电路设计中可靠性仿真技术的应用

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随着当前科学技术的发展，人们在日常生产以及生活中，对于电子设备的依赖性越来越强，当前对于电子设备功能的需求也越来越多，在这样的情况下，电子设备传统的可靠性设计以及验证手法已经无法满足当前的需求，因此在当前的电子设备发展中，需要增强电子设备可靠性方面的设计工作，只有这样才可以有效满足当前的使用。在这样的背景下，当前相关的设计人员提出了可靠性仿真技术，这种技术是能够对当前电子设备的可靠性水平进行验证以及评估，从而指导改进当前的电子设备。通过在设计的过程中，对电子设备的可靠性仿真技术进行测试，能够有效提升电子电路设计过程中的完善性，从而增强整体的可靠性，对于当前的电路设计工作，有着非常重要的价值。

1可靠性仿真技术与传统可靠性设计技术的分析

在当前的设计过程中，对于可靠性的指标有着较为严格的要求，通过这样的方式，直接提升了整体的运作效率。在当前对于电子设备的设计进行可靠性验证的时候，主要采用的方式是在规定的可靠性指标浅前提下，完成对电子设备的设计，并且开展新一轮的可靠性预计工作，直到最终的结果满足指标的要求，只有这种情况下，才可以保证电子设备的能效可以满足可靠性要求，进而进行生产的工作。这种评估方式，能够准确地对当前电子设备的可靠性指标进行评估，但是在使用的过程中，会花费大量的时间用于评估以及改进，因此会产生非常高的费用，并且这种方式，在不同的设备评估过程中，需要对设备的整体设计进行评估，也就是说，这种方式本身不具备可操作性，导致了现代化在这种情况下难以实现。因此针对这样的情况，当前有部分的工作人员将目光转向了仿真技术，随着仿真技术的发展，在该领域中，已经有了足够的可运行性，将这种技术运用在可靠性评估方面，可以有效提升可靠性评估的可操作性。同时提升对于可靠性验证的工作效率，降低费用方面的消耗，因此有着非常可观的前景。在这样的情况下，可靠性仿真方法在设计的过程中，主要的优势有以下几个方面：首先是能够建立模型，从而对整体进行检测，这样的方式参与人数少，并且主要由机器运行，因此本身的验证能力比较强，其次就是在进行的过程中，周期时间比较短，可以保证自身的准确度，同时这样验证方式，不需要在场地中进行，因此有着很强的便利性，在方案的阶段，可靠性仿真方法可以进行预先的测试，进而对当前的设计进行指导，相较于传统的方式，只有在成品出现之后，才能够进行验证来说，无疑可以让设计者少走很多弯路，对于设计的指导有着非常重要的意义，因此在当前的设计过程中，可以通过对这部分内容的使用，完成相关的设计。

2可靠性仿真实验的流程、方法以及评估

可靠性仿真实验适合在电子设备设计的初期阶段使用，主要是利用其模拟能力，对电子设备的后续使用以及操作过程中，可能出现的问题进行模拟，进而有效完成当前的电路设计，因此在实际的使用过程中，有着非常强的先进性，能够对实际的生产产生非常强的指导作用。在实际的设计过程中，主要有这几个阶段：

2.1可靠性仿真实验流程

可靠性设计之中，一般会进行五个步骤，这些步骤之中，通过对设计理念的模拟，可以得出相关的结论分析，从而指导当前的设计，因此在实际的使用之中，有着非常重要的作用。第一，对产品设计的信息进行采集，采集的内容主要是用于模拟。其中需要采集的信息具体是设计的结构、设计过程中将要采用的材料、元器件、电路设计方式、完成后预计使用的场所以及使用的方式等几个方面，这些都是对产品日后的使用可靠性产生影响的条件。第二，在设计完成值周，需要进行建模工作，建模工作是可以指导工作的有效方式，在使用的过程中，通过对模型的运行，可以在一定程度上模拟实际的情况，因此其中会使用到CAD数字样机建模，CFD数字样机建模，RFA数字样机建模等几种方式，在建模的时候就能后对模型的一些结构等进行验证以及修正。第三，对模型运行过程中的一些影响条件记性分析，首先是应力分析， 其次是热应力分析，最后就是振动力分析。在分析完成后，就需要进行第四步，故障预计，对可能产生的故障进行模拟，从而找出故障中的原因，分析其中受到的损失和累计的损伤，最后就是进行仿真评估，在评估的过程中，对故障的种类以及概率进行分析，并且对故障的分布以及其他方面做出评估，从而完成对仿真的验证。

