電源可靠性設(shè)計精選(九篇)
前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的電源可靠性設(shè)計主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
第1篇：電源可靠性設(shè)計范文
部署冗余系統(tǒng)
一種常見的方法是提供內(nèi)置冗余，采用主動共享負(fù)載的并聯(lián)電路形式或以備用方式應(yīng)對故障發(fā)生。故障檢測和管理需要額外的電路開銷，以判斷優(yōu)先使用哪個電源，并監(jiān)視每個電源的狀態(tài)。此外，內(nèi)置必須在電源切換時，保護(hù)系統(tǒng)免受交叉?zhèn)鲗?dǎo)和反饋影響。LTC4417等產(chǎn)品提供了一種具備這些功能的單芯片解決方案，可驗證用戶針對每個輸入定義的電源門限，并基于驗證結(jié)果自動選擇電源。
另一種方法是在兩個同時運行的輸入電源之間共享負(fù)載，這減輕了每個電源的負(fù)擔(dān)，同時如果每個電源的規(guī)格設(shè)定得當(dāng)以滿足滿負(fù)載要求，那么還可在一個電源發(fā)生故障時提供保護(hù)，這些都提高了可靠性。過去也許會采用一種簡單但低效率的二極管“合路”，但是這種電路要求每個電源提供有源控制以平衡負(fù)載。圖l顯示了現(xiàn)在怎樣用單芯片解決方案來實現(xiàn)。LTC4370是一款均流控制器，具備反向隔離，可防止一個電源發(fā)生故障導(dǎo)致整個電源系統(tǒng)崩潰。
備份電源電路
高可靠性應(yīng)用的電源常常規(guī)定電源軌的最短保持時間，以便系統(tǒng)能夠“穿越”供電中斷，保持正常工作。隨著LTC3355等新產(chǎn)品的出現(xiàn)，備份系統(tǒng)的設(shè)計得到了極大簡化，該器件在單芯片中提供了一個完整的IA DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器和備份系統(tǒng)。
LTC3355集成了4種主要功能：
異步IA DC/DC降壓型轉(zhuǎn)換器，適用于在3-20V輸入范圍內(nèi)工作的主電源。
可編程IA恒定電流/恒定電壓線性充電器由VOUT供電，為單個超級電容器、電介質(zhì)電容器或鎳氫金屬電池充電。熱調(diào)節(jié)環(huán)路最大限度提高充電電流，同時將芯片溫度限制到110℃。
當(dāng)VIN電源降至低于可編程輸入門限時，恒定頻率異步電流模式5A升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器從超級電容器向VOUT供電。該穩(wěn)壓器設(shè)計為電容器電壓低至0.5V時依然正常工作，以盡可能延長備份電源工作時間。
在電源發(fā)生故障時，無損耗“合路”功能實現(xiàn)從降壓模式到升壓模式的無縫切換。
熱量管理和安全功能
隨著系統(tǒng)密度和功率不斷上升，熱量管理變得越來越富有挑戰(zhàn)性，這對IC的可靠性產(chǎn)生了直接影響，因為結(jié)溫每升高10℃，IC的壽命就縮短一半左右。現(xiàn)在，功能豐富的最新電源IC和專用電源管理功能對IC本身及其周圍系統(tǒng)提供了更強的保護(hù)。
大部分采用內(nèi)部功率晶體管的電源穩(wěn)壓器IC都采用了過熱保護(hù)措施。典型的過熱停機大約在155-165℃時觸發(fā)，觸發(fā)后器件被禁止工作，直到溫度下降大約10℃為止。有些新產(chǎn)品提供芯片溫度輸出，用戶能夠設(shè)定3種芯片溫度門限之一。
其他常見安全功能包括提供電池反向保護(hù)、限流和電流反向保護(hù)的內(nèi)部保護(hù)電路。故障保護(hù)開關(guān)及線性穩(wěn)壓器LT3667等新產(chǎn)品包括這些功能，并為每路輸出增加了準(zhǔn)確的用戶可編程電流限制，以進(jìn)一步簡化設(shè)計。
瞬態(tài)保護(hù)
軍用和航天電子產(chǎn)品必須符合MILSTD-1275（車輛）和MILSTD704/D0-160（飛機）瞬態(tài)保護(hù)規(guī)范要求。不過，任何高可靠性系統(tǒng)都希望提供防止電壓浪涌、尖峰及紋波影響的保護(hù)功能，而且已有專門提供這類功能的產(chǎn)品。盡管現(xiàn)在由于芯片工藝技術(shù)的進(jìn)步，穩(wěn)壓器IC能夠以IOOV或更高的輸入電壓工作，但是專用瞬態(tài)保護(hù)IC提供更多功能和更強的控制能力。在圖3中，LTC4364提供27V鉗位輸出（用戶可編程），以保護(hù)下游穩(wěn)壓器免受瞬態(tài)影響，并在輸入短路或斷接/復(fù)位時保持輸出不變。
數(shù)字電源系統(tǒng)管理
一些新產(chǎn)品正在通過基于兩線PMBus I2C的數(shù)字接口協(xié)議整合模擬電源調(diào)節(jié)與數(shù)字控制的優(yōu)勢，以實現(xiàn)電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)端管理。遙測和診斷數(shù)據(jù)可用來監(jiān)視負(fù)載狀態(tài)，還可以讀取故障日志信息并存取數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)準(zhǔn)確度為±0.25%的微調(diào)和裕度控制，這可最大限度提高系統(tǒng)效率和可靠性。這類系統(tǒng)為從基于時間的維護(hù)計劃轉(zhuǎn)變到基于狀態(tài)的維護(hù)計劃提供了機會，有可能在系統(tǒng)故障不可逆轉(zhuǎn)之前，凸顯性能下降問題。
第2篇：電源可靠性設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng);可靠性;設(shè)計研究
前言
從總體工程設(shè)計框架的搭建過程來看，PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計是極為重要的構(gòu)成部分。在實踐中，通過處理好沖擊電流，進(jìn)而調(diào)整PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的晶體管等元器件的使用效能，來實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。另外，PLC線路板的可靠性設(shè)計的變動以及軟件容錯技術(shù)的革新進(jìn)一步提升了PLC控制系統(tǒng)的可靠性。只有在實踐過程中，削弱影響PLC控制系統(tǒng)可靠性因素對PLC控制系統(tǒng)的不良干擾，才能從本質(zhì)上提高系統(tǒng)運行的可靠性。
一、PLC控制系統(tǒng)概述
PLC控制系統(tǒng)最初源于國外工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，直譯過來為“可編程邏輯控制器”[1]。PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，PLC在該領(lǐng)域的實踐應(yīng)用范圍最為廣泛。PLC控制系統(tǒng)的主要作用就是用來對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行過程把控，保障工業(yè)生產(chǎn)過程中各類機械設(shè)備的有序運行。
二、影響PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計的因素
在實際操作中，影響PLC控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計的因素有很多，其中電源電流變動對于PLC控制系統(tǒng)的影響最為常見，最嚴(yán)重時可導(dǎo)致PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其可靠性更加得不到有效保證。另外，還有信號線引入環(huán)節(jié)是否得到執(zhí)行到位，以及接地系統(tǒng)是否能夠有序運行等等內(nèi)容，都在一定程度上影響著PLC控制系統(tǒng)的可靠性。
（一）電源電流變化對于PLC控制系統(tǒng)的影響
在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的某類機械在執(zhí)行任務(wù)時，經(jīng)常會出現(xiàn)設(shè)備運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，究其原因在于電源電流的變化對于PLC控制系的統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大。一般情況下，電源對PLC控制系統(tǒng)的干擾情況有很多，但主要是通過供電線路的阻抗耦合而產(chǎn)生的干擾。對于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)所使用的機械設(shè)備而言，很多大功率用電設(shè)備（尤其是大功率變頻器）是主要的干擾源。該類型設(shè)備在啟動或運行的過程中，都將產(chǎn)生空間電磁干擾[2]。另外，PLC控制系統(tǒng)在受到來自電流的電磁干擾過程中，在機械線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這就造成PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)波動，影響其可靠性。同時，供電電網(wǎng)內(nèi)部的變化，例如：執(zhí)行開關(guān)操作時電流的變動、大型電力設(shè)備的起停、交直流傳動裝置在運行過程中所引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等等，電流都是通過輸電線路而傳到機械設(shè)備的各個運作環(huán)節(jié)中的，這就在一定程度上影響了PLC系統(tǒng)的可靠性能的發(fā)揮。
（二）PLC控制系統(tǒng)內(nèi)外部的干擾因素
從PLC控制系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境來觀察，其信號線引入環(huán)節(jié)是否得到執(zhí)行到位及接地系統(tǒng)能否有序運行等等細(xì)節(jié)內(nèi)容都是干擾系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性的因素。在操作過程中，將電路正確接地，能夠避免很多由于電流不穩(wěn)定現(xiàn)象的存在所造成問題的發(fā)生，進(jìn)而保障系統(tǒng)執(zhí)行的連續(xù)性與可靠性。PLC控制系統(tǒng)中所涉及的地線有系統(tǒng)地線、屏蔽底線等，其布線設(shè)計環(huán)節(jié)極為繁雜，這就需要設(shè)計及管理人員仔細(xì)研究PLC控制系統(tǒng)綜合性能的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而滿足PLC整體系統(tǒng)的可靠性要求。
三、完善PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方案的策略分析
通過調(diào)整電源電流的輸入/輸出性能穩(wěn)定，落實PLC線路板的可靠性設(shè)計方法，并借鑒系統(tǒng)軟件容錯技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的實踐應(yīng)用成果，進(jìn)一步完善PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方案的整體策略。
（一）調(diào)整電源電流的輸入/輸出性能穩(wěn)定
在實際操作中，PLC系統(tǒng)所采用的供電的電源，一般都選取隔離性能較好的隔離變壓器[3]。而變送器和共用信號儀表供電在進(jìn)行選擇時，則主要側(cè)重選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，從而能夠減少電流對PLC控制系統(tǒng)可靠性能的干擾。一般情況下，在干擾較強或?qū)煽啃砸蠛芨叩墓I(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，可以在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。這樣設(shè)置的目的在于能夠在一定程度上削弱電源電流的突然變化對機械設(shè)備內(nèi)部電路的影響，進(jìn)而保障PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（二）PLC線路板的可靠性設(shè)計
對于PLC線路板的選擇過程而言，需要優(yōu)先選擇具有較高可靠性的直流電源。另外，為了降低機械設(shè)備在運行時對于自身的損耗，則要選擇既有較高穩(wěn)定性的材質(zhì)的線路板，例如：銅導(dǎo)線。雖然高質(zhì)量的PLC線路板在成本上要高于其它普通線路板，但其可靠性也較傳統(tǒng)設(shè)計有了較大的提升。這對于整體PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計來說，是較為劃算的設(shè)計方案。
四、結(jié)束語
通過研究PLC控制系統(tǒng)整體設(shè)計方案中可靠性要求的干擾因素，探究進(jìn)一步完善PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方案的策略，從而有效提升其可靠性，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運增添一份保障。
參考文獻(xiàn)
[1]曾湘，段文杰.試析PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計問題[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011，11（11）：123-124.
[2]黃海勇.石油PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計問題分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，1（01）：142-143.
[3]何繼賢.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計[J].電子制作，2014，2（02）：166-167.
第3篇：電源可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：可靠性建模 可靠度分析 某襟翼系統(tǒng)
中圖分類號：V227 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0053-01
國內(nèi)外產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、使用的實踐經(jīng)驗充分證明，產(chǎn)品的可靠性首先是設(shè)計出來的。認(rèn)真做好產(chǎn)品的可靠性設(shè)計與分析工作，是提高和保證產(chǎn)品可靠性的根本措施[1]。可靠性設(shè)計與分析的第一步是建立可靠性模型，模型建立得準(zhǔn)確與否是可靠性設(shè)計和分析準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵步驟。然后，在模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行可靠度分析，從而影響設(shè)計過程和評估設(shè)計效果。
可靠度分析分為定性分析和定量分析。可以對單方案產(chǎn)品可靠度分析和優(yōu)化，也可以分析各方案的可靠性水平，而進(jìn)行權(quán)衡擇優(yōu)。
1 可靠性模型
可靠性建模是可靠度分析工作的基礎(chǔ)。可靠性模型包括可靠性框圖和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。下面介紹一下本文用到的各類型系統(tǒng)的可靠性框圖、可靠性數(shù)學(xué)模型和失效率公式[2]。
（1）n單元串聯(lián)系統(tǒng)
此類系統(tǒng)可靠性框圖、可靠性數(shù)學(xué)模型和失效率公式如圖1：
其可靠性數(shù)學(xué)模型：
（1）
其失效率公式：
（2）
（2）兩個相同單元并聯(lián)系統(tǒng)
此類系統(tǒng)可靠性框圖、可靠性數(shù)學(xué)模型和失效率公式如圖2：
其可靠性數(shù)學(xué)模型：
（3）
其失效率公式
（4）
3、兩個單元旁聯(lián)系統(tǒng)
此類系統(tǒng)可靠性框圖如圖3：
兩個單元為不同單元，其可靠性數(shù)學(xué)模型為：
（5）
其失效率公式為：
（6）
兩個單元為相同單元，其可靠性數(shù)學(xué)模型：
（7）
其失效率公式：
（8）
2 某襟翼系統(tǒng)可靠性模型
某襟翼系統(tǒng)有3個模塊組成：襟翼執(zhí)行機構(gòu)、動力源和電源模塊，其中動力源模塊為熱儲備模塊（2個液壓源并聯(lián)），電源模塊為冷儲備模塊（主電源與應(yīng)急電源旁聯(lián)）。這3個功能模塊共同完成同一功能，從功能角度來看為串聯(lián)關(guān)系，即襟翼執(zhí)行機構(gòu)（1單元）、1個熱儲備模塊（2、3單元并聯(lián)）和1個冷儲備模塊（4、5單元旁聯(lián)）串聯(lián)。參照表1常用模型進(jìn)行組合，該系統(tǒng)可靠性框圖如圖1。
該系統(tǒng)在選擇電源時有兩個方案，即熱儲備模塊均采用相同單元，即故障率，冷儲備模塊有兩個方案可選。
在方案1中，冷儲備模塊采用不同單元，為非相似設(shè)計。冷儲備模塊部分為旁聯(lián)設(shè)計，主電源比應(yīng)急電源工作時間長，采用主單元可靠性高于備用單元可靠性的方案，即故障率。
在方案2中，冷儲備模塊亦采用相同單元，故障率。
假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)各單元壽命均服從指數(shù)分布，該系統(tǒng)通用可靠度數(shù)學(xué)模型如下：
（9）
各單元壽命均服從指數(shù)分布，系統(tǒng)故障率為每個串聯(lián)模塊的故障率的加和，因此該系統(tǒng)故障率公式如下：
（10）
在方案1中，熱儲備模塊采用相同單元，即。冷儲備模塊采用不同單元，應(yīng)急電源可靠性水平低于主電源，即。其數(shù)學(xué)模型、故障率公式化簡如下：
（11）
（12）
在方案2中，熱儲備模塊和冷儲備模塊均采用相同單元，即，，其數(shù)學(xué)模型、故障率公式化簡如下：
（13）
（14）
3 系統(tǒng)可靠度分析
分析1：系統(tǒng)故障率公式構(gòu)成分析
從系統(tǒng)可靠度通用公式中可以看出，系數(shù)為1、系數(shù)為2/3，從公式結(jié)構(gòu)來看，占得比重要高，因此，單元1采用可靠度高的產(chǎn)品比熱備份模塊采用可靠度高的產(chǎn)品對于提高系統(tǒng)可靠度的效果要好。
分析2：兩個方案可靠度比較分析
兩個方案中單元4的可靠度高于單元5的可靠度，因此，
可以得出，即
因此，不考慮功能模塊時序性和方案經(jīng)濟性等的情況下，方案1的系統(tǒng)可靠度低于方案2的系統(tǒng)可靠度。
當(dāng)考慮功能模塊的時序性時，單元4的可靠度足夠高、質(zhì)量足夠好，在系統(tǒng)使用壽命中單元4沒有發(fā)生故障或很少發(fā)生故障，沒有用到單元5或用到單元5的時間很短，單元5采用可靠性高的產(chǎn)品必然導(dǎo)致成本增加。另外，采用不相同單元作為備份提高整個系統(tǒng)的設(shè)計獨立性，因此，方案2中系統(tǒng)在設(shè)計的獨立性方面和經(jīng)濟性方面要高于方案1。
參考文獻(xiàn)
第4篇：電源可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞:二次電源; 自激推挽; 串聯(lián)調(diào)整; 抗干擾設(shè)計
中圖分類號:TM91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)13-0036-03
Design for Secondary Electric Source
WANG Peng-hui
(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)
Abstract: The quality of the secondary electric source on missile determines whether the intended functions of a missile can be implemented or not. The circuit frame is analyzed according to the design requirements. The hybrid electric source of self-oscillatory push-pull converter and serial voltage regulation circuit was adopted. The stability, anti-interference and reliability were designed attentively. The designed product works well. The design methodology in engineering has a very high practical value.
