不断促进生产、提高自身的竞争力，在生产过程中采用PLC控制系统已经成为了其必然的选择，但PLC控制系统的可靠性仍存在问题，影响PLC控制系统可靠性的因素较多，在设计PLC控制系统时要遵循一系列的原则，才能实现PLC控制系统的可靠性设计。本文将对影响PLC控制系统可靠性的因素进行介绍，并阐述PLC控制系统可靠性设计的原则，同时将提出提高PLC控制系统可靠性的对策

一、常见控制系统可靠性降低的原因

1、影响现场信号错误的原因

1.1 常见的影响

现场信号中较为常见的影响是由传输信号或短路现象引起的，这主要是由于受到机械拉力或是本身线路老化的影响，而且在外界因素影响下也极易导致现场信号出现中断的情况，一旦这些因素存在，则会导致现场信号传输出现故障，使信号无法正常的进行传输，P L C 控制系统由于接收不到准确的信号，从而导致其在运行过程中出现错误变动。

1.2 点抖动

在现场接触的过程中，虽然仅仅是一闭一合的过程，但是其在P L C 管理之中确认为已经闭合了多次，因此虽然在线路中添加了滤波电路器，但是其软件的微分指令仍然会发出，进而造成了严重的错误控制现象。

1.3 现场变送器

在机械开关产生故障的过程中，由于开关自身存在着质量隐患和接触不良，使得变送器在运行的过程中其中从在的非电量偏差较大，进而引起在工作中控制系统无法正常的进行工作。

2、影响执行机构出错的主要原因

控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC 发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。

由于执行机构没有按P L C 的控制要求动作，各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，导致系统无法正常工作，系统可靠性被降低了。要使得整个控制系统的可靠性得到提高，必须做到提高执行机构动作的准确性和输入信号的可靠性。只有这样，当P L C 发现问题时，才能够做到及时并准确的用声光等报警方式向工作人员报警，再由相关工作人员去排除故障，使得系统恢复正常工作。

二、加强 PLC 自动控制系统可靠性的措施探讨

1、加强输入信号的可靠性

加强输入信号的可靠性是保障 PLC 自动控制系统可靠性的重要手段。 ①在进行变送器和开关的选择时，要尽量选择可靠性较高的产品， 从而有效的避免在使用的过程中出现信号线短路及接触不良的现象；②进行程序设计的过程中，要增加数字滤波程序，以更好的增加输入信号的可靠性。 同时，要保障输入接口电路的抗干扰能力， 以避免因为触点抖动或者干扰脉冲而引起的信号输入错误。 对于输入接口电路抗干扰能力提高的方法主要有以下几点：a. 加强对光耦接合器的应用，以提高抗干扰能力；b.利用电阻电容滤波等滤波电路，提高抗干扰能力；c.利用信号之间的关系判断信号的可信程度，以提高读入 PLC 现场信号的可靠性；d.在输入触点之后加定时器，保证触点在稳定闭合之后才有进行响应。

2、加强执行机构的可靠性

加强执行机构的可靠性也是保障 PLC 自动控制系统可靠性的重要措施。 其关键是要保证执行系统能够按控制的要求来工作，当执行系统出现故障时，要及时的予以纠正。 要对由负载控制的控制器进行检查， 保障在启动时接触器可以可靠闭合，而在停止时，能够很好的释放。 在阀门开启或关闭的过程中，根据时间的不同，来设定延时时间，通过延时对开到位或者关到位的信号进行检测，如果是信号不能够准确的反馈，则说明存在故障，要对故障进行报警处理。 前提是要设计好完善的故障报警系统， 后面会对故障报警系统的完善进行详细的分析。 确定故障以后，进行故障修复，在故障排除以后保证接触器的闭合性能， 最终达到保证执行系统能够顺利的按控制的要求进行工作的目的。 从而有效的保证执行机构的工作可靠性。

3、完善故障报警系统

完善故障报警系统是促进 PLC 自动控制系统可靠性的重要措施。 一般在自动控制系统的设计当中，故障报警系统可以分为三级。 一级故障报警系统设置主要控制现场的控制面板，指示灯的指示来表明是否有故障存在， 设备是否能够正常运行。 当指示灯亮时，说明设备在正常运行当中，当指示灯闪烁时则提示设备运行故障。 通常状况下，还设置了指示灯监测按钮，一般按下按钮 3s 以上，指示灯全部都会变亮，如果是指示灯不亮，则说明指示灯已经损坏，应该立即进行更换，以免影响故障报警系统的正常工作。 二级故障报警系统显示一般设置在中心控制室，安装在人机接口监视器上面，如果设备出现故障，则会有相应的文字显示出现故障的类型，同时，在工艺流程图上面会有对应的设备闪烁，在历史时间表上面，也会有对故障的记录。 三级故障报警系统的显示一般设置在中心控制室的信号箱之内，如果设备出现故障，则信号箱会利用声、光等报警方式进行报警，以提示工作人员故障发生，及时进行故障的处理。 在对故障进行处理的过程中，也要注意根据故障的类型进行分类的处理， 有些故障可以在系统运行的过程中进行处理，以提高系统的运行水平。

4、强化安装管理及维护

强化安装管理及维护是加强 PLC 自动控制系统可靠性的重要措施。 ①在进行安装的过程中，要严把质量关，以减少故障的发生几率；②在系统安装完成以后，在使用的过程中要加强对设备的维护及检修，同时要保证检修的质量，对技术线路的改动和系统改造要做好相关的记录，也便于后期的维护；③加强维护管理能够有效的保障 PLC 控制系统的可靠性， 主要的设备维护部位主要有以下几个：信号模板及寿命元件输入、输出中间继电器、中央处理单元、电源、安装状态等等；④要加强对安装和维护过程中人员的管理， 保证施工及维护人员的能力能够达到相关的技术要求，能够熟悉相关的流程，而且要具备一定的计算机水平。 因此，要选择合适的人员，并且加强对相关人员的培训，确保其能够达到相关的技术水平及能力。

结束语

P L C控制系统的高效、可靠运行，则需要在其运行过程中采取切实有效的措施来对影响系统可靠性的因素进行防范，针对于不同因素所产生的原因，从而在设计和编程中采取科学合理的技术措施，并在实践工作中进行不断完善和改进，有效的提高PLC自动控制系统的可靠性，使其性能更好的发挥出来，加快社会和经济的发展和进步。

参考文献

[1]陈友莉.PLC自动控制系统可靠性浅谈[J].电气工程应用,2014,01:30-32.

[2]孙海林.PLC自动控制系统可靠性及其提高方式的研究[J].电子技术与软件工程,2014,04:252.