El análisis de circuito en el peor de los casos (WCCA o WCA) es un medio rentable de examinar un diseño para garantizar con un alto grado de confianza que los posibles defectos y deficiencias se identifican y eliminan antes y durante la prueba, la producción y la entrega.
Es una evaluación cuantitativa del rendimiento del equipo, teniendo en cuenta los efectos de fabricación, medioambientales y de envejecimiento. Además de un análisis de circuito, una WCCA a menudo incluye análisis de estrés y reducción , modos de falla y criticidad de efectos ( FMECA ) y predicción de confiabilidad ( MTBF ).
El objetivo específico es verificar que el diseño sea lo suficientemente robusto para proporcionar una operación que cumpla con la especificación de rendimiento del sistema durante la vida útil del diseño en las peores condiciones y tolerancias (inicial, envejecimiento, radiación, temperatura, etc.).
El análisis de estrés y de calificación tiene como objetivo aumentar la confiabilidad al proporcionar un margen suficiente en comparación con los límites de estrés permitidos. Esto reduce las condiciones de sobreesfuerzo que pueden inducir fallas y reduce la tasa de cambio de parámetros inducido por el estrés a lo largo de la vida. Determina la tensión máxima aplicada a cada componente del sistema.
Información general
Se debe realizar un análisis de circuito en el peor de los casos en todos los circuitos que sean críticos desde el punto de vista financiero y de seguridad. El análisis de circuito en el peor de los casos es una técnica de análisis que, al tener en cuenta la variabilidad de los componentes, determina el rendimiento del circuito en el peor de los casos (en condiciones ambientales u operativas extremas). Las condiciones ambientales se definen como tensiones externas aplicadas a cada componente del circuito. Incluye temperatura, humedad o radiación. Las condiciones de funcionamiento incluyen entradas eléctricas externas, nivel de calidad de los componentes, interacción entre las piezas y deriva debido al envejecimiento de los componentes.
WCCA ayuda en el proceso de construcción de la confiabilidad del diseño en el hardware para operaciones de campo a largo plazo. Las piezas electrónicas fallan en dos modos distintos:
Límites fuera de tolerancia : a través de esto, el circuito continúa funcionando, aunque con un rendimiento degradado, y finalmente excede los límites operativos requeridos del circuito.
Las fallas catastróficas pueden minimizarse a través de MTBF , estrés y reducción, y análisis de FMECA que ayudan a garantizar que todos los componentes se reduzcan correctamente, así como que la degradación se produzca "con gracia ..."
Una WCCA le permite predecir y juzgar los límites de rendimiento del circuito por debajo de todos los combos de medias tolerancias.
Hay muchas razones para realizar WCCA. Aquí hay algunos que pueden tener un impacto en el cronograma y el costo.
Necesitar | Razón |
---|---|
Verificación y confiabilidad del diseño | Verifica el funcionamiento del circuito y cuantifica los márgenes de funcionamiento sobre las tolerancias de las piezas y las condiciones de funcionamiento: ¿el circuito realizará sus funciones y cumplirá con las especificaciones? / WCCA cuantifica el riesgo. |
Mejorar el rendimiento del circuito: determina la sensibilidad de los componentes a ciertas características o tolerancias para optimizar / comprender mejor un diseño y lo que impulsa el rendimiento. | |
Verifica que un circuito interactúe con otro diseño correctamente | |
Determina el impacto de las fallas de las piezas o los modos fuera de tolerancia | |
Reducción de costos de prueba | Evaluar aspectos de desempeño que son difíciles, costosos o imposibles de medir (es decir, determina el impacto del estímulo de entrada y la carga de salida para no dañar el hardware) |
Ayuda a establecer límites de ATP | |
Verifica los ajustes de selección en prueba y si son necesarios / cuáles deberían ser sus límites | |
Reduce la cantidad y el alcance de las pruebas. | |
Evaluación de piezas | Determina si las piezas son adecuadas para el uso previsto (son demasiado baratas, demasiado caras, tienen las características correctas) o si se puede utilizar una nueva tecnología. |
Admite / establece parámetros críticos y requisitos / definiciones de detección de SCD | |
Los modelos se pueden utilizar para realizar análisis de eventos transitorios de un solo evento (SET) | |
Reducción de horarios, costos o riesgos contractuales | Reduce los giros de la placa: determina el impacto del diseño de la etapa tardía o los cambios de piezas. |
Verifica el impacto de los cambios en los circuitos tradicionales o reemplazos de piezas. | |
Le permite obtener mejores tarifas de seguros o reducir las responsabilidades contractuales | |
El análisis le ayuda a evitar incidentes catastróficos o costosos |
Metodología
El análisis del peor de los casos es el análisis de un dispositivo (o sistema) que asegura que el dispositivo cumple con sus especificaciones de rendimiento. Por lo general, se tienen en cuenta las tolerancias que se deben a la tolerancia inicial de los componentes, la tolerancia a la temperatura, la tolerancia al envejecimiento y las exposiciones ambientales (como la radiación para un dispositivo espacial). El análisis de inicio de vida comprende la tolerancia inicial y proporciona los límites de la hoja de datos para el ciclo de prueba de fabricación. El análisis del final de la vida útil proporciona la degradación adicional resultante del envejecimiento y los efectos de la temperatura en los elementos dentro del dispositivo o sistema.
Este análisis generalmente se realiza usando SPICE, pero se necesitan modelos matemáticos de circuitos individuales dentro del dispositivo (o sistema) para determinar las sensibilidades o el desempeño en el peor de los casos. [1] Con frecuencia se usa un programa de computadora para sumar y resumir los resultados.
Una WCCA sigue estos pasos:
- Generar / obtener modelo de circuito
- Obtenga correlación para validar el modelo
- Determine la sensibilidad a cada parámetro de componente
- Determinar las tolerancias de los componentes
- Calcule la varianza de cada parámetro de componente como sensibilidad multiplicada por tolerancia absoluta
- Utilice al menos dos métodos de análisis (por ejemplo, análisis manual y SPICE o Sabre, SPICE y datos medidos) para asegurar el resultado.
- Generar un informe formal para transmitir la información producida.
El diseño se divide en las secciones funcionales apropiadas. Se desarrolla un modelo matemático del circuito y se aplican los efectos de varias tolerancias de partes / sistemas. Los resultados de EVA y RSS del circuito se determinan para los estados de inicio y final de la vida útil.
Estos resultados se utilizan para calcular las tensiones de las piezas y se aplican a otros análisis. Para que la WCCA sea útil durante todo el ciclo de vida del producto, es extremadamente importante que el análisis se documente en un formato claro y conciso. Esto permitirá futuras actualizaciones y revisiones por parte del diseñador original. Se genera una matriz de cumplimiento que identifica claramente los resultados y todos los problemas.
enlaces externos
- Comparación simple de WCCA de diferentes métodos: DOI: 10.13140 / RG.2.2.13287.75689
- Mil-Std 785B tiene una sección corta sobre WCCA
- Por qué realizar un análisis de caso peor
- Aerospace Corporation - Aerospace Corp. Taller de mejora de la garantía de la misión: Análisis de circuitos en el peor de los casos de diseño eléctrico: Directrices y proyecto de norma (REV A) (MAIW), TOR-2013-00297
- Cooperación europea para la estandarización espacial, consulte Análisis de rendimiento del circuito en el peor de los casos: ECSS-Q-30-01A y ECSS-Q-HB-30-01A y Fiabilidad ECSS-Q-ST-30C