CN106918772A - 雷达电路板电应力加速退化方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可靠性加速试验技术领域，公开一种雷达电路板电应力加速退化方法和装置。该方法包括：获取雷达电路板的最高电压应力水平；根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率确定试验方案；根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量；根据所述试验方法、试验设备和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验。该方法通过选用雷达电路板进行电应力加速退化试验能够完整、有效的反映出电子产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及可靠性加速试验技术领域，特别是涉及一种雷达电路板电应力加速退化方法和装置。
背景技术
目前，随着电子装备复杂性的提高，对在现代战场环境下装备的环境适应性、可靠性提出了更高要求，因为缺乏有效的装备现场使用数据和寿命数据，就很难对装备的可靠性做出准确的评估，这给装备的预防维修和保障带来了挑战，而通过环境应力加速试验来获取装备的失效数据和退化数据，结合现场数据，扩大数据量，可有效提高可靠性评估的准确度。因此，开展有效的加速性能退化试验是目前提高装备保障技术的重要措施和突破。
当前电子装备的失效一定程度上是由环境效应引起的，引起电子装备失效的主要环境因素有：温度、湿度、沙尘、盐雾、强电磁脉冲静电放电等，另外，工作应力的不稳定也是导致产品失效的另一主要原因，电子装备工作时主要受电源通断电、电压、电流、功率等因素的影响，容易造成电子元器件的性能损伤。而传统的电子元器件级电应力试验针对的电子元器件并不能完整、准确的反映出电子产品的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种雷达电路板电应力加速退化方法和装置，能够完整、准确的反映出电子产品的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种雷达电路板电应力加速退化方法，包括：
获取雷达电路板的最高电压应力水平；
根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定试验方案；
根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量；
根据所述试验方法、试验设备和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验。
优选的，所述获取雷达电路板的最高电压应力水平包括：
基于雷达电路板各元器件的性能指标和电路功能结构，确定雷达电路板的理论最高电压应力水平；
按照步进应力试验的方法确定雷达电路板工作时的实际最高电压应力水平。
优选的，所述根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定试验方案包括：
根据失效机理不变原则，结合雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定雷达电路板加速电应力的试验最低应力水平和试验最高应力水平；
通过组合优化方法确定试验的应力组数及每组应力下的应力水平大小。
优选的，所述根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量具体为：
根据加速试验样本数量选取原则，确定恒定应力加速退化试验的样本量大小不少于5个，步进应力加速退化试验的样本量大小不少12个。
优选的，所述根据所述试验方法和所述试验样本数量设计试验系统具体为：
根据所述试验方法和所述试验样本数量，选取直流电源、功率开关、控制装置和波形采集装置进行雷达电路板电应力加速退化试验。
优选的，所述选取直流电源、功率开关、控制装置和波形采集装置进行雷达电路板电应力加速退化试验具体为：
通过所述控制装置控制所述直流电源为所述试验样品提供预设电压；
通过所述控制装置控制所述功率开关的工作状态，以控制所述波形采集装置接收所述试验样品的输出信号并显示。
一种雷达电路板电应力加速退化装置，包括数据处理装置、直流电源、功率开关和波形采集装置；
所述控制装置与所述直流电源相连，用于控制所述直流电源输出预设电压；
所述直流电源的输出端与试验样品的输入端相连，为所述试验样品提供预设电压；
所述功率开关分别与所述试验样品的输出端和所述波形采集装置相连，用于将所述试验样品的输出信号传送至所述波形采集装置；
所述控制装置，还用于控制所述功率开关的工作状态；
所述波形采集装置，用于将所述试验样品的输出信号显示为波形。
优选的，还包括保险管；所述保险管与所述直流电源的输出端相连，所述直流电源通过所述保险管与所述试验样品的输入端相连。
优选的，所述波形采集装置为示波器。
优选的，所述控制装置为计算机。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明实施例，获取雷达电路板的最高电压应力水平，根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率确定试验方案，根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量，根据所述试验方法和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验，通过选用雷达电路板进行电应力加速退化试验能够完整、准确的反映出电子产品的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的雷达电路板电应力加速退化方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的雷达电路板电应力加速退化装置的结构框图；