Keywords:secondary electric source; self-oscillatory push-pull; serial voltage regulation circuit; anti-jamming design
二次電源將彈上一次電源(熱電池、渦輪電機等)所提供的+28 V直流電源變換成彈上探測系統(tǒng)、信息處理、驅(qū)動控制等分系統(tǒng)所需要的各種電壓。電壓質(zhì)量的好壞,對不同部件工作的穩(wěn)定性和可靠性將產(chǎn)生重要影響[1]。同時,由于彈上電源工作環(huán)境較為惡劣,在達(dá)到設(shè)計要求的同時,必須考慮電源工作溫度環(huán)境、電磁兼容環(huán)境,同時保證較高的可靠性[2]。本文通過分析某產(chǎn)品彈上二次電源的設(shè)計要求,成功設(shè)計了某型二次電源,在性能滿足要求的同時,達(dá)到了較高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性。
1 設(shè)計分析
系統(tǒng)要求輸出正電壓有高壓+150 V,低壓+6 V,+12 V等,負(fù)壓-6 V,-12 V等,高壓供給探測系統(tǒng),±6 V供給預(yù)處理電路,±12 V供給信息處理電路。因此高壓150 V和±6 V要求電壓穩(wěn)定度高、輸出紋波(峰峰值)低,同時要求較低的硬件成本。為了達(dá)到規(guī)定的要求,對高壓輸出、負(fù)電壓輸出部分前級采用DC/DC,后級采用線性串聯(lián)調(diào)整電路;對低壓輸出的正電壓直接采用線性串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路。
1.1 主電路分析
1.1.1 DC/DC
它激式變換器由振蕩級和輸出級組成,效率高、適用于大功率電源,但電路復(fù)雜、硬件成本高;自激推挽式變換器[3-4]結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓穩(wěn)定、效率較高、硬件成本低、應(yīng)用廣泛。本設(shè)計中DC/DC部分采用自激推挽式變換器。
1.1.2 直流穩(wěn)壓電路
由于要求電壓的穩(wěn)定度高、輸出紋波非常低,因此直流變換器后端必須采用穩(wěn)壓系數(shù)大、紋波抑制比高的濾波電路。但是,當(dāng)對紋波要求較嚴(yán)時,采用多極濾波器不能達(dá)到很好的效果;通常情況下,需要采用直流穩(wěn)壓器[5]。本設(shè)計中采用串聯(lián)調(diào)整晶體管穩(wěn)壓電路。
1.2 電磁兼容設(shè)計分析
電源的電磁兼容性設(shè)計主要指+28 V直流系統(tǒng)正常電壓瞬變特性和正常工作穩(wěn)態(tài)電壓特性[6],通過合理設(shè)計寬范圍電壓輸入和抗寬脈沖低壓和高壓性能設(shè)計可以滿足要求,這里主要指抗干擾性能分析。
二次電源在DC/DC變換過程中容易形成各種干擾噪聲,產(chǎn)生嚴(yán)重的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,直接影響了不同電源輸出的供電質(zhì)量。需要采取幾方面的措施:首先,在電源結(jié)構(gòu)設(shè)計時,考慮整體屏蔽設(shè)計和各功能模塊的功能分割;其次,為減小輸入噪聲和阻止二次電源向輸入電源反饋的噪聲,設(shè)計輸人和輸出濾波電路;最后,考慮接地設(shè)計,減小接地電阻和接合面的接觸電阻[7],形成低阻抗電流通路。
1.3 可靠性設(shè)計分析
1.3.1 元器件選用
選用可靠性高的元器件,進(jìn)行二次篩選試驗,并進(jìn)行降額設(shè)計[8]。
1.3.2 三防設(shè)計
三防設(shè)計指防潮設(shè)計、防鹽霧設(shè)計和防霉菌設(shè)計,通過對印制板及組件表面涂覆專用三防清漆可以有效避免導(dǎo)線之間的電暈、擊穿,提高電源的可靠性;變壓器、電感應(yīng)進(jìn)行浸漆,以防潮氣進(jìn)入。
1.3.3 熱設(shè)計分析
熱設(shè)計是利用熱傳遞特性,通過附加的冷卻措施,控制電子設(shè)備內(nèi)部所有元器件的溫度,使其在設(shè)備所處的工作環(huán)境條件下不超過降額后規(guī)定的最高允許工作溫度[9]。在彈上電源中,首先選用低功耗的器件,減少發(fā)熱器件的數(shù)目;其次,確定主要發(fā)熱單元,確定傳熱途徑,采用電源內(nèi)部的熱交換機制,采用傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式,將電源內(nèi)部多余的熱量轉(zhuǎn)移;最后,加大加粗印制線的寬度,提高電源效率。
2 電源組成及工作中需要解決的問題
2.1 電源組成
二次電源組成框圖見圖1。+28 V輸入首先經(jīng)過獨立的濾波電路,一路直接進(jìn)行串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓,經(jīng)過濾波電路輸出+12 V,+6 V以穩(wěn)壓后濾波前的+12 V為源,經(jīng)過二級串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓、濾波輸出;另外一路經(jīng)過自激推挽振蕩電路進(jìn)行DC/AC變換,產(chǎn)生一路高壓和一路負(fù)電壓,高壓由整流濾波電路進(jìn)行AC/DC變換輸出+170 V左右的高壓,經(jīng)高壓串聯(lián)調(diào)整電路和高壓濾波電路輸出+150 V,負(fù)電壓由整流濾波電路進(jìn)行AC/DC變換、串聯(lián)調(diào)整電路、濾波電路輸出-12 V,同樣-6 V由-12 V調(diào)整穩(wěn)壓后得到。
圖1 二次電源組成
2.2 自激推挽變換器存在的問題
圖2所示為自激推挽式變換器電路圖。
圖2 自激推挽式變換器電路圖
2.2.1 晶體管同時導(dǎo)通
自激推挽式變換器是由自激的方式產(chǎn)生方波,V3,V4 交替飽和導(dǎo)通,理論上其高低電平之間的轉(zhuǎn)換在時間上是完全一致的;實際上由于晶體管存貯時間的作用,會產(chǎn)生兩個晶體管同時導(dǎo)通的情況,導(dǎo)通時間(1～2 μs)雖然很短,但由于變壓器的作用,造成本應(yīng)截止的晶體管產(chǎn)生高頻尖峰損耗。尖峰損耗造成的平均功率可使管子結(jié)溫升高到損壞點,產(chǎn)生二次擊穿而損壞管子。因此,要保證自激推挽變換器穩(wěn)定工作,必須避免兩個晶體管同時導(dǎo)通。
(1) 縮短晶體管的存貯時間。
應(yīng)避免管子進(jìn)入深度飽和,可以縮短存貯時間,V1,V2使晶體管避免進(jìn)入深度飽和。當(dāng)晶體管一旦進(jìn)入飽和區(qū)后,V1,V2就把基極的激勵電流向集電極分流而使基極電流不再增加,這樣就防止了晶體管進(jìn)入深飽和,從而減小了存貯時間。
(2) 用RC電路延遲導(dǎo)通。
圖2中,C3和R4(C5和R5)接于晶體的基極與地之間,當(dāng)一個管子的基極處于脈沖的上升沿時,由于電容的充電過程而使基極達(dá)到導(dǎo)通的時間被延遲,從而避開了另一個管子截止時的存貯時間。
2.2.2 吸收尖峰
由于變壓器的兩個初級線圈之間存在漏感[10],當(dāng)一個初級線圈中的電流突然降到零時,存儲在這部分漏感中的磁能只能向分布電容充電,因而晶體管從飽和轉(zhuǎn)為截至?xí)r,會在截止晶體管的集電集和發(fā)射集之間造成瞬間過壓,所以推挽式變換器的輸出波形上一般都帶有尖峰,尖峰寬度與漏感、集電集電流、集電集電壓上升時間、電流下降時間有關(guān)。減小這個尖峰,不但可以保護(hù)晶體管,還可以使輸出電壓紋波峰值減小。
(1) 采用RC緩沖電路。
RC電路在信號去耦電路、小電流濾波電路應(yīng)用較多,可以起到平滑尖峰的作用。R6,C4的時間常數(shù)略小于晶體管存儲時間,遠(yuǎn)小于振蕩脈沖寬度,可以使尖峰電壓減小,從而保護(hù)晶體管。
(2) 變壓器繞線方式。
變壓器線圈的分布電容和漏感對變換器的工作狀態(tài)有很大影響。采用雙線并繞的繞線方式,利于繞組間更好的耦合,降低漏感和分布電容的要求。
2.3 串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路存在的問題
圖3為串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路圖。
圖3 串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路圖
2.3.1 基準(zhǔn)電壓
基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定度實際上是電源穩(wěn)定度的極限值,若要獲得較高的穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度,必須使基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定度比所要求的電源穩(wěn)定度高一個數(shù)量級[11],因此選用穩(wěn)定性高和溫漂低的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器非常重要,可以選取溫度系數(shù)及動態(tài)電阻都很小的雙向硅穩(wěn)壓基準(zhǔn)源。
2.3.2 調(diào)整管熱擊穿問題
采用復(fù)合管(圖3中V12,V13)作調(diào)整管時,為了防止由于三極管的Iceo過大引起的熱擊穿[12],必須在保證三極管最高結(jié)溫時,Icbo能夠泄放掉,圖3中R15就是需要的泄放電阻。
2.4 抗干擾及可靠性
在功能分割上,將串聯(lián)調(diào)整電路和自激推挽電路及變壓器物理隔離,同時輸出級盡量遠(yuǎn)離推挽電路;保證印制板地和電源殼體盡量大面積接觸,電源殼體和大地面接觸。
在結(jié)構(gòu)上,將易發(fā)熱器件直接固定在電源外殼上;內(nèi)部發(fā)熱器件通過印制板上大面積覆銅進(jìn)行散熱,同時
印制板布線盡量寬。
3 結(jié) 語
彈上二次電源雖然較多采用了模塊化的線性或開關(guān)電源,但設(shè)計原理是相同的。通過對二次電源的設(shè)計分析,可以掌握彈上電源設(shè)計方法、故障分析方法,以及可靠性設(shè)計、抗干擾設(shè)計等方法。本設(shè)計研制成功的彈上二次電源,通過了電磁兼容試驗、各項環(huán)境試驗,電壓穩(wěn)定度、輸出紋波達(dá)到了非常高的要求,實用性強,在整機應(yīng)用上取得了較好效果。
參考文獻(xiàn)
[1]曲學(xué)基,王增福,曲敬鎧.穩(wěn)定電源電路設(shè)計手冊[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.
[2]胡昌壽.航天可靠性設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.