2.2可靠性仿真流程

第一，设计信息的采集。在设计信息的采集过程中，需要对使用的情况进行充分分析，因此在设计的过程中，可以对应用环境以及使用方式进行模拟，进而有效对当前的数量进行分析，因此在当前的测试之中，主要针对的问题是设计过程中，温度以及应力方面存在的不足。第二，信息模块的收集。在信息收集之中，除了对结构的分析之外，还需要对元器件的信息进行收集，其中包括元器件的型号，尺寸，封装以及重量等因素进行收集，尤其是在一些较为复杂的电路之中，涉及到的元器件数量非常多，因此需要对元器件的规格等进行详细的录入，才能够展开后续的操作。第三，数字样机的建模，在数字样机建模过程中，主要使用CAD、CFD以及FEA等几种形式，因此在验证的过程中，首先需要建立CAD数字样机的模型，随后则是根据热设计的信息进行CFD数字样机的设计，最后就是进行FEA数字样机的模型建设，同归哦对运作的方式，以及在运作过程中，元器件产生的温度等进行测量，进而得出当前的测试结果，并且在运行的过程中，为了保证测试的准确性，在设计的过程中，经常会采用多次对比的方式，保证测试结果的准确性，通过这样的方式，让最终的效果达到预期的标准。除此之外，在设计的过程中，最终的结果需要对当前的应力进行分析，应力包含的内容首先是温度应力，同时参照正常的参数表格，对当前的应力是否准确进行有效的评估，进而找出当前应力之中存在的问题，以及缺陷，尤其是电气设备之中，温度本身对于应力方面的影响非常深远，因此保持一个较高的温度，对于实际的温度应力影响非常大，在这样的情况下，如果出现温度过高的情况，就表明了在电路设计的过程中，存在一定的缺陷，受到缺陷的影响，导致了当前的应力存在很大的不足。其次就是对振动应力进行分析，很多元器件在工作的时候，会受到一定的振动影响，在这样的情况下，很容易造成元器件的连接出现问题，甚至在很多安装的过程中，这种脆弱结构也会导致整个电路设计出现故障，因此对于振动的应力分析是非常重要的，直接关系到电路的安全。

2.3可靠性仿真评估

在当前的可靠性仿真评估之中，一般会采用的软件就是Matlab软件，使用这种软件的主要功能是对当前电子设计之中，潜在故障点以及故障的首发时间进行分析，在使用的过程中，采用对单点故障的密度分布进行你和，进而使用多点融合的方式，可以有效对当前的电路运行过程中，存在的问题进行分析，进而找出不足的部分。

3可靠性实验的作用

通过可靠性实验，可以推动当前的电路改进。其中主要的优势在以下几个方面：首先是增强了印制板结构的强度。在使用的过程中，通过对电源模块元器件进行模拟，可以有效改善当前在设计过程中电器元件存在的问题，从而对后续的改进起到指导的作用。其次就是在实际的设计过程中，经常会出现的温度问题，这是电路设计过程中，经常存在的一种现象，因此在当前的设计过程中，通过对温度的测量，让实际的温度有了很大的改善，从而优化了当前的电气设计，保证了电气设计过程中的有效性。因此在当前的设计中，仿真实验主要有以下几个方面的优势，首先能够在电子设备初期设计的过程中，起到非常强的指导作用，对于故障的存在以及隐患问题进行有效的查出，这样能够在初期对整体的设计进行调整，从而方便了设计人员在设计过程中浪费浪费的时间，提升了设计工作的改进效率，并且在设计的时候，能够指导改进工作的有效进行以及发展，同时对当前的方案缺陷进行发掘，让设计过程能够更好的进行。其次就是在可靠性仿真实验的进行过程中，直接出示相关的指标量，这在初期的设计过程中是非常重要的，通过对制定梁进行分析，从而可以有针对性的选择改进方案，从而保证当前的设计有效进行。最后就是能够对研究的成果进行扩大，在当前的设计过程中，很多设计本身的成本较低，但是在研发周期以及材料浪费等方面，直接提升了整个设计过程中的成本，因此使用可靠性仿真设计，能够有效减少周期，降低费用，并且其本身具备较高的准确性，这样在设计的时候，很多的数据来源都是相对可靠的，所以对设计而言，这样的方式直接减少了最终的成本，从而提升了当前电路设计可靠性中的经济效益。

结束语：

综上所述，通过对可靠性仿真实验在实际的生产之中的应用分析，充分对当前的可靠性仿真设计的优势进行了梳理，其本身带有较强的可实施性，并且电路设计过程中的重点内容之一，在当前的设计之中，对于经济以及电子设备设计的现实意义有着非常大的作用。

作者：邓蕾 单位：山东华宇工学院