Cuvinte cheie: surse de alimentare, strategia de testare ‘burn-in’, fiabilitate – noţiuni de bază, surse MeanWell® testate 100% ‘burn-in’.
Sursa de alimentare este piesa cea mai importantă într-un sistem.
Prin testarea adecvată şi analiza datelor acumulate, producătorii de surse de alimentare cu energie pot alege nivelul de testare ‘burn-in’ pentru a livra pe piaţă produse cu înaltă fiabilitate, fără creşterea sensibilă a costurilor.
‘Burn in’ – reprezintă testare accelerată, în care o componentă sau un produs este supus la stres mai mare decât orice stres tipic, pentru a determina rata defectării timpurii (‘infantile’ , ‘early failure’). Dacă această operaţie se execută la producător, sunt eliminate produsele ce conţin componente puţin fiabile (sau aprovizionate fără echivalarea totală cu cele din proiect), efectele unor descărcări electrostatice (ESD) sau execuţii defectuoase în lipsa unui control interfazic de calitate.
Strategia de testare ‘burn-in’ implică 2 întrebări:
1. Dacă este justificată testarea ‘burn-in’ pentru toate produsele?
2. Dacă da, care este timpul optim de testare ‘burn-in’?
Justificarea testării ‘burn-in’: În primul rând, trebuie acceptat că testarea ‘burn-in’ nu este necesară pentru toate produsele. Inginerii colectează date despre defectări pentru a decide dacă este necesar testul ‘burn-in’ pentru un anumit produs.
Timpul optim de testare este stabilit funcţie de obiective:
1. O rată minimă de defectări la sfârşitul testării ‘burn-in’.
2. Un nivel de fiabilitatate maxim post ‘burn-in’.
3. Cost minim de testare.
4. Eliminarea produselor cu funcţionare nesigură.
5. O medie de viaţă reziduală declarată după testare.
NOTA 1. ‘Burn-in’ este o tehnică utilizată pentru a verifica calitatea componentelor şi a produselor prin testare în condiţii de mediu normale sau accelerate, înainte de expediere. Dacă o procedură ‘burn-in’ este eficientă, produsele slabe dintr-un lot sunt eliminate. Produsele care sunt livrate la client după testare sunt superioare celor netestate. Criteriile principale folosite pentru evaluarea eficienţei de testare sunt: (1) medie maximă de viaţă reziduală, (2) probabilitatea maximă de funcţionare sigură după ‘burn-in’.
Costul testării – considerat unul dintre obiective, deoarece creşte costul de livrare al produsului – include: (a) costul testului, (b) costul pe durata de garanţie, (d) costul obiectelor pierdute prin testarea ‘burn-in’, (e) costul de remediere a defectării.
MeanWell® a lansat pe piaţă surse de alimentare care lucrează uzual la temperatură ridicată a componentelor (50-60°C), astfel că rata de apariţie a defectelor latente ar putea fi accelerată. În testarea ‘burn-in’ sursele de alimentare MeanWell® sunt supuse la lucrul cu sarcină maximă (rezultând disiparea maximă de căldură), forţate să dea putere ciclic, la o tensiune de intrare variată de la tensiunea maximă la cea minimă, pentru a lucra cu stres maxim de tensiune, fie stres maxim de curent, în funcţie de sursă.
MeanWell® are majoritatea surselor cu răcire în aer liber, prin convecţie, dar foloseşte capacitoare electrolitice şi etaje finale (piesele cele mai afectate de temperatura de lucru ridicată) de înaltă calitate ştiind că acestea determină dramatic fiabilitatea sursei (la fiecare creştere cu 10°C se reduce viaţa unui capacitor electrolitic la jumătate).
NOTA 2. Noţiuni de bază în ingineria fiabilităţii.
1. Curba ‘bathtub’ utilizată în analiza fiabilităţii, descrie o formă a funcţiei de hazard (ca o cadă de baie), cu 3 părţi:
• partea 1 – rată de defectare în scădere, ce corespunde defectărilor timpurii (early failures).
• partea 2 – rată de defectare constantă, cu defectari întâmplătoare în timpul utilizării (rezidual failures).
• partea 3 – rată de defectare în creştere, corespunzând defectărilor de uzură, când produsul a depăşit durata de viaţă proiectată (wearout period, obsolete product).
2. Durata de viaţă (Expected Life) – intervalul de timp, în cadrul căruia produsul, trebuie să funcţioneze conform caietului de sarcini, în condiţii normale de operare. Se foloseşte în combinaţie cu durata de viaţă proiectată.
3. Durata de viaţă proiectată (Design Life) – durata aşteptată de viaţă a unui produs, prin proiectare, referitor la durabilitate sau cât timp se va încadra în specificaţiile tehnice minime sau cerinţele clientului. După această durată de timp produsul se consideră învechit.
4. ALT (Accelerated Life Testing) – încercare de viaţă accelerată, constând în testarea unui eşantion de produse într-o cameră climatică, prin supunerea la cicluri de temperatură cald – rece, în timp şi schimbări de umiditate max-min, variind parametrii electrici de intrare şi ieşire până la limitele extreme, pentru o perioadă de 30 de zile, ceea ce ar putea reprezenta o durată de 10 ani de funcţionare în condiţii normale. Poate fi folosit pentru a testa durata de viaţă proiectată, verificând durabilitatea.
5. MTBF (Mean Time Between Failures) – Timpul mediu între defecţiuni, presupune că produsul poate fi reparat şi poate relua funcţiile normale.
6. MTTF (Mean Time To Failures) – Timpul mediu între defecţiuni, presupune că produsul nu poate fi reparat.
MTBF nu este în legătură alte durate de timp ca durata de viaţă sau durata de viaţă preconizată. De exemplu, dacă o sursă de alimentare are un MTBF de 40.000 de ore, nu înseamnă că sursa de alimentare ar trebui să funcţioneze în medie 40.000 de ore! Media statistică devine media adevărată, dacă numărul de probe creşte.
Formula de calcul a MTBF: MTBF = T / Nf, unde T = timp total, Nf = numărul de defectări. Alt indicator folosit este rata de defectări λ= 1/MTBF= Nf/T.
7. Fiabilitate (Reliability) – Probabilitatea ca un produs proiectat să aibă funcţionalitatea cerută o perioadă determinată de timp, în conditii prevăzute. Fiabilitatea (probabilitatea de supravieţuire)- R (t) şi probabilitatea de eşec – F(t), sunt legate: F (t) + R (t) = 1. Având MTBF calculat, probabilitatea ca un produs să fie operaţional un timp egal cu MTBF e dat de funcţia fiabilităţii:
R (t) = e –t/MTBF, când t = MTBF, va rezulta R (t) = e-1 = 0.3677.
Acest rezultat arată că orice produs are probabilitatea de a supravieţui un timp egal cu un MTBF calculat, doar 36,8%.
Standardele MIL-HDBK-217 şi Telcordia (fostă Bellcore) ca o revizuire în domeniul de telecomunicaţii a MIL-STD 217 sunt cele mai cunoscute şi acceptate în toată lumea pentru calculul MTBF, la o varietate largă de componente din domeniul militar şi comercial, iar MIL-STD-810 dă metodele de test pentru determinarea efectelor mediului asupra echipamentelor.
MeanWell® specifică faptul că sursele de alimentare sunt testate 100% burn-in la sarcină maximă.
MeanWell® livrează şi surse de alimentare inclusiv pentru echipamente de testare ’burn-in’ ale altor produse.
Autor:
Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro