经常有看到客户产品可靠性的要求使用MTBF表示,但有些客户对MTBF是什么,MTBF的基本概念都是一头雾水。
MTBF是什么?
MTBF:平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure)
• 是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标,单位为“小时”。
• 反映了产品的时间质量,是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力
• 指相邻二次故障的平均工作时间,仅适用于可维修产品
例如:
问:市场上有一款电源适配(Adapter) MTBF高达1, 500, 000小时, 根据换算1, 500, 000/(24*365) ≈ 171 是不是可以说该款电源适配器每只平均能工作171年不出故障 ?
MTBF=1/λ λ =1/MTBF=1/171≈ 0. 6% 所以正确的说法应该是一年内 , 平均每 1000只有6只电源适配器会出故障.
MTBF的三种测试方法
1.MTBF预计法:
• 可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计,推测其可能达到的可靠性水平 ,是实施可靠性工程的基础
• 可靠性预计是依据组成系统的元器件、零部件的可靠性来估计的,是一个自下而上、由 局部到整体、由小到大的一种综合过程
• 可靠性预计适用于产品设计阶段
可靠性预计法的步骤:
• 客户提供产品BOM表
• 依据软件查询各无器件失效率
• 统计总失效率
• 计算预计MTBF
2.MTBF试验法:
• 截尾贯序试验:在试验期间,对受试设备进行连续地或短间隔地监测并将累积的相关试 验时间和相关失效数与确定是否接收、拒收或继续试验的判据进行比较
• 定时或定数截尾试验:在试验期间对受试设备进行连续地或短间隔地监测,累积相关试 验时间直至或超过预定的相关试验时间(接收)或发生了预定的相关失效数(拒收)
可靠性试验法的步骤:
• 确定MTBF下限值
• 确定试验方案,推荐截尾贯序试验,方案4:9
• 确定样品信息:什么样品,尺寸,重量,可提供的样品数量
• 确定可接受失效样品数,推荐可接受失效样品数为0
• 计算试验时间
• 确认试验条件:温度,电压,功能检查
• 进行试验观察失效数
3.MTBF加速法:
• 常规试验耗时较久,且需投入大量的金钱,而产品可靠度信息又不能及时获得并加以改善
• 可在实验室里以加速寿命试验的方法,在可接受的试验时间里评估产品的使用寿命
• 是在物理与时间上,加速产品的劣化, 以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿 命或失效率,但基本条件是不能破坏原有设计特性
• 电子产品的加速因子主要是温度,温度加湿度,电压等
MTBF加速法试验步骤:
• 确定MTBF下限值
• 确定可信度系数
A=0.5*χ2(1-a,2(r+1))
X2(1-a,2(r+1))是自由度为 2(r+1)的 X 平方分布的 1-a 的分位数;a 是要求的信心度,推荐a为90%;r 是允许的失效数,推荐r为0或1 例 :某种产品,要求在 90%的信心度,允许失效 1 个下的可信度系数 A? 此分布值可以通过 EXCEL 来计算,在 EXCEL 中对应的函数为 CHIINV;允许失效 1 次时,A=0.5*CHIINV(1-0.9,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)=0.5*7.78 =3.89
• 依据具体的测试条件(温度,湿度,电压)计算加速因子
• 确认客户能提供的样品数量
• 计算试验时间
需要做MTBF测试产品有:
1.计算机类:电脑、显示屏、主机、电脑元器件、医疗设备等精密仪器等;
2.电子通信类:手机、射频器、电子通信元器件等;
3.电器类:家电、灯具、变电器等各类家电电器设备;
4.电子元器件、电子连接器、PCB&PCBA等
总而言之,电子产品的MTBF值达标了,产品的可靠性定量指标就达标了。