[3]陳道煉.DC/AC逆變技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[4]劉飛云,韋忠朝.一種新型推挽正激DC/DC變換器研究[J].通信電源技術(shù),2003,12(6):17-20.
[5]王順祺.穩(wěn)壓電源設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)出版社,1983.
[6]總裝備部.GJB181A-2003 飛機供電特性[S].北京:總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部,2003.
[7]夏劍平,余志勇.彈上二次電源抗干擾設(shè)計[J].計算機測量與控制,2008,16(4):516-517.
[8]陸廷孝,鄭鵬州.可靠性設(shè)計與分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,1995.
[9]黃竹,蔣和全.開關(guān)電源的熱設(shè)計[J].微電子學(xué),2008,38(4):574-577.
[10]張占松,蔡宣三.開關(guān)電源的原理及設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,1999.
第5篇：電源可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞 開關(guān)電源；熱分析；ANSYS；熱設(shè)計
中圖分類號TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）47-0034-02
0 引言
開關(guān)電源被廣泛的應(yīng)用于國防軍事，工業(yè)自動化，家用電氣等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)中。隨著開關(guān)電源逐步向小型化、高頻化、高功率密度發(fā)展，用戶對開關(guān)電源的可靠性設(shè)計提出了更高的要求。溫升是影響開關(guān)電源可靠性的關(guān)鍵性因素，如何將熱量高效快速的導(dǎo)出，成為電源工程師的首要任務(wù)[1]。熱設(shè)計的好壞直接影響著開關(guān)電源的可靠性和壽命，因而熱設(shè)計是開關(guān)電源可靠性設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。
本文以一個工作于密閉電源盒的開關(guān)電源為例，利用有限元軟件ANSYS對開關(guān)電源進(jìn)行熱設(shè)計，來提高整個開關(guān)電源的散熱性能，使得開關(guān)電源的主要發(fā)熱器件的溫度控制在允許的范圍內(nèi)，保證開關(guān)電源安全可靠的運行。
1 開關(guān)電源的熱分析
本文中開關(guān)電源為反激式，具有有源功率因數(shù)校正(APFC)環(huán)節(jié)，主要發(fā)熱元件有開關(guān)管，整流二極管，大功率電阻，變壓器與電感等[2]。
首先利用ANSYS分析工作在空氣中開關(guān)電源的溫度分布情況。
1.1 仿真邊界條件和載荷說明
1）環(huán)境溫度：25℃；
2）對流系數(shù)：6W/m?K；
3）載荷：器件的生熱率（P為器件的發(fā)熱功率，V是器件等效熱源的體積）。
1.2 模型的簡化處理
1）對于簡化線圈模型來說，由于線圈在實際中是由一圈一圈的漆包線繞制的，而且這樣的繞線也不規(guī)則，在模型建立中使用單一圓柱體來代替多圈的導(dǎo)體；
2）芯片熱源等效為長方體。
1.3 網(wǎng)格模型
模型中有些部分的尺寸微小，如MOSFET的等效熱源，尺寸為13.8×8×0.2mm3。選用ANSYS軟件中的SOLIDTO單元．通過設(shè)置MSHKEY和MSHAPE兩個選項，完成對單元形狀的控制。在建立網(wǎng)格處理不規(guī)則體的時候，特別是連接處理后的非六面體的情況，采用退化的四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，可以通過設(shè)定ESIZE，LESIZE的大小來決定單元網(wǎng)格的大小，則模型網(wǎng)格單元數(shù)目為324532。
1.4 仿真結(jié)果分析
表1中是工作在空氣中開關(guān)電源的溫度分布情況。利用紅外熱像儀測得的溫度，與仿真的溫度值對照，相對誤差較小，具有很好的準(zhǔn)確性。實際上，此開關(guān)電源工作在一個封閉的電源盒內(nèi)，內(nèi)部的空氣流動速度很慢，在理想狀態(tài)下，認(rèn)為內(nèi)部空氣處于絕熱狀態(tài)，幾乎不導(dǎo)熱。因而各器件的實際工作時溫度會更高。因此。為保證開關(guān)電源安全可靠的運行。必須采取有效的散熱措施，迅速的將電源盤內(nèi)部的熱量導(dǎo)出，降低主要熱源的溫度。
2 開關(guān)電源的熱設(shè)計分析
如何尋找低熱阻通路來將熱最迅速導(dǎo)出是設(shè)計開關(guān)電源熱設(shè)計的關(guān)鍵問題，因為只有開關(guān)電源器件的結(jié)點溫度降低后，這樣才能避免高溫而導(dǎo)致開關(guān)電源可靠性下降的問題。此開關(guān)電源工作在一個封閉的電源盤內(nèi)，由于工作環(huán)境特殊，不允許加風(fēng)扇，只能采取自然散熱的措施。其熱設(shè)計的內(nèi)容包括電源盤的內(nèi)部熱設(shè)汁和電源盤的外部熱設(shè)計。
通過設(shè)計將開關(guān)電源的前后級MOSFET，后級二級管，整流橋的溫度控制在60℃以內(nèi)，變壓器的溫度低于65℃。
2.1 電源盒的內(nèi)部熱設(shè)計
開關(guān)電源的電源盒內(nèi)部熱設(shè)計主要是調(diào)整器件布局和改變內(nèi)部介質(zhì)。
1）電路布局的熱設(shè)計
密封電源盤內(nèi)熱源的主要散熱途徑有以下幾個方面：首先，通過熱源經(jīng)盒內(nèi)介質(zhì)向殼體傳導(dǎo)的熱量，可以通過對流和輻射在殼體的表面將熱量發(fā)散到大氣中；其次，通過盒體內(nèi)部的介質(zhì)可以把熱量傳遞到其他部件上，這樣就可以形成溫度的疊加效應(yīng)。
所以，在設(shè)計過程中，在考慮不影響電路性能的情況下，應(yīng)該使得發(fā)熱部件盡可能分散，且在電路板邊緣分布，另外，固定在電源盒的導(dǎo)熱鋁板應(yīng)該與其相連。電路板的后邊緣則應(yīng)該放置前后級MOSFET和整流橋，與電源盒的側(cè)壁相連靠的是2mm的導(dǎo)熱鋁板；而電路板的前側(cè)邊緣放置后級二極管，同樣，電源盒的側(cè)壁相連靠的是同樣厚度表2是開關(guān)電源電路靠局調(diào)整前后的溫度對照表，通過表2可以得出如下結(jié)論：
首先，可以看出前后級的MOSFET、整流橋和后級二極管溫度都有明顯的降低變化，其主要的原因是因為由于低熱阻通路-導(dǎo)熱鋁板的存在，使得電路布局為這些器件與外殼之間存在這樣一種合理的通路，這樣就可以使得器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到電源盒體，從而溫度梯度也得以降低。
其次，對于變壓器來說，溫度變化很小。通過內(nèi)部空氣傳導(dǎo)到電源盒的變壓器的熱量，在加上空氣的熱阻很大的原因，這樣可以認(rèn)為在密閉條件較好的情況下的絕熱狀態(tài)。同時，最高結(jié)點溫度和環(huán)境溫度梯度也很大，這樣來說對于變壓器溫度沒有明顯的降低。
變壓器的溫度變化很小。這是因為變壓器的熱量主要通過內(nèi)部空氣傳導(dǎo)到電源盒，而空氣的熱阻很大，在密閉條件很好的情況下，可以認(rèn)為處于絕熱狀態(tài)。變壓器的最高結(jié)點溫度與環(huán)境的溫度梯度很大，導(dǎo)致溫度沒有明顯的降低。所以盡管電路布局的調(diào)整改善了開關(guān)電源的溫度分布情況， 有些器件的還存在較高的溫度梯度，無法滿足安全可靠運行的要求。
2）電源盒內(nèi)部介質(zhì)的熱設(shè)計
熱量主要以傳導(dǎo)方式由內(nèi)部器件傳到電源盒，這一點可以從前面的電源盒內(nèi)熱源的散熱途徑獲得，經(jīng)過對流換熱的方式散發(fā)到空氣中。根據(jù)傳導(dǎo)散熱的原理，內(nèi)部介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)可以看做是影響電源盒內(nèi)部溫度梯度的主要因素，其中，由于介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與內(nèi)部熱源的溫度梯度成反比的原因，說明了質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)越大，內(nèi)部器件的溫度梯度就越小，熱源的結(jié)點溫度就越低。
根據(jù)開關(guān)電源主要器件溫度與內(nèi)部介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系曲線可以得出如下的結(jié)論：
