一种脉冲电源系统可靠性预计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脉冲电源系统可靠性预计方法，包括以下步骤：S1、统计脉冲电源系统的故障数据，确定电源脉冲系统在寿命周期内经历的任务剖面；S2、确定每个任务剖面对应的环境载荷面，在相应的环境载荷面下选用合适的故障物理模型；S3、根据故障数据和选用的故障物理模型，计算脉冲电源系统的失效率，进而对脉冲电源系统进行可靠性预计。本发明专利技术克服了传统可靠性预计方法在分析大型、复杂、动态的电源系统时计算效率低、计算数据误差大以及表述复杂等问题。

A Reliability Prediction Method for Pulse Power Supply System

The invention discloses a reliability prediction method for pulse power supply system, which includes the following steps: S1, statistics of fault data of pulse power supply system, determination of task profile experienced by power supply pulse system in life cycle; S2, determination of environmental load surface corresponding to each task profile, selection of appropriate fault physical model under corresponding environmental load surface; S3, selection of appropriate fault physical model according to fault data and fault data; The failure rate of the pulse power system is calculated by using the fault physical model, and then the reliability of the pulse power system is predicted. The invention overcomes the problems of low calculation efficiency, large calculation data error and complex expression when traditional reliability prediction method is used to analyze large, complex and dynamic power supply system.

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲电源系统可靠性预计方法
本专利技术属于可靠性预计方法，具体涉及一种脉冲电源系统可靠性预计方法。
技术介绍
脉冲电源系统是在神光-Ⅲ主机装置片放能源系统能源组建的基础上，结合用户标准化、模块化、小型化、监控数字化特点研制的能源模块组件，为疝灯负载提供合适的能量脉冲需求。脉冲电源系统其目的在于将五个完全一样的四路能源模块功率合成系统在以物理结构上并联，系统控制上集成的方式集成在一起，为20个疝灯回路负载提供合适的能量脉冲，使它们的形状、幅度和时序保持一致。它的负载回路数为四路，每路由两只疝灯串联组成，具有独立的控制、充放电、泄放、采集和故障保护功能。为了适应未来装置对能源组件系统的高可靠性要求，通过对脉冲电源系统进行可靠性预计，旨在帮助分析与找出系统设计中的存在的潜在缺陷与薄弱环节，为设计改进和方案权衡提供依据，对脉冲电源系统设计与维修具有重要意义。随着高能脉冲系统高频化、模块化以及数字化的趋势，对脉冲电源系统性能与整体设计的要求不断提高，由于其组成结构复杂，组成元器件众多，导致脉冲电源系统各模块的失效分析以及可靠性预计的难度越来越大。因此，要想设计出高可靠性电源脉冲系统和在脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、统计脉冲电源系统的故障数据，确定电源脉冲系统在寿命周期内经历的任务剖面；S2、确定每个任务剖面对应的环境载荷面，在相应的环境载荷面下选用合适的故障物理模型；S3、根据故障数据和选用的故障物理模型，计算脉冲电源系统的失效率，进而对脉冲电源系统进行可靠性预计。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、统计脉冲电源系统的故障数据，确定电源脉冲系统在寿命周期内经历的任务剖面；S2、确定每个任务剖面对应的环境载荷面，在相应的环境载荷面下选用合适的故障物理模型；S3、根据故障数据和选用的故障物理模型，计算脉冲电源系统的失效率，进而对脉冲电源系统进行可靠性预计。2.根据权利要求2所述的脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，所述步骤S1中脉冲电源系统的故障数据包括一一对应的潜在故障位置、故障模式、故障机理和工作应力；所述潜在故障位置包括金属布线和焊点；其中，金属布线对应的故障模式包括开路、短路和漏电，对应的故障机理为电迁移，对应的工作应力为电应力；焊点对应的故障模式包括信号断续和开路，故障机理包括热疲劳和振动疲劳，其中，热疲劳对应的工作应力由温度循环产生，振动疲劳对应的工作应力由随机振动产生；所述步骤S1中的任务剖面为脉冲电源系统充放电过程下电应力作用下的任务剖面。3.根据权利要求2所述的脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，所述步骤S2的环境载荷面包括温度载荷剖面、振动载荷剖面和电应力载荷剖面；所述温度载荷剖面对应的故障物理模型为Engelmaier模型；所述振动载荷剖面对应的故障物理模型为Coffin-Mason模型；所述电应力载荷剖面对应的故障物理模型为Black模型。4.根据权利要求2所述的脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：S31、对脉冲电源系统中的电路板进行有限元建模并设置边界条件；S32、根据有限元建模结果和设置的边界条件，分别进行温度循环和随机振动单独加载在电路板上焊点下的疲劳寿命预测；S33、利用Miner线性累积损伤方法确定所有故障模式的累积损伤模型；S34、根据线性累积损伤方法进行疲劳寿命预测，计算电路板焊点上的温度循环和随机振动损伤共同作用下的电路板焊点的联合失效率；S35、确定在温度循环-电应力耦合下，电路板金属布线在电迁移失效作用下的失效时间；S36、联合电路板焊点联合失效率和电迁移失效时间，得到脉冲电源系统的失效率，进而对脉冲电源系统进行可靠性预计。5.根据权利要求4所述的脉冲电源系统可靠性预计方法，其特征在于，所述步骤S31中电路板为球栅阵列封装的BGA器件；所述步骤S31中对电路板进行有限元建模具体为：对所述BGA器件采用自上而下的直接建模方法，建模的有限元包括铜布线、IC基板、上铜焊板、焊球、下铜焊板和PCB基板，依次定义每个有限元的几何参数、焊点模型与材料参数及焊点材料的线性属性，且采用SLID单元和映射网格划分；所述步骤S31中设置的边界条件包括：温度循环在318K～378K之间，温度范围为60K，每个温度循环时间为2小时，高温阶段保温充放电总时间80s，低温阶段均室温，循环频率为f＝2圈/小时。6.根据权利要求5所述的脉冲电源系统可靠性参数预计方法，其特征在于，所述步骤S32中，温度循环单独加载在电路板焊点下的疲劳寿命预测过程具体为：根据设置的边界条件、焊点与电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪钟，王琪瑞，李彦锋，刘洋，黄鹏，李翔宇，李享，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51