通信电源的可靠性设计与验证

　

  

    通信电源给通信系统其他设备供电，是整个系统的动力中心，它的失效将导致整个通
信系统的瘫痪，因此可靠性设计是通信电源设计需要考虑的重要内容。
 

设计前的可靠性需求收集

　

  在通信电源产品的可靠性设计之前，需要收集产品可靠性需求。可靠性需求从哪里来？

　

  可靠性需求从四方面得来：

　

  首先，从通信电源在生命周期中所处的环境条件得来。生命周期包括产品的生产、存储、

运输和工作各阶段。环境条件既包括温度、湿度、海拔、风、霜、雨、雪、雷电、太阳辐射等常见
自然环境条件，也包括沙尘、冰冻、地震、盐雾、霉菌等非常见自然环境条件，还包括机械
振动和冲击、生物条件、化学条件、电磁环境条件等异常环境条件。对通信电源来说，生产
和存储的环境条件可以根据自身条件来确定，是比较明确的。
　

  其次，从目标市场对通信电源可靠性要求中得来。这一类需求主要是目标市场法律或

法规要求的强制性认证要求。对通信电源来说，最常见的两个强制性认证要求是安全认证
和

EMC 认证，但是近年来开始有向其他领域扩展的趋势。例如欧盟的 CE 认证中增加了

ROHS、WEEE、节能等要求。
　

  第三类可靠性需求是来自行业技术规范。这一类需求一般不是强制性的，但是也是进

入某一地区或者某一行业的基本要求。
　

  第四类可靠性需求是行业竞争对手的相同产品可靠性水平。

　

  以上四类需求是可靠性设计的依据，其中第一、第二类需求是主要可靠性需求。

 

系统设计阶段的可靠性分析

　

  在系统设计阶段，要对系统进行可靠性分析和评估。在这个阶段要从多个方案中优选

出合适的方案，并且在系统部件之间进行可靠性预计分配。
　

  可靠性分析评估有两个常用工具就是系统可靠性模型分析和 FMEA 分析。

　

  系统可靠性模型分析要遵循两个基本原则：

　

  第一个是简化原则。简化原则是基于可靠性模型来说的，系统越简化，串联的部件越

少，系统的可靠性越高。
　

  第二个原则是冗余设计。冗余设计可以大大提高系统任务可靠性模型的可靠度，但是

会降低系统基本可靠性模型的可靠度。对于可靠度为

0.999 的部件来说，冗余数量每增加

“1”，系统任务可靠性模型的可靠度会增加三个“9”。从这个道理来看，对一个可维修的冗
余系统来说，系统冗余数大于

2 之后对系统任务模型的可靠度影响非常小。

　

  冗余设计肯定要增加部件，而简化原则要减少部件，上面两个原则是不是相互冲突？

实际上，这两个原则不冲突，冗余设计优化的是任务可靠性模型的可靠度，简化原则对
基本可靠性模型和任务可靠性模型都有影响。在不满足系统任务模型的可靠度时，优先考
虑冗余原则；在满足系统任务模型的可靠度时，优先考虑简化原则。
　

  FMEA 分析是查找设计中薄弱环节，通过提高可测试性设计来诊断、隔离系统发生的

故障。
　

  经过多年的技术发展，通信电源系统形成了一个优化的原理图，如图 1 所示。系统采

用模块化设计，由整流器、监控模块、交流配电以及直流配电四种功能模块组成。整流器是
系统的关键模块，完成交流到直流的转换。监控单元实现对系统智能化监控管理。交流配
电的功能是交流电的接入和输入保护。直流配电的功能是蓄电池的接入、直流输出的连接