（1）器件的溫度和內(nèi)部介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)變化成反比，并且基本上所有器件最終趨于同一溫度。
（2）變壓器的溫度曲線存在一定區(qū)別，表現(xiàn)在介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)為1.2 W/m?K時有一定的上升，這可能是因為變壓器的溫度低于其他熱源的溫度，但是需要注意熱量具有從溫度高的流向溫度低物體的規(guī)律，這樣由于變壓器溫度相對較低時，當(dāng)存在其他熱源的影響，變壓器溫度也是可以理解的。
2.2 電源盒的外部熱設(shè)計
電源盒的壁厚和殼體表面肋片的設(shè)計構(gòu)成了電源盒的外部熱設(shè)計，需要注意，其表面的散熱方式為對流和輻射，這樣，根據(jù)流散熱的原理，表面散熱面積則是影響散熱的主要因素，其中，電源盒的表面散熱面積與外殼肋片的高度影響直接相關(guān)。
開關(guān)電源的傳導(dǎo)散熱主要受到電源盒的壁厚的影響，同時，電源盒表面的對流散熱則受到外殼的肋片高度影響。因此，對于多熱源的封閉盒體來說，在限定電源盒尺的條件下，外殼的肋片高度對于散熱的影響一般大于壁厚的影響，所以對于封閉盒體來說，主要的散熱形式為表面的對流散熱，這樣能有效的散發(fā)熱量，降低盒體內(nèi)部器件的結(jié)點溫度。
所以根據(jù)上述結(jié)果分析可知，對于電源熱設(shè)計中需要采用內(nèi)部灌膠，而對于主要發(fā)熱器件來說則需要通過導(dǎo)熱鋁板與電源盒外殼相連，同時采取電源盒外殼加肋片的綜合散熱措施，這樣可以有效控制開關(guān)電源溫度，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，從而滿足設(shè)計要求。
3 結(jié)論
本文開共電源因其工作環(huán)境的要求，限制了散熱措施的選擇。在只能采取自然散熱措施，且功耗很大，電源盒的尺寸和重量受到嚴(yán)格限制的條件下，分別對電路板和電源盒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱設(shè)計，尋找一種有效的散熱措施，降低了主要器件的溫度，提高開關(guān)電源的可靠性，延長了壽命。
參考文獻(xiàn)
第6篇：電源可靠性設(shè)計范文
1 硬件電路設(shè)計
硬件電路原理如圖1所示，在具體設(shè)計中，每個部分都應(yīng)考慮抗干擾問題，以最大限度地減小干擾對整個系統(tǒng)性能的影響，確保系統(tǒng)具有足夠高的可靠性。
①DSP部分
本控制器以TI公司的TMS320F2812(以下簡稱F2812)為核心，它是一款專用于控制的高性能、多功能、高性價比的32位定點DSP芯片。F2812部分的電路設(shè)計重點考慮如下問題：
電源上電次序。F2812為低電壓、多電源DSP，必須滿足I/O電源先于CPU內(nèi)核電源上電的次序，且兩者上電時間差不能太長(一般不超過1s)，否則會影響器件的使用壽命甚至損壞器件。本文采用TPS75733KTT和TPS76801Q電源芯片設(shè)計電源模塊，滿足了上述上電次序的特殊要求。
系統(tǒng)時鐘。F2812要求輸入時鐘信號電平為1.9V(此時主頻最高可達(dá)150MHz)或1.8V(此時最高主頻為135MHz)，而普通晶振的輸出電平為5V或3.3V，因此不能直接采用晶振設(shè)計系統(tǒng)時鐘。為提高系統(tǒng)整體工作的穩(wěn)定性和可靠性，本設(shè)計采用一個晶體和兩個電容與F28t2片內(nèi)時鐘模塊構(gòu)成振蕩電路，滿足了時鐘要求。
未用輸入／輸出引腳的處理。未用輸入引腳不能懸空不接，對于關(guān)鍵的控制輸入引腳(如Ready和Hold等)，應(yīng)固定接為高電平或低電平，非關(guān)鍵的輸入引腳應(yīng)將其上拉或下拉為固定電平，未用的輸出引腳可懸空不接。
②電源部分
本設(shè)計針對直流側(cè)采取了如下措施：
電源按內(nèi)部和外部兩類單獨分開供電，并采取隔離、濾波及接地等技術(shù)措施。內(nèi)部電源負(fù)責(zé)F2812核心系統(tǒng)供電，并設(shè)有電壓監(jiān)視器，用于電源異常保護(hù)，而外部電源只與外部接口聯(lián)系。
模擬電源和數(shù)字電源分開，分別采用獨立的電源供電。
對整流后的直流電壓采取了二級穩(wěn)壓方式，以保證前級穩(wěn)壓器受影響后仍能輸出規(guī)定的電壓。
③輸入輸出通道部分
輸入輸出通道與過程相連，是過程干擾進(jìn)入DSP系統(tǒng)的主要通道，也是DSP系統(tǒng)抗干擾設(shè)計的重要內(nèi)容之一。輸入輸出通道抗干擾設(shè)計主要采取隔離措施，這樣可大大提高過程通道上的信噪比。
④通信部分
F2812芯片具有兩個串行通信接口，可根據(jù)具體需要自由配置成標(biāo)準(zhǔn)串口RS-232或RS-485。本設(shè)計采用RS-232，且為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，選用了高抗干擾性驅(qū)動芯片MAX3160，并采用高速光耦進(jìn)行隔離。
2 PCB電路板設(shè)計與制作
目前，電子設(shè)備普遍采用PCB電路板進(jìn)行裝配。隨著集成電路及相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB上的元器件密度越來越高，PCB設(shè)計與制作的質(zhì)量對DSP系統(tǒng)可靠性的影響也越來越大。因此，在設(shè)計和制作PCB的時候，不僅要考慮元器件和線路的布置，還應(yīng)符合相關(guān)的抗干擾設(shè)計規(guī)則。
①PCB布局
PCB布局非常重要，它不僅決定電路板的視覺效果及自動布線的布通率，更重要的是會影響儀器的整體性能，所以，布局時必須綜合考慮，并遵循一定的規(guī)則，具體包括：
PCB板的幾何尺寸應(yīng)合適，尺寸過大會增加線路阻抗，降低抗噪聲能力，尺寸過小則影響散熱，且相鄰線條易受干擾；
應(yīng)將元件及信號合理分區(qū)，將強、弱信號分開，數(shù)字與模擬信號分開，干擾源與敏感元件分開；
盡可能按信號流程布置各功能模塊的位置，使信號方向一致；
以每個功能模塊的核心元件為中心進(jìn)行元器件布局，且應(yīng)考慮元器件排列及焊接，不能太密；
②PCB布線
在PCB設(shè)計過程中，布線工作的技巧性很強，是非常重要的一步。布線時應(yīng)遵循如下規(guī)則：
相鄰兩層的布線方向應(yīng)盡量垂直，必要時可加地線隔離；
地線和電源線應(yīng)盡量加粗，以減小壓降和降低耦合噪聲；
數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，布線時，應(yīng)盡量將模擬器件遠(yuǎn)離數(shù)字信號線，并用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離；
整個PCB板對外只有一個地線節(jié)點，而在PCB板內(nèi)部，數(shù)字地和模擬地則是分開的，通常可將數(shù)字地和模擬地在D/A轉(zhuǎn)換器的模擬地引腳處連在一起；
③電源線設(shè)計
解決干擾問題的辦法是將電源部分的器件單獨放在一起，然后用正反兩條較粗的地線與其他部分完全隔離，再在電源器件附近放置旁路電容和去耦電容，以最大限度地減少輸出電源線上的干擾。另外，應(yīng)根據(jù)電流的大小，盡量加寬電源線，并盡可能使電源線和地線的走向與數(shù)據(jù)傳輸方向一致，以提高系統(tǒng)的抗噪聲能力。
④地線設(shè)計
電子系統(tǒng)的噪聲和干擾與其接地方式有密切的關(guān)系，良好的接地往往可解決大部分干擾問題。
對于低頻電路，布線和元器件間的電感影響比較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響會較大，此時應(yīng)采用一點接地方式，以盡可能減小地線上的電位差；而對于高頻電路，地線阻抗會變得很大，此時縮短地線長度，以減小地線阻抗就成為關(guān)鍵問題，所以應(yīng)采用就近多點接地方式。此外，應(yīng)盡量加粗接地線，以減小地線電阻，否則，會由于接地電位變化而導(dǎo)致信號電平不穩(wěn)，進(jìn)而降低抗噪聲能力。
⑤濾波電容設(shè)計
選1uF～10uF的電容跨接在電路板入口處的電源線與地線之間，這樣能有效消除低頻干擾。而對于高頻干擾信號，可用0.01μF和0.1μF的電容放在電源和地的引腳旁，特別是要在每個集成電路芯片的電源線和地線之間直接接入0.1μF的高頻電容。另外，也可采用鐵氧體磁珠來做高頻濾波，它可等效為一個電阻和一個電感的串聯(lián)，其高頻時的交流阻抗很大，而直流阻抗卻很小(接近于0Ω)，這樣，高頻干擾信號就被吸收，并以熱量形式消耗。
3 空間抗干擾問題
