ISO 26262中的失效率计算：SN 29500-11 Expected values for contactors
目录
引言
1 基准条件下的失效率
2 失效率转换
2.1 失效率预测模型
2.2 开关速率应力系数
2.3 电压应力系数
2.3.1 电压应力系数计算模型
2.3.2 电压应力系数计算
2.4 电流应力系数
2.4.1 电流应力系数计算模型
2.4.2 电流应力系数计算
2.5 温度应力系数
2.6 环境应力系数
引言
SN 29500 是西门子（Siemens）制定的一系列标准，用于电子组件的可靠性预测。标准包含多个部分，涵盖了集成电路、分立半导体、无源组件、电气连接、继电器、开关、信号和指示灯、接触器、光学组件、低压网络中的机电保护装置以及低压网络中的机电按钮、信号设备和位置开关等的预期值。本文介绍SN 29500 Part 11：Expected values for Contactors的失效率预测模型。
1 基准条件下的失效率
SN 29500标准首先描述了不同元器件的基准条件以及在不同基准条件下的失效率，选择与运行条件最为接近的基准失效率，再考虑电压、温度、电流等的影响，乘以相应的转化系数，即可得出预期的失效率。
SN 29500 Part 11介绍的 Contactors 的失效率预测模型，首先需要根据元器件的类型选取基准条件下的失效率：
Contactors 的基准失效率
2 失效率转换
Contactors并一定总是工作在基准条件下，在这种情况下，工作条件下的元器件失效率会不同于基准条件下给定的失效率；因此基准条件下的失效率需要通过包含应力系数的失效模型转换到工作条件下的失效率值。
2.1 失效率预测模型
对于 Contactors 的失效率预测模型：
式中：
λ：失效率，单位为十亿分之一每小时（10^-8/h）；
λref：基准条件下的失效率，单位为十亿分之一每小时（10^-8/h）；
πS：开关速率应力系数；
πU：电压应力系数；
πI：电流应力系数；
πT：温度应力系数；
πE：环境应力系数；
2.2 开关速率应力系数
开关速率应力系数考虑了 Contactors 每小时的运行循环次数，必须确保不超过数据表中相应负载下允许的最大开关速率；开关速率应力系数计算如下：
- πS =1, S ≤ 1；
- πS = S/Sref, S > 1；
式中：
S：每小时的运行次数；
Sref：每小时的基准运行次数，Sref = 1；
2.3 电压应力系数
2.3.1 电压应力系数计算模型
Contactors 的电压应力系数的计算模型如下：
式中：
U：工作电压，单位为伏（V）；
Uref：基准电压，单位为伏（V）；
Umax：额定电压，单位为伏（V）；
C1、C2：常数；
2.3.2 电压应力系数计算
根据元器件的类型，选择电压应力系数计算所需的参数：
根据Contactors的类型，将选取的参数、不同的运行电压带入电压应力系数的计算模型中，即可得出电压应力系数：
- 1-pole and 2-pole DC contactors
- 3-pole and 4-pole AC contactors
- Contactor relays and auxiliary contacts ofcontactors
2.4 电流应力系数
2.4.1 电流应力系数计算模型
Contactors 的电流应力系数的计算模型如下：
式中：
I：工作电流，单位为安（A）；
Iref：基准电流，单位为安（A）；
Ie：额定电流，单位为安（A）；
C4、C5：常数；
2.4.2 电流应力系数计算
根据元器件的类型，选择电流应力系数计算所需的参数：
根据Contactors的类型，将选取的参数、不同的运行电流与额定电流的比值带入电流应力系数的计算模型中，即可得出电流应力系数：
- 1-pole and 2-pole DC contactors
- 3-pole and 4-pole AC contactors
- Contactor relays and auxiliary contacts ofcontactors
2.5 温度应力系数
Contactors 运行在 Datasheet 指定的温度范围，温度应力系数πT的值为1；运行温度在指定范围之外时，SN 29500未提供温度应力系数πT的取值参考。
2.6 环境应力系数
环境应力系数引入 Contactors 的失效率转化中，是为考虑受运行环境影响的故障率增加的情况：
- 适用于在低尘土、低有害气体水平的环境中的开路触点元件，或适用于任何环境中的适当封装的接触器时，环境应力系数取值为1；
- 不利的环境条件（有害物质、尘埃等）可以将环境应力系数取值增加数个数量级；这只能通过预防措施来抵消，例如：使用封装接触器、为小负载选择冗余触点元件、选择适当的高电压。