DFMEA在直流穩(wěn)壓電源教學(xué)中的應(yīng)用

陳藝平

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? DFMEA;直流穩(wěn)壓電源;應(yīng)用

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）46-0228-02

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)基礎(chǔ)的重要知識章節(jié)。直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于汽車車載電子領(lǐng)域。FMEA是一種事前控制問題發(fā)生的風(fēng)險管理工具，是ISO/TS16949（質(zhì)量管理體系——汽車行業(yè)生產(chǎn)件與相關(guān)服務(wù)件的組織實施ISO9001：2008的特殊要求）的組成部分。DFMEA是FMEA的一種類型。把DFMEA分析引入直流穩(wěn)壓電源的教學(xué)，引入電子技術(shù)的教學(xué)，就是把企業(yè)的設(shè)計質(zhì)量管理思想和方法引入學(xué)校的專業(yè)教學(xué)，從而讓學(xué)生提前適應(yīng)企業(yè)的專業(yè)品控要求。

一、DFMEA的介紹

（一）DFMEA的概念

DFMEA，設(shè)計（Design）FMEA，即設(shè)計中的潛在失效模式及后果分析，用于產(chǎn)品設(shè)計中的可靠性分析。DFMEA是從設(shè)計開始形成之前或形成時開始啟動。在產(chǎn)品設(shè)計的階段中，當設(shè)計有所變化或其他信息有所變化時要及時更新，并在驗證成功之前結(jié)束。DFMEA可以提早識別設(shè)計缺陷，及時制定預(yù)防措施，評估設(shè)計的可靠性，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計，提高產(chǎn)品的安全性、可靠性。

（二）DFMEA的實施流程

DFMEA的實施流程是先確定產(chǎn)品的功能及技術(shù)要求;然后根據(jù)企業(yè)質(zhì)量經(jīng)驗信息庫進行潛在故障模式分析;接著采用各種方法進行故障原因分析;結(jié)合原因分析制定預(yù)防/探測措施;經(jīng)過風(fēng)險分析確定風(fēng)險系數(shù);最后針對高風(fēng)險的項目制定補償措施。

二、DFMEA分析在直流穩(wěn)壓電源教學(xué)中的應(yīng)用

（一）直流穩(wěn)壓電源課題的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)任務(wù)

通過設(shè)計兩個任務(wù)“串并聯(lián)型穩(wěn)壓電源”和“集成穩(wěn)壓電源”，讓學(xué)生掌握整流電路和濾波電路的組成和工作原理;掌握并聯(lián)型穩(wěn)壓電源、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的組成和工作原理;掌握固定輸出集成穩(wěn)壓電源的工作原理、安裝、調(diào)試與檢修。學(xué)習(xí)任務(wù)側(cè)重對直流穩(wěn)壓電源的組成和工作原理教學(xué)，缺少企業(yè)產(chǎn)品品控的要素，缺少“工學(xué)一體化”的元素。

（二）直流穩(wěn)壓電源課題的新學(xué)習(xí)任務(wù)

1.學(xué)習(xí)任務(wù)情景描述

某企業(yè)長期從事生產(chǎn)倒車雷達、行車記錄儀等車載電子產(chǎn)品。作為企業(yè)從事電路設(shè)計人員，按照ISO/TS16949質(zhì)量管理要求，對倒車雷達主機電源部分進行DFMEA分析。

2.學(xué)習(xí)目標

通過該學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解DFMEA，并按照DFMEA的實施流程，運用直流穩(wěn)壓電源和電子電路分析方法，評估設(shè)計的可靠性。

（三）直流穩(wěn)壓電源課題的新學(xué)習(xí)任務(wù)實施——電源電路的DFMEA分析

1.確定倒車雷達主機電源部分的基本功能

倒車雷達主機電源部分的基本功能是在各種條件下（特別是外界溫度過高或過低情況）能為倒車雷達電路中的元件或芯片提供其正常工作的電壓。

2.倒車雷達主機電源部分的潛在故障模式分析

根據(jù)企業(yè)實踐所在單位提供的質(zhì)量經(jīng)驗信息庫，電源部分的EMC（電磁兼容性）問題因為電源電路的芯片采用低壓降（LDO）線性穩(wěn)壓器出現(xiàn)較少。因為汽車車內(nèi)溫度過高或過低導(dǎo)致電源部分無法提供倒車雷達主機電路中CPU所需的工作電壓或功耗過大導(dǎo)致電子元器件燒壞。

3.倒車雷達主機電源部分的潛在故障原因分析

導(dǎo)致潛在故障的主要原因是所選芯片不能適應(yīng)技術(shù)需求。

4.結(jié)合原因分析選擇合適的芯片，確定合適的電源電路

通過對比選擇采用下列芯片。

根據(jù)倒車雷達主機電路的技術(shù)要求，電源部分電路采用如下圖：

根據(jù)該電路，針對溫度過高或過低導(dǎo)致電源部分無法提供倒車雷達主機電路中CPU所需的工作電壓或功耗過大導(dǎo)致電子元器件燒壞兩個潛在故障，進行可行性分析。

5.風(fēng)險分析

經(jīng)過FMEA，接下來進行分析，先對嚴重度、頻度、探測度進行評分，計算風(fēng)險順序數(shù)，并評出關(guān)鍵產(chǎn)品特性。風(fēng)險順序數(shù)（RPN，Risk Priority Number）也叫風(fēng)險系數(shù)，是事件發(fā)生的嚴重度、頻度和探測度的乘積。風(fēng)險順序數(shù) RPN 越大，潛在的失效風(fēng)險越高。RPN 值=嚴重度 S*發(fā)生的頻度 O*不可探測度 D。

6.補償措施的制定

由于RPN值只有8或12，屬于低風(fēng)險項目，暫時不制定補償措施。

三、結(jié)語

（一）DFMEA分析的思想在專業(yè)教學(xué)中的啟示

DFMEA的核心思想是事前控制問題發(fā)生?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》《單片機應(yīng)用技術(shù)》等專業(yè)教材中少有涉及這個思想，而這是質(zhì)量管理中極其重要的思想。在電子電路分析教學(xué)中要滲透事前控制問題發(fā)生的思想，在分析電子電路中考慮外圍因素（比如溫度、濕度、噪聲等）對其的影響。通過這方面的教學(xué)培養(yǎng)，讓學(xué)生具備企業(yè)所需的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)知識。

（二）DFMEA分析的方法在專業(yè)教學(xué)中的啟示

DFMEA時應(yīng)采用各種調(diào)查方法，包括：頭腦風(fēng)暴、因果圖、柏拉圖，這些方法在傳統(tǒng)技工教育中是比較少見的。把這些方法融入專業(yè)教學(xué)中去，能夠使學(xué)生多角度、多維度地認識所學(xué)課程的知識，并把不同的課程聯(lián)系起來。

（三）DFMEA分析的案例在專業(yè)教學(xué)中的啟示

工學(xué)一體化的學(xué)習(xí)任務(wù)主要來源于代表性工作任務(wù)，是代表性工作轉(zhuǎn)化而來成為學(xué)生課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容。其特點是既有工作意義，也有教學(xué)的價值。倒車雷達主機電源部分的DFMEA分析作為《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)任務(wù)就是工學(xué)一體化的有益嘗試。

編輯 魯翠紅