抗空間干擾的主要措施就是屏蔽。本設(shè)計采用常用的屏蔽的方法，即用低電阻材料作成屏蔽罩，把干擾源或易受干擾的部分包圍起來，這樣，既防止了干擾源向外施加干擾，也避免了易受干擾部分接收外來的干擾。
軟件系統(tǒng)高可靠性設(shè)計
1 軟件的抗干擾設(shè)計
除上述的硬件抗干擾措施之外，軟件上也應(yīng)做好抗干擾設(shè)計。
①看門狗中斷的應(yīng)用
在程序設(shè)計時，每隔一段程序插入一個看門狗計數(shù)器復(fù)位指令，這樣，在程序運行過程中，如果進(jìn)入死循環(huán)或非法代碼區(qū)，就不能使計數(shù)器清零，當(dāng)該計數(shù)器溢出時，就會使系統(tǒng)復(fù)位并重新運行，此時如果干擾或故障已消除，則系統(tǒng)就從故障狀態(tài)恢復(fù)正常。
②假中斷處理
在程序設(shè)計時，應(yīng)給每一個中斷都編寫程序，在中斷服務(wù)程序中清除中斷標(biāo)志并使程序正常返回，這就保證了程序的穩(wěn)定運行。
③指令冗余技術(shù)
對開中斷關(guān)中斷、中斷初始化、系統(tǒng)寄存器初始化及定時器定時值設(shè)置等重要指令采取指令冗余技術(shù)，即多進(jìn)行一次重復(fù)寫操作，以確保這些重要指令的正確執(zhí)行。
第7篇：電源可靠性設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】 嵌入式 實時控制 硬件 可靠性
嵌入式實時控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用場景，其系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到系統(tǒng)的控制效果和系統(tǒng)的維護(hù)難度。系統(tǒng)復(fù)雜度的提升、元器件數(shù)量的增多、傳輸信號間的相互干擾等在一定程度上都會降低嵌入式實時控制系統(tǒng)硬件的運行可靠性，為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性，就必須利用相關(guān)技術(shù)或手段對硬件進(jìn)行設(shè)計和分析，降低其故障概率，提升其工作性能。
一、硬件可靠性定義
硬件可靠性是指硬件系統(tǒng)在限定時間和限定環(huán)境下正確完成規(guī)定功能的概率，對其進(jìn)行定量分析可以對硬件系統(tǒng)的故障密度函數(shù)在一定時間內(nèi)進(jìn)行積分，求出其故障概率，進(jìn)而由故障概率得到無故障工作概率。
硬件系統(tǒng)的工作條件和工作環(huán)境不同，其所具有的可靠性會出現(xiàn)不同的差異性，硬件系統(tǒng)的工作時間不同，對其進(jìn)行可靠性分析也會得出不同的結(jié)果，且，工作時間的延長必然會降低硬件系統(tǒng)的可靠性。
二、嵌入式實時控制系統(tǒng)硬件電路可靠性分析與設(shè)計
嵌入式實時系統(tǒng)功能復(fù)雜，信號種類多，響應(yīng)時間短，時鐘信號頻率高，需要驅(qū)動被控對象做出快速檢測、響應(yīng)以及處理等操作。
2.1 供電系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計
硬件系統(tǒng)的供電電源容易將噪聲耦合到電路系統(tǒng)中，所耦合進(jìn)入電路系統(tǒng)的噪聲會降低電能的穩(wěn)定度，進(jìn)而使得供電系統(tǒng)的可靠性降低。為降低該問題對硬件系統(tǒng)可靠性的影響，可以采用隔離變壓器、濾波器等對硬件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，如在電網(wǎng)中接入隔離變壓器、在供電電路的電源與地之間添加去耦電容等，不同容量的電容所對應(yīng)的噪聲頻率不同，實際中可以依照使用需求具體設(shè)計。
2.2 信號傳輸線路可靠性分析與設(shè)計
硬件系統(tǒng)中的傳輸線路過長或者線路輸入輸出端設(shè)計不合理時會造成信號誤判，降低系統(tǒng)可靠性。（1）使用光電耦合器或者濾波器等對傳輸線路的輸入輸出端進(jìn)行電氣隔離，防止干擾信號進(jìn)入傳輸線路中影響判別結(jié)果；（2）應(yīng)用負(fù)載阻抗匹配技術(shù)提升信號在傳輸線路中的傳輸質(zhì)量，減少長距離傳輸所引起的信號畸變問題，如在源端和負(fù)載端匹配設(shè)計RLC網(wǎng)絡(luò)來消除反射、交叉干擾、振鈴等噪聲干擾；（3）使用阻抗匹配雙絞線設(shè)計方案來減少長距離傳輸下的傳輸線特性阻抗參數(shù)對傳輸信號的影響，若能夠配合使用光電耦合等硬件設(shè)計方案，可以達(dá)到更優(yōu)的抗干擾效果；（4）對總線負(fù)載進(jìn)行平衡匹配設(shè)計，避免嵌入式實時系統(tǒng)的控制芯片出現(xiàn)負(fù)載不均衡或紊亂，某些未使用的引腳，可以將其接高電平或接地，避免其懸空。
2.3 空間電磁場的干擾與可靠性設(shè)計
嵌入式實時控制系統(tǒng)可能工作在空間電磁干擾較為嚴(yán)重的環(huán)境下，高頻電源、強電設(shè)備等都會降低系統(tǒng)的可靠性，此時可以使用接地金屬外殼等對系統(tǒng)核心模塊等進(jìn)行電磁屏蔽，降低空間電磁干擾對系統(tǒng)信號的影響。
三、電路板可靠性分析與設(shè)計
電路板布線和布局的合理性直接關(guān)系到各線路和元器件的工作狀態(tài)，不合理的設(shè)計方案會減少元器件壽命，甚至導(dǎo)致其燒毀。特別的，嵌入式實時控制系統(tǒng)所使用的時鐘頻率較高，電路板設(shè)計不當(dāng)，還會引起線路間的相互干擾，降低硬件系統(tǒng)工作可靠性。
3.1 電源與地線布線原則
理想情況下，電源線的線寬應(yīng)與所傳輸?shù)碾娏飨嗥ヅ洌煌€路的走向應(yīng)該盡量一致。條件允許時，還可以對變壓器、穩(wěn)壓電源等進(jìn)行獨立設(shè)計與制板。
地線設(shè)計時應(yīng)該注意區(qū)分模擬地和數(shù)字地，避免兩類地線的混淆，布線時盡量使兩者分開，在最后進(jìn)行匯聚。硬件系統(tǒng)，工作頻率低于1MHz的線路可使用單點接地設(shè)計方案；高于30MHz的線路可以使用多點接地設(shè)計方案；介于上述界限頻率間的線路可以使用混合接地設(shè)計方案。
3.2 時鐘布線原則
時鐘信號的同步性與穩(wěn)定性直接關(guān)系到硬件系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確度，為保證系統(tǒng)正常運行，應(yīng)盡量選擇PCB電路板中心位置或接地良好位置布置時鐘電路，盡量縮短時鐘與控制芯片間的距離。此外還可以對時鐘元件進(jìn)行接地處理、隔離處理，避免布線影響其他信號線的信號傳輸。
當(dāng)嵌入式實時控制系統(tǒng)為高速系統(tǒng)時，過孔、引線以及其他元器件等都會呈分布式電感或電容特性，這些特性會影響系統(tǒng)的性能，降低系統(tǒng)可靠性，因而在設(shè)計PCB板時應(yīng)該將信號頻率納入考慮范圍，對布線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
第8篇：電源可靠性設(shè)計范文
關(guān)鍵詞：大壩自動檢測；可靠性設(shè)計；探究
中圖分類號：TV文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
大壩自動檢測系統(tǒng)可以使人們了解大壩的日常信息，并且大壩的工作環(huán)境較為惡劣，通常把儀器設(shè)備擺放在了并無人煙的荒郊野嶺，沒有便利的交通，其氣候條件較差，同時沒有良好的生活工作環(huán)境。大壩信息是水庫可以運行的基本保障，同時汛期大壩信息可以直接影響著整個水庫的安全問題。大壩信息來源是依靠于大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)，其大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)所給出的信息能夠直接影響著大壩信息是否具有可靠性，所以，可靠性設(shè)計是大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)中的主要內(nèi)容。
一、大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成
其自動監(jiān)測系統(tǒng)是以分布式來進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)大致分為上位機以、下位機以及交換機。其中上位機包含了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集計算機、數(shù)據(jù)管理計算機。而下位機則包含了交換機、PLC主站以及PLC分站和壓力傳感器。
二、可靠性的概念
（一）可靠性的含義
可靠性的實質(zhì)是指在系統(tǒng)使用的期間內(nèi)以及預(yù)計環(huán)境中使人們相信所設(shè)計的功能，同時其性能還能夠得到相應(yīng)的保證。
