485通讯电路 设计缺陷案例
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
结论： 100Ω与MOV串联，30V、nS级的脉冲 在MOV上的电压为5.4V。（约1/6）
对MOV直接放电 放电电压＝50V
通过100Ω对MOV放电 放电电压＝30V 100 Ω上的电压波形（24.6V）
Vz=10V
4
功能 环境 极端条件 可靠性 维修性 测试性 安全性 保障性 …
温度应力 潮湿应力 振动应力 冲击应力 电磁应力 综合应力 软件运行 …
电应力 温度应力 …
可靠性因素
设计
样机
中试
试产
批产
老炼
使用
设计
物料
结构
工艺
原理 结构 元器件 容差 热 电磁兼容 防浪涌 装配工艺 …
暴露缺陷 完善设计： 原理 结构 物料 工艺
中国赛宝实验室 15
失效分析经典案例－电梯控制板失效
信息

电梯控制的PCBA，进口，对PCBA进行功能检测时， 100块板有20块板发生故障——占20％。 PCBA故障定位：所有故障的PCBA均发生在IC6（板 上位号）集成电路（CPLD）——同一器件 所有失效的CPLD均发生在Pin39，表现为与地（电 源负端）漏电、短路——同一引脚 怀疑：PCBA漏电，IC6漏电、损伤 PCB？ 焊接？ IC？ 过电？ 陷？ …
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
通过L1对MOV放电 放电电压＝80V MOV上的电压波形（10.4V）
现场通讯线上的电压波形 9峰峰＝42.6V 9最大＝24.8V
•同一机柜中 •通讯线长≈60cm •柜。门均接地 •线槽无动力线
波形出现在关机与系统功能转换时 系统稳定工作状态无异常波形
失效分析经典案例
可靠性理念
第二讲 失效分析经典案例

可靠性是设计进去制造出来的!
工业和信息化部电子第五研究所 （中国赛宝实验室） 可靠性研究分析中心
李少平 广州020－87234456
中国赛宝实验室 1 中国赛宝实验室 2
可靠性的核心
MOV上的电压 峰峰＝31.4V 最大＝19.0V
R= 100 Ω
结论： MOV不能释放 nS级的脉冲
中国赛宝实验室
11
中国赛宝实验室
12
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
结论： L1Ω与MOV串联，80V、nS级的脉冲 在MOV上的电压为10.4V。（约1/8）
CPLD
中国赛宝实验室
原
新版 DEL系统 通讯线上干扰（ V ） 对 作用的等效电路
新
旧版DEL系统 通讯线上干扰（V1） 对485作用的等效电路
48 5
新版DEL系统 485通讯电路
1
中国赛宝实验室
9
中国赛宝实验室
10
失效分析经典案例－设计缺陷失效
9 9 9 9 9 9 9
•
9
9
9
…
中国赛宝实验室 8
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
旧版DEL系统 485通讯电路
DEG系统485 通讯电路
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例
DEG系统 通讯线上干扰（V1） 对485作用的等效电路
中国赛宝实验室 14
中国赛宝实验室
13
失效分析经典案例－设计缺陷失效
485通讯电路 设计缺陷案例 结论： 9通讯线容易发生电压串扰 9瞬态抑制二极管不能 有效释放nS级脉冲 9通讯线路上的阻抗匹配 电阻（100Ω）应在正 确的位置 9通讯线上串联的小电感可 有效滤除高频干扰
中国赛宝实验室



设计缺
16
失效分析经典案例－电梯控制板失效
失效分析经典案例－电梯控制板失效
证据提取
证据提取
解剖前的分析：
1 板上测试 CPLD的Pin39对地漏电、短路 2 故障隔离 机械断Pin39——防止离子导电因高温熔焊而消失→Pin39 漏电依旧，PCBA上无漏电→故障定位在IC，切在Pin39 3 CPLD 引脚电分析——Pin39 与地I－V特性已经不正常， 其邻近的雷同端口漏电增大，较远处的雷同端口正常 3 高温烘烤，Pin39依旧→排除离子导电（漏电）
寿命
老化失效
元器件：失效率λ和寿命 系统：MTBF和寿命
MTBF=1/λ
应力
元器件制造： 提供固有可靠性 整机系统应用： 确保应用可靠性
可靠性
失效率
随机失效
极限 MTBF
MTBF 关键部位的备份
寿命 老化管理策略
中国赛宝实验室
3
中国赛宝实验室
中国赛宝实验室 7
设计
浪涌消除与防护—电源浪涌、长线传输感应浪涌、电感元件感应 电压。 EMC防护—抗电磁干扰，抑制电磁干扰的产生。 腐蚀防护—有害气体（腐蚀气体、水汽等）侵蚀防护。 正确使用元器件—性能参数指标，质量等级，可靠性指标。 元器件失效模式、失效机理的后果分析（FMEA），控制措施。 可靠性预计、可靠性分配。 适当的降额。 维修性、测试性、安全性。
设计
输入因素的全面、完整 功能—软硬件的原理—设计师的强项 环境—决定选用的元器件、零部件的环境适应级别，整机系统采 用的结构 极限应力条件—元器件、零部件、整机系统结构的极限能力，特 殊加强措施（振动、温度、湿度、辐射，等） 容差设计—元器件、零部件的参数指标的离散型，以及参数指标 的应力漂移和时间漂移。 热设计—热（温度）是元器件退化以及随机失效的关键因素，对 板件的MTBF和寿命有直接的作用。
工艺 适应性 缺陷评估 改进 工艺条件 验证设计
质量 可靠性 跟踪保障 检验 与 评价
剔除 早期失效 维护策略 消除 故障隐患 有效提高 使用可靠性 信息 收集反馈
中国赛宝实验室
5
中国赛宝实验室
6
设计
可靠性因素的考虑

9

9 • •