图3是本发明实施例提供的雷达电路板电应力加速退化装置的硬件组成示意图；
图4是本发明实施例提供的控制装置的控制界面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
相较于传统的电子元器件级电应力试验，开展雷达电路板加速退化试验具有以下优势：
（1）板级电路是电子设备最基本的组成单元，是所有电子设备的载体，在实际应用中，现代生产条件下板级功能电路已经成为电子产品的底层等级装配单元与直接更换单元。
（2）板级电路包含了电子产品较完整的可靠性信息，当前电子产品除了一些连接或装配缺陷外，其它故障大多都来源于功能电路板，特别是一些潜伏较深的缺陷几乎都来自功能电路板级。
（3）板级电路作为系统可靠性研究的底层节点，由多个器件组成，共同连通发挥整体功能，可以得到更多的可靠性信息，更加贴近了装备整机系统的实际可靠性，研究板级电路可靠性加速试验方法可以为单元级和整机级电子产品可靠性加速试验方法的研究提供一定的理论基础。
基于以上几点考虑，设计针对雷达电路板的电应力加速退化方法，应用程控模块化仪器，并充分利用软件和计算机自动控制优势，实现对电应力加速退化试验的自动开展。
如图1所示，一个实施例中，雷达电路板电应力加速退化方法可以包括：
步骤S101，获取雷达电路板的最高电压应力水平。
具体的，可以基于雷达电路板各元器件的性能指标和电路功能结构，确定雷达电路板的理论最高电压应力水平，以及按照步进应力试验的方法确定雷达电路板工作时的实际最高电压应力水平，为雷达电路板应力水平的确定提供依据。
例如，因雷达电路板中电容器C15为100V、22UF电解电容，电容器C15的最高工作电压为100V，板级电路加速应力试验端口的正常输入电压为+48V，基于此，以50V为起点，以5V为阶梯上升。每个应力水平下加载应力时间30分钟，依次进行摸底试验。当在加速应力试验端口输入+100V电压，30分钟后，使其恢复至正常应力水平时，板级电路信号输出端仍能正常输出，因此，可以将板级电路的最高电压预设为100V。
步骤S102，根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定试验方案。
具体的，可以根据失效机理不变原则，结合雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定雷达电路板加速电应力的试验最低应力水平和试验最高应力水平。可以通过组合优化方法确定试验的应力组数及每组应力下的应力水平大小。
本步骤中，基于步骤S101中的摸底试验，对应力水平进行确定。该试验为综合应力步进加速退化试验，板级电路加速试验的最低应力选择原则：首先应接近正常应力水平，其次该应力水平应该适当的增大，否则需要很长一段时间后板级的输出特征量才会发生变化，因此选定最低应力水平为55V。根据最高应力水平与最低应力水平，确定以10V为阶梯上升，设定为如表一所示5个电压应力水平，（即分别在55V、65V、75V、85V、95V五个应力水平），又因为电压值越大，板级电路失效机理发生变化的概率将越大，因此冲击间隔的设定值应不断减小，综合试验效率和功率开关的特点，设定为如表一所示5个冲击间隔（分别为：2S、1.5S、1.0S、0.8S、0.8S）。
表1综合应力步进试验表
步骤S103，根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量。
具体的，可以根据加速试验样本数量选取原则，确定恒定应力加速退化试验的样本量大小不少于5个，步进应力加速退化试验的样本量大小不少12个。
例如，可以根据加速试验样本数量选取原则，为保证数据统计的精度，恒定应力加速退化试验的样本量大小不少于5个，步进应力加速退化试验的样本量大小不少12个。本实施例中为步进加速退化试验，综合试验费用和样本量需求，选定样本量大小为12个。
步骤S104，根据所述试验方法、试验设备和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验。
本步骤中，可以根据所述试验方法、试验设备和所述试验样本数量，选取直流电源、功率开关、控制装置和波形采集装置进行雷达电路板电应力加速退化试验。
具体的，可以通过所述控制装置控制所述直流电源为所述试验样品提供预设电压；通过所述控制装置控制所述功率开关的工作状态，以控制所述波形采集装置采集所述试验样品的输出信号并显示。所述控制装置可以为计算机，应用程控模块化仪器，并充分利用软件和计算机自动控制优势，实现对电应力加速退化试验的自动开展。
例如，雷达电路板具有3路输入，分别为+12、-12V、+48V，其中+48V为加速应力试验端口的正常输入值，因此需要三组模块化可编程直流电源。为了有效的模拟电源工作不稳定的情况，需要对雷达电路板进行电压冲击，为此，可选用可编程功率开关自动控制加速应力试验端口电压输入值的自动通断。由于不同电路板之间会存在个体差异，为避免电路板击穿对仪器造成损害，在3个可编程直流电源末端串联3个保险管。采用示波器雷达电路板进行定时数据采集。
上述雷达电路板电应力加速退化方法，获取雷达电路板的最高电压应力水平，根据雷达电路板的最高电压应力水平、试验设备和失效效率，确定试验方案，根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量，根据所述试验方法和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验，通过选用雷达电路板进行电应力加速退化试验能够完整、能够有效的反映出电子产品的可靠性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的雷达电路板电应力加速退化方法，图2示出了一种雷达电路板电应力加速退化装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
