電子產品整機MTBF計算和試驗時間的確定
MTBF試驗是采用高溫(40-50攝氏度)連續開機,小批量,試驗產品壽命的方法。試驗中濕度取40-85%,沒有其它加速因子。
1. 理論計算MTBF的公式:
在單位時間內(一般以年為單位),產品的故障總數與運行的產品總量之比叫“故障率”(Failure rate),常用λ表示。
例如網上運行了100 台某設備,一年之內出了2次故障,則該設備的故障率為2/100 = 0.02 (次/年)。
當產品的壽命服從指數分布時,其故障率的倒數就叫做平均故障間隔時間(Mean Time Between Failures),簡稱MTBF。即: MTBF=1/λ 。
2. MTBF試驗時間的計算
試驗時間= MTBF目標值*R/樣品台數*加速因素(式 11-1)
式中: R可靠度,通常取±3西格瑪=99.73%*;加速因數:AF = 2 [ (T1 – T2)/10 (式11-2)
T1 試驗用溫度; T2環境溫度,取25度;
3. 為方便理解式(11-1)的計算中R,先介紹一下背景知識:
西格瑪的定義是根據俄國數學家P.L.Chebyshtv的理論形成的,它是描述偏差程度的數理統計術語。 根據
P.L.Chebyshtv的計算:
68%的合格率,是±1西格瑪;
95%的合格率,是±2西格瑪;
99.73%的合格率,是±3西格瑪。
4.MTBF試驗時間計算 案例: 如果需要產品MTBF=100000H,問:維修率、MTBF試驗的台數和容許的失效數?
MTBF=1/λ ,則此例中: 100000=1/λ λ=0.00001,
即 每台/每小時有10萬分之1的機器出故障;每台/每年有0.00001*24*365=0.087台出故障;
也就是λ=8.7% ;就是每百台每年有8.7台出現故障。這就是維修率。
如果用100台機器,做1年MTBF 試驗,故障小於8.7台,則滿足要求,
問題是試驗時間太長,可以采用高溫加速的方法,試驗溫度取50度。
依據式11-2,AF=5 ;根據要求MTBF=100000;如果試驗台數取100台,R取99.73%
依據式11-1,實際試驗時間=100000*0.997/100*5 = 200 h 。
如果對試驗100台機器覺得太多,可以取50台,做同樣長的時間( 200 h ),此時失效可接受數為8.7/2 =4 台。也就是說選50台,做200h,失效數小於等於4台,則MTBF為10萬小時。