首先，需要較為良好的使用功能。系統(tǒng)在使用的過程中，可以滿足設(shè)計中的功能要求以及指標(biāo)，其中包含了數(shù)值的準(zhǔn)確性，通訊的流暢性，功能的穩(wěn)定性，對于自身診斷的有效性，分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對于大壩的分析以及及時性。
其次，在使用的過程中其系統(tǒng)可以承受由于環(huán)境因素所帶來影響。例如潮濕、結(jié)露、結(jié)霜、結(jié)冰、日曬雨淋、高低溫所引起的銹蝕以及老化，電磁場(包括雷電電磁脈沖)、浪涌電壓、瞬變電流、地電位差等擾亂，人畜、蛇鼠等對系統(tǒng)的破壞，交通、發(fā)電、泄洪和地震等引起的系統(tǒng)震動等。
而后，還要有一定的耐久性。整個系統(tǒng)的部件具備抗老化、抗腐蝕以及抗松動的特質(zhì)，同時其測量、通訊、數(shù)據(jù)處理以及其他性能在使用時所發(fā)生的變化并不會超出設(shè)計的范疇之內(nèi)。其硬件可以承受在使用過程中的各種作用，同時還可以滿足使用要求；但是對于軟件來說它能夠兼容新舊兩個版本，并且還可以進(jìn)行系統(tǒng)更新或者自動升級以及遠(yuǎn)程下載，以此來確保系統(tǒng)在使用的過程中其軟件不會過時。
最后，在發(fā)生事件的前后，可以保證其系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)一旦受到意外因素的影響，例如在人為原因、雷擊等作用時并不會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果，從而不會影響到其它部分的工作，在事發(fā)后的系統(tǒng)可以對故障進(jìn)行顯示以及報警，方便故障的找尋以及恢復(fù)，同時能夠花費較少的費用。
（二）可靠性指標(biāo)
從大體上來說，其可靠性指標(biāo)能夠利用分散型工業(yè)來進(jìn)行控制系統(tǒng)來表示，并且，可用性和平均沒有故障的時間以及平均修復(fù)時間有一定的關(guān)系，即
如對于由Ⅳ臺儀器構(gòu)成的大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)，其某時刻的可靠恤為正常工作的儀器數(shù)(Ns)與總數(shù)（N)加之比，即：
NF為故障的儀器數(shù)，是系統(tǒng)在任一次工作中，系統(tǒng)中達(dá)不到設(shè)計功能和性能要求的儀器總數(shù)。即
同時將兩邊乘以N/NS，即
則右邊說明了在t時刻內(nèi)，每臺儀器工作在單位時間內(nèi)的故障概率，用來表示，
（三）可靠性指標(biāo)的影響因素
RAS指標(biāo)的實質(zhì)是一個隨機變量，它和系統(tǒng)元器件、原材料、設(shè)計及組裝、現(xiàn)場土建、安裝調(diào)試、運行維護(hù)及現(xiàn)場環(huán)境等因素存在一定的關(guān)系，所以需要用概率統(tǒng)計方法進(jìn)行相應(yīng)的探究。
RAS系統(tǒng)受到了內(nèi)外部的共同干擾，其中包含了電磁、高低溫變化、溫度升高或者驟降、潮濕、灰塵等；同時系統(tǒng)內(nèi)的集成電路以及材料逐漸老化；并且廠家的技術(shù)能力以及管理水平都會對系統(tǒng)造成一定的影響，其售后的管理以及對待客戶的服務(wù)方式也會對系統(tǒng)的使用產(chǎn)生了一定的影響。
在確定系統(tǒng)可靠性指標(biāo)之前應(yīng)該分析以上影響因素系統(tǒng)可，并注意收集以下資料：大壩施工現(xiàn)場的干擾因素以及統(tǒng)計特征，例如空間的電磁場、雷電強度大小、空氣濕度大小等；收集系統(tǒng)和元器件在破壞因素的作用下所出現(xiàn)的反應(yīng)以及規(guī)律，利用室內(nèi)試驗來確定系統(tǒng)所能承受干擾的極限值以及相應(yīng)的時間，例如在一定時間內(nèi)系統(tǒng)及各部分所能承受的電壓、電流、電場強度、磁性強度、濕度等，并研究系統(tǒng)對各元器件老化及失效速率的影響；并以此來統(tǒng)計系統(tǒng)材料的老化以及失效特征，從中總結(jié)其統(tǒng)計規(guī)律。
三、可靠性設(shè)計
（一）總體設(shè)計
1.加強元器件和儀器的選型
其系統(tǒng)內(nèi)的儀器設(shè)備可靠性是系統(tǒng)可靠性的重要保證。通過微功耗、工業(yè)級甚至是軍用級芯片對元器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕殿~使用，并在此基礎(chǔ)上對電路設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，以此來提升設(shè)備可靠性。同時傳感器盡最大限度的選取無源或微功耗的基礎(chǔ)設(shè)備，有利于能夠在現(xiàn)場進(jìn)行長期工作。在設(shè)計的過程中，應(yīng)該優(yōu)先選擇已經(jīng)通過建筑工程考驗過、較為成熟的設(shè)備，這樣可以提升系統(tǒng)的可靠性。
2.優(yōu)化系統(tǒng)工作模式
在設(shè)計的過程中，應(yīng)該盡最大限度來簡化其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時不應(yīng)該附加其他的無用功能。在實際情況中，應(yīng)該采取自報式以及間斷工作的手段，如果系統(tǒng)設(shè)備可以得到較長的間歇時間并且損耗較小，就可以提升其設(shè)備的使用年限。
3.適當(dāng)?shù)牟捎酶蓴_措施
其大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)主要是以電子產(chǎn)品為基礎(chǔ)，在設(shè)計的過程中應(yīng)該考慮其雷電等各種因素的干擾。其中保護(hù)措施主包含了：測量控制裝置和儀器設(shè)備需要采用直流供電，并以此來解除電源線引入的雷電干擾；在無線傳輸?shù)倪^程中，天線安裝同軸避雷器，防止雷電從天饋線引入遙測設(shè)備；并且交流供電線路應(yīng)該安裝電源避雷裝置。并且，同頻干擾以及太陽風(fēng)暴能夠?qū)νㄓ嵭纬梢欢ǖ母蓴_，影響其信號的傳輸，從而增加的了誤碼率，因此需要在硬件上使用干擾糾錯技術(shù)。
就目前而言，所使用的信道編碼采用糾錯編碼技術(shù)，可以檢兩位，糾一位錯誤。除此之外，使用多級校驗?zāi)軌蛱嵘到y(tǒng)的可靠性。對通信電路以及線路的設(shè)計，需要考慮大氣條件的變化，所以要在每一條電路中都要預(yù)留出一定的干擾保護(hù)度以及余度，并以此來保證其電路的余量。
（二）設(shè)備的可靠性設(shè)計
選擇較為簡單的合理方案，多使用積分型的電路，在模擬電路的設(shè)計中，要著重關(guān)注于工作點的穩(wěn)定功能，選擇合適的深度，并以此來保證其工作的穩(wěn)定，以免出現(xiàn)自激的現(xiàn)象。
同時應(yīng)該對所有的設(shè)備進(jìn)行不定期的檢測，每批機器應(yīng)該依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來進(jìn)行震動跌落以及高溫高濕的抽樣檢測，以此來確保其設(shè)備能夠在艱苦的條件下運行。在檢測的過程中，做好相關(guān)的檢測記錄，并從中總結(jié)經(jīng)驗，完善其系統(tǒng)產(chǎn)品。
四、結(jié)束語：
綜上所述，其大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)所分布的范圍較廣，同時其工作環(huán)境較為艱苦，存在較為嚴(yán)重的干擾現(xiàn)象，所以應(yīng)該進(jìn)行全面的系統(tǒng)研究，并以此來保證系統(tǒng)可以保證長時間的工作。創(chuàng)建一個適當(dāng)?shù)目煽啃灾笜?biāo)能夠?qū)ο到y(tǒng)的可靠性進(jìn)行全面的評價，從而促使廠家提升其產(chǎn)品的質(zhì)量以及售后服務(wù)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 董樹民,房靈常.大壩自動監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性設(shè)計[J].水利水文自動化,2013(4).
[2] 劉小生,張學(xué)莊,王愛公等.邊坡穩(wěn)定性自動監(jiān)測系統(tǒng)[J].煤炭學(xué)報,2012,32(5).
[3] 賈嶸,南海鵬,王濤等.大壩滲壓自動監(jiān)測系統(tǒng)[J].西安理工大學(xué)學(xué)報,2013,15(4).
[4] 楊海云.福建大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)綜述[J].福建電力與電工,2013,20(3).