参见图2，所述雷达电路板电应力加速退化装置可以包括数据处理装置101、直流电源102、功率开关103和波形采集装置104。
所述控制装置101与所述直流电源102相连，用于控制所述直流电源102输出预设电压。所述直流电源102的输出端与试验样品200的输入端相连，为所述试验样品200提供预设电压。所述功率开关103分别与所述试验样品200的输出端和所述波形采集装置104相连，用于将所述试验样品200的输出信号传送至所述波形采集装置104。所述控制装置101，还用于控制所述功率开关103的工作状态。所述波形采集装置104，用于采集所述试验样品200的输出信号并显示为波形。
进一步的，所述雷达电路板电应力加速退化装置还可以包括保险管105。所述保险管105与所述直流电源102的输出端相连，所述直流电源102通过所述保险管105与所述试验样品200的输入端相连。由于不同电路板之间会存在个体差异，为避免电路板击穿对仪器造成损害，在直流电源102的输出端串联保险管105。
作为一种可实施方式，所述波形采集装置104可以为示波器。
作为一种可实施方式，所述控制装置101可以为计算机。
参见图3，一个实施例中，雷达电路板200具有3路输入，分别为+12、-12V、+48V，其中+48V为加速应力试验端口的正常输入值，因此需要三组模块化可编程直流电源。为了有效的模拟电源工作不稳定的情况，需要对雷达电路板200进行电压冲击，为此，可选用可编程功率开关103自动控制加速应力试验端口电压输入值的自动通断。由于不同电路板之间会存在个体差异，为避免电路板击穿对仪器造成损害，在3个可编程直流电压源102末端串联3个保险管105。采用示波器104对雷达电路板进行定时数据采集。根据试验方案，采用虚拟仪器软件编写试验自动控制和自动采集程序，具体如图4所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，包括：
获取雷达电路板的最高电压应力水平；
根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率确定试验方案；
根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量；
根据所述试验方法、试验设备和所述试验样本数量设计试验系统，并通过所述试验系统进行雷达电路板电应力加速退化试验。
2.根据权利要求1所述的雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，所述获取雷达电路板的最高电压应力水平包括：
基于雷达电路板各元器件的性能指标和电路功能结构，确定雷达电路板的理论最高电压应力水平；
按照步进应力试验的方法确定雷达电路板工作时的实际最高电压应力水平。
3.根据权利要求1所述的雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，所述根据雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率确定试验方案包括：
根据失效机理不变原则，结合雷达电路板的最高电压应力水平和加速速率，确定雷达电路板加速电应力的试验最低应力水平和试验最高应力水平；
通过组合优化方法确定试验的应力组数及每组应力下的应力水平大小。
4.根据权利要求1所述的雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，所述根据加速试验样本数量选取原则确定试验样本数量具体为：
根据加速试验样本数量选取原则，确定恒定应力加速退化试验的样本量大小不少于5个，步进应力加速退化试验的样本量大小不少12个。
5.根据权利要求1所述的雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，所述根据所述试验方法和所述试验样本数量设计试验系统具体为：
根据所述试验方法和所述试验样本数量，选取直流电源、功率开关、控制装置和波形采集装置进行雷达电路板电应力加速退化试验。
6.根据权利要求5所述的雷达电路板电应力加速退化方法，其特征在于，所述选取直流电源、功率开关、控制装置和波形采集装置进行雷达电路板电应力加速退化试验具体为：
通过所述控制装置控制所述直流电源为所述试验样品提供预设电压；
通过所述控制装置控制所述功率开关的工作状态，以控制所述波形采集装置采集所述试验样品的输出信号并显示。
7.一种雷达电路板电应力加速退化装置，其特征在于，包括数据处理装置、直流电源、功率开关和波形采集装置；
所述控制装置与所述直流电源相连，用于控制所述直流电源输出预设电压；
所述直流电源的输出端与试验样品的输入端相连，为所述试验样品提供预设电压；
所述功率开关分别与所述试验样品的输出端和所述波形采集装置相连，用于将所述试验样品的输出信号传送至所述波形采集装置；
所述控制装置，还用于控制所述功率开关的工作状态；
所述波形采集装置，用于采集所述试验样品的输出信号并显示为波形。
8.根据权利要求7所述的雷达电路板电应力加速退化装置，其特征在于，还包括保险管；所述保险管与所述直流电源的输出端相连，所述直流电源通过所述保险管与所述试验样品的输入端相连。
9.根据权利要求7所述的雷达电路板电应力加速退化装置，其特征在于，所述波形采集装置为示波器。
10.根据权利要求7所述的雷达电路板电应力加速退化装置，其特征在于，所述控制装置为计算机。
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