5.2. Условия работы

Информационные материалы различных фирм изготовителей содержат полную информацию об условиях эксплуатации, выпускаемых ими элементов и приборов и разработчик обязан прежде всего определить режимы работы и условия, т.е. напряжение, ток, мощность рассеяния, область безопасной работы (ОБР) как при прямом, так и при обратном смещении(для транзисторов), температуру окружающей среды и прочие, в которые могут попасть используемые элементы, и обеспечить невозможность выхода параметров за допускаемые пределы.

Например, представим себе, что выпрямитель-фильтр на вторичной стороне преобразователя постоянного напряжения рассчитан из предположения, что нагрузка постоянно подключена к преобразователю. Таким образом, подобранный преобразователь не может быть включен, если к нему не подключена нагрузка.

Следует отметить, что в ряде случаев напряжение питания подается и без какой-либо нагрузки. Тогда выходные конденсаторы, выбранные из расчета, что нагрузка постоянно присутствует, выходят из строя, поскольку напряжение на них превышает расчетное значение.

Если же   необходимо   работать при напряжении более высоком, чем допустимое напряжение одного конденсатора, и это напряжение получается путем соединения двух конденсаторов последовательно друг с другом (рис. 5.7), следует принимать меры предосторожности, для того чтобы избежать выхода конденсаторов из строя из-за неровного деления напряжения  между ними (из-за разброса емкости 20%). Эта проблема решается с помощью резисторов с допустимым разбросом параметров 5%.

Рис. 5.7. Последовательное включение емкостей

Допустимый разброс параметров. При разработке схем для обеспечения их надежности надо ориентироваться на худшие условия эксплуатации и учитывать разброс параметров. Отказ схемы может произойти из-за естественного старения элементов. Некоторые усилители при этом могут загенерировать и т.д.

Надежность элементов. Надежность работы элементов может быть значительно повышена, если при эксплуатации они не будут испытывать значительных мощностных воздействий.

Например, коэффициент снижения для композиционных резисторов равен 50% Р_ном, а напряжение на них не должно превышать 80% U_max.доп.

Коэффициент разветвления по выходу цифровых ИМС не должен превышать 30% разрешенного фирмой-изготовителем значения.

В случае аналоговых ИМС необходимо принимать меры предосторожности, чтобы снижение напряжения смещения, оговоренного изготовителями, не приводило к сбою или аварийным режимам работы микросхем. Коэффициент снижения напряжения питания для них достигает 50% U_{max ном} и т.д.

При выборе элементов надо учитывать и условия их применения – окружающую среду и пр. Например, некоторые элементы не могут использоваться в схемах с низким импедансом (например, фильтры) без последовательно включенных токоограничивающих резисторов.

5.3. Надежность производства

Схемы, собранные в единый блок по отдельности, работающие хорошо могут начать вести себя совершенно неожиданно.

При неудовлетворительных технологии, сборке, монтаже, условиях производства система может функционировать совсем не так, как ожидалось, хотя надежность ее разработки и надежность элементов очень высоки, таким образом, вопросу ее производства надо уделять много внимания.

Испытания. Для обеспечения надежности на разных стадиях производства необходимо проводить испытания (тестирования) создаваемого изделия.

Производственный процесс включает в себя ряд обязательных правил, которым производитель должен неукоснительно следовать.

Некоторые материалы при длительном хранении коррозируют, поэтому их применение должно быть исключено.

Ряд процедур, например пайка, при неправильном их проведении вызывают закаливание выводов и приводят к последующему отказу элемента или устройства.

Если работа ИМС вызывает сомнение часто ее вынимают из сотека (кроватки) и заменяют другой, не снимая питание со схемы в целом. В этом случае может иметь место бросок тока, опасный для ИМС, и неопытный оператор может вывести из строя целую партию ИМС, меняя их последовательно одну на другой.

В некоторых случаях на модуль, содержащий ИМС, ошибочно может быть подано напряжение питания более высокое, чем U_{max доп}.

Рис. 5.8. Включение ограничивающего резисторв

Здесь избыточное напряжение падает на последовательном резисторе и развивающем конденсаторе, а на ИМС попадает уже нужное напряжение. Однако риск повреждения ИМС при ее замене и не снятом питании остается, поскольку напряжение на конденсаторе С1 свободном сотеке возрастает до полного напряжения питания больше U_{max доп}. Чтобы избежать этого принимают следующие меры:

паять ИМС непосредственно на панель; размещать соответствующие предостерегающие надписи в руководствах по проведению испытаний и на испытательном оборудовании.