第9篇：電源可靠性設(shè)計范文
【關(guān)鍵詞】計算機 系統(tǒng) 可靠性 設(shè)計方案
計算機被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，而且發(fā)揮著重要的作用，若計算機系統(tǒng)運行的可靠性較差，則極易影響工程的項目設(shè)備運行的安全性以及穩(wěn)定性。計算機控制系統(tǒng)可靠性差，主要受到各種因素的影響，包括軟硬件系統(tǒng)，以及外部環(huán)境因素的影響，對此在開展計算機系統(tǒng)設(shè)計時，要進(jìn)行全面分析。
1 計算機系統(tǒng)可靠性分析
計算機控制系統(tǒng)即CCS，其指的是利用計算機，借助相關(guān)輔助部件，并且與被控制對象相互聯(lián)系，以此達(dá)到控制目的。計算機系統(tǒng)可靠性分析，即控制系統(tǒng)可靠性分析，主要是針對影響控制系統(tǒng)運行安全與可靠性的因素，包括元器件設(shè)備、系統(tǒng)運行參數(shù)、系統(tǒng)各單元MTTR等。在進(jìn)行計算機系統(tǒng)可靠性設(shè)計前，則需要對上述影響因素，進(jìn)行詳細(xì)的分析，再進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。
2 計算機系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析
2.1 系統(tǒng)輸入可靠性分析
計算機系統(tǒng)運行，需要輸入指定命令，由系統(tǒng)輸入運行結(jié)果看，若輸入錯誤，則極易造成系統(tǒng)輸出結(jié)果錯誤，對此則需要仔細(xì)的選擇傳感器，確保傳感器的適用性與可靠性。如果系統(tǒng)選用的模擬傳感器，則輸入的放大電路，其最好是絕對值放大電路設(shè)計，并且需要設(shè)計輸入保護(hù)，以及濾波處理輸入信號，以此防止由于輸入信號較大，給系統(tǒng)接口造成損害。除此之外還需要仔細(xì)的研究傳感器故障原理，以此保證傳感器的可靠性與安全性。
2.2 系統(tǒng)輸出可靠性分析
影響計算機系統(tǒng)輸出的安全性與可靠性的因素較多，主要分為輸出執(zhí)行器、輸出傳輸線、輸出接口電路、輸出軟件等，這些因素的可靠性，直接影響著計算機控制系統(tǒng)輸出的可靠性與安全性。因為系統(tǒng)輸出主要依靠驅(qū)動執(zhí)行器，驅(qū)動執(zhí)行器屬于高速運轉(zhuǎn)元件，極易受到外界因素的影響，使得所存內(nèi)容被破壞，最終造成系統(tǒng)操作錯誤。
2.3 診斷技術(shù)可靠性分析
當(dāng)計算機系統(tǒng)運行時，需要借助診斷技術(shù)，對檢測信號做有效判斷，以此判斷計算機系統(tǒng)是否處于正常運行狀態(tài)。若想準(zhǔn)確的判斷計算機系統(tǒng)故障位置，則可以利用事故現(xiàn)象和系統(tǒng)故障之間的對應(yīng)關(guān)系，來確定故障位置，以此減少系統(tǒng)故障修復(fù)所花費的時間，同時還能夠提高計算機系統(tǒng)運行的可靠性與安全性。
2.4 冗余與容錯可靠性分析
計算機系統(tǒng)可靠性影響因素中，冗余與容錯設(shè)計比較重要。冗余技術(shù)主要分為工作冗余與后備冗余。工作冗余能夠支持系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行多次重復(fù)配置，當(dāng)系統(tǒng)運行時，若任意設(shè)備發(fā)生故障，則其會脫離控制系統(tǒng)，不會給系統(tǒng)造成影響。后備冗余指的是配置兩臺設(shè)備，將其中的一臺留作備用，若運行設(shè)備發(fā)生故障，則后備設(shè)備將會投入系統(tǒng)中運行，進(jìn)而確保系統(tǒng)的可靠性。計算機冗余系統(tǒng)主要包括并聯(lián)系統(tǒng)（冗余設(shè)計）、備用系統(tǒng)、表決系統(tǒng)，冗余設(shè)計的應(yīng)用性較強。容錯設(shè)計指的承認(rèn)系統(tǒng)故障，_保系統(tǒng)故障后能夠繼續(xù)運行，為了提高計算機系統(tǒng)容錯能力，通常加設(shè)冗余設(shè)計，以此實現(xiàn)接替容錯單元功能，確保系統(tǒng)正常運行，同時故障系統(tǒng)能夠自動修復(fù)，以此確保系統(tǒng)運行的可靠性。
3 計算機系統(tǒng)可靠性設(shè)計
3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計方案
計算機系統(tǒng)主要可以分為硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，因此可以作為設(shè)計的兩大部分。硬件系統(tǒng)主要是由各元器件以及信息技術(shù)等構(gòu)成，為了確保系統(tǒng)的可靠性，則需要做好運維措施以及合理設(shè)計，可以遵循以下要點：
3.1.1 冗余容錯設(shè)計方案
該方案的應(yīng)用較為廣泛，基于硬件運行特點，則可以分為電路級冗余、靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余、混合冗余。電路級冗余設(shè)計，則需要遵循計算機控制機烯烴原則，即對系統(tǒng)模塊電路中的極管進(jìn)行冗余設(shè)計，以此確保運行模塊故障后，容許電路能夠代替原有電路元件運行；靜態(tài)冗余容錯設(shè)計，多采用表決模塊，以此屏蔽系統(tǒng)異常，該設(shè)計方案中，主要是將單模塊，利用三模冗余進(jìn)行交替；動態(tài)硬件冗余容錯設(shè)計，主要是基于控制系統(tǒng)特點，將系統(tǒng)設(shè)計為多各模塊，構(gòu)成故障檢測模塊、故障定位模塊、系統(tǒng)恢復(fù)模塊等，進(jìn)而實現(xiàn)容錯技術(shù)功能。混合容錯設(shè)計方案，主要是將靜態(tài)冗余容錯與動態(tài)容錯系統(tǒng)融合，實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性運行目標(biāo)。
3.1.2 系統(tǒng)可靠性運維方案
提高計算機系統(tǒng)運行可靠性，則需要盡量做好系統(tǒng)維護(hù)措施，使用高性能元器件。元器件使用性能，與其運行環(huán)境有著直接影響，尤其是溫度因素，對此需要設(shè)置電源散熱裝置和配置，提高元器件運行可靠性。同時需要考慮元器件是基于功能組建在一起的，為了確保運行的可靠性，則需要做好元器件焊接位置檢查，以及接觸部位檢查，防止出現(xiàn)系統(tǒng)運行故障。除此之外元器件的可靠性，直接影響著系統(tǒng)運行，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計要簡潔，減少元器件使用個數(shù)。基于計算機控制系統(tǒng)運行環(huán)境特點，做好相關(guān)的防護(hù)措施，針對主要影響因素，包括雨雪因素、溫度因素、氣體因素等。
3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計方案
計算機控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計，主要是進(jìn)行軟件容錯設(shè)計與軟件編程規(guī)范。
3.2.1 構(gòu)建冗余系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)的容錯能力設(shè)計，需要構(gòu)成冗余系統(tǒng)。基于相關(guān)原理，簡化系統(tǒng)單元模塊，提高系統(tǒng)運行的可靠性，將控制系統(tǒng)分散設(shè)計為各個控制系統(tǒng)，再將其分解為獨立單元，基于系統(tǒng)性能，將其構(gòu)建為不同模塊。為了避免通信系統(tǒng)運行節(jié)點故障，給計算機系統(tǒng)造成影響，可以使用CANBUS總線，以此來解決通信系統(tǒng)缺點，使其具備多主結(jié)構(gòu)特點，確保系統(tǒng)在任意節(jié)點內(nèi)，均能實現(xiàn)信息交互。
3.2.2 降低單元的MTTP
計算機系統(tǒng)中多采取模塊化設(shè)計，以此來降低單元MTTR，進(jìn)而使得系統(tǒng)故障時，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位與維護(hù)，縮短系統(tǒng)MTTR，進(jìn)而提高系統(tǒng)可靠性。同時將系統(tǒng)設(shè)計成診斷故障模塊，運用診斷技術(shù)、自動隔離技術(shù)等，提高系統(tǒng)故障處理速率。
3.2.3 軟件編程規(guī)范
計算機軟件系統(tǒng)編程規(guī)范，其主要包括設(shè)置自檢程序、指令冗余法、設(shè)置軟件陷阱、WATCHDOG、輸入信號與輸出信號的抗干擾技術(shù)，將上述技術(shù)進(jìn)行組合與完善，則能夠極大程度上提高計算機系統(tǒng)的安全性與可靠性。
3.3 計算機系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析-通信系統(tǒng)
計算機通信系統(tǒng)設(shè)計，則可以遵循以下設(shè)計要點：
（1）利用冗余技術(shù)以及設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)運行故障監(jiān)測，確保故障發(fā)生后的交替工作；
（2）利用現(xiàn)代化技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)級別。
（3）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理組合設(shè)備，減少系統(tǒng)建設(shè)成本。
（4）使用高性能網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，同時考慮網(wǎng)絡(luò)升級需求以及擴容需求。
層次化通信網(wǎng)可靠性設(shè)計要點：
（1）接入層網(wǎng)絡(luò)體系中，使用OSI模型。該模型的首層是集線層，設(shè)備與集線層連接，則能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，交換機的使用，能夠提高集線器的性能，具有網(wǎng)絡(luò)連接優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)資源完整轉(zhuǎn)發(fā)，以及端口識別，自動判斷資源是否傳送，進(jìn)而提升系統(tǒng)可靠性。
（2）核心層設(shè)計。合理設(shè)計核心層，能夠為計算機系統(tǒng)，提供高性能數(shù)據(jù)鏈路，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及速率。同時能夠?qū)⒑诵膶勇酚蓞f(xié)議，轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)載模式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，快速恢復(fù)系統(tǒng)故障。
（3）分布層可靠性設(shè)計。設(shè)計分布層，則能夠?qū)崿F(xiàn)訪問求信息審核以及過濾，同時能夠拒絕不合理資源訪問請求，若接入層和核心層路由協(xié)議，發(fā)生排斥或者不協(xié)調(diào)問題，則需要重新分布資源信息，進(jìn)而確保通信網(wǎng)絡(luò)速率。通信分布層合理設(shè)計，則能夠使其具有較高的性能，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的可靠性。
4 結(jié)束語
計算機系統(tǒng)構(gòu)成較多，集成了各子系統(tǒng)功能，進(jìn)而實現(xiàn)系統(tǒng)控制，為了提高計算機系統(tǒng)可靠性，則需要對影響因素進(jìn)行全面的分析。對計算機系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計，主要分為硬件系統(tǒng)設(shè)計與軟件系統(tǒng)設(shè)計，同時做好細(xì)節(jié)優(yōu)化設(shè)計與各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以此確保系統(tǒng)的可靠性以及安全性。
參考文獻(xiàn)
[1]柳孔明，徐宏哲，黃俊.三余度飛控計算機架構(gòu)及其可靠性研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（06）：102-106.
[2]趙豫峰，張善從.一種雙機熱備的嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計[J].國外電子測量技術(shù)，2013（06）：75-78.
[3]呂進(jìn)，肖嘉熙.計算機通信網(wǎng)的可靠性設(shè)計方案優(yōu)化策略[J].無線互聯(lián)科技，2016（15）：6-7.
[4]楊菊平，董妍，程俊強.民機飛控計算機余度設(shè)計及可靠性分析[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2014（06）：211-214.
