工業(yè)級(jí)交換機(jī)的可靠性指標(biāo)與溫度的關(guān)系
2017-6-27 15:33:53
工業(yè)級(jí)交換機(jī)的可靠性常見(jiàn)指標(biāo)主要包括：可靠性R（t）、平均維修時(shí)間MTTR、失效率λ（t）。工業(yè)級(jí)交換機(jī)的可靠性又與溫度有何關(guān)系。
一、衡量可靠性的常見(jiàn)指標(biāo)有以下幾種：
1．可靠度R（t），即產(chǎn)品在規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，亦稱(chēng)平均無(wú)故障時(shí)間MTBF（meantimebetweenfailure）；
2．平均維修時(shí)間MTTR是指產(chǎn)品從發(fā)現(xiàn)故障到恢復(fù)規(guī)定功能所需要的時(shí)間；
3．失效率λ（t），是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下使用到時(shí)刻t后，產(chǎn)品失效的概率。產(chǎn)品的可靠性變化一般都有一定的規(guī)律，其特征曲線形狀像浴盆，通常稱(chēng)之為“浴盆曲線”。在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)初期，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的錯(cuò)誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高；通過(guò)修正設(shè)計(jì)、改進(jìn)工藝、老化元器件、以及整機(jī)試驗(yàn)等，使產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定的偶然失效期；使用一般時(shí)間后，由于器件耗損、整機(jī)老化以及維護(hù)等原因，產(chǎn)品進(jìn)入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。衡量一個(gè)電子產(chǎn)品、尤其是工業(yè)類(lèi)產(chǎn)品最常用的是MTBF，也就是平均無(wú)故障時(shí)間。
二、溫度和MTBF的關(guān)系
由于現(xiàn)代電子設(shè)備所用的電子元器件的密度越來(lái)越高，這將使元器件之間通過(guò)傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流產(chǎn)生熱耦合。因此，熱應(yīng)力已經(jīng)成為影響電子元器件失效率的一個(gè)最重要的因素。對(duì)于某些電路來(lái)說(shuō)，可靠性幾乎完全取決于熱環(huán)境。所以，為了達(dá)到預(yù)期的可靠性目的，必須將元器件的溫度降低到實(shí)際可以達(dá)到的最低水平。有資料表明：環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。
MTBF測(cè)試：目前國(guó)外廣泛采用Bellcore的RPP（ReliabilityPredictionProcedure）來(lái)測(cè)量設(shè)備的MTBF，這其中包括晶體管數(shù)量、功率衰減以及環(huán)境參數(shù)。我們分析其中用風(fēng)扇散熱的24口工業(yè)級(jí)交換機(jī)的檢測(cè)報(bào)告，在環(huán)境溫度為30℃，40℃，50℃時(shí)，無(wú)風(fēng)扇工業(yè)級(jí)交換機(jī)和工業(yè)級(jí)有風(fēng)扇交換機(jī)的測(cè)試結(jié)果為：
30℃40℃50℃
無(wú)風(fēng)扇散熱10年9.5年8年
有風(fēng)扇散熱8年7.5年7年
另外，我們通過(guò)TSC實(shí)驗(yàn)室的溫度測(cè)試中還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)結(jié)果：
1．如果不采用任何散熱措施，一臺(tái)24口工業(yè)級(jí)交換機(jī)（不含光口）正常工作4小時(shí)后，它的機(jī)內(nèi)溫度要比周?chē)沫h(huán)境溫度高約40℃；而采用風(fēng)扇降溫的同樣的交換機(jī)的機(jī)內(nèi)溫度只比周?chē)沫h(huán)境溫度高約15℃。
2．機(jī)內(nèi)溫度達(dá)到85℃時(shí)，實(shí)際上溫度已經(jīng)開(kāi)始影響到了機(jī)內(nèi)主板很多芯片器件的壽命，也就是說(shuō)，如果不采用很好的散熱措施，在外部環(huán)境溫度為45～50℃時(shí)，交換機(jī)的MTBF會(huì)大大下降。
由此可見(jiàn)，溫度對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的影響是非常大的，如果像商業(yè)級(jí)交換機(jī)一樣采用風(fēng)扇降溫，能夠有效降低機(jī)內(nèi)溫度而延長(zhǎng)設(shè)備的MTBF，但風(fēng)扇本身的壽命又非常有限（2.28年）（由SANYOFANDATASHEET給出的數(shù)據(jù)）。
工業(yè)級(jí)交換機(jī)不同于商用設(shè)備，往往是一開(kāi)機(jī)就常年運(yùn)行，而且運(yùn)行的環(huán)境也往往較惡劣，沙塵、昆蟲(chóng)、潮濕都會(huì)直接影響風(fēng)扇的運(yùn)行。一個(gè)質(zhì)量好的工業(yè)級(jí)交換機(jī)，風(fēng)扇使用壽命一般在20000小時(shí)，風(fēng)扇到了年限以后，檢測(cè)并更換就變得非常重要。因?yàn)橹鲃?dòng)散熱性工業(yè)級(jí)交換機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)散熱主要就是靠風(fēng)扇散熱，一旦風(fēng)扇失效而不及時(shí)更換，“10℃法則”將會(huì)起作用：機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命就降低1/2。工業(yè)級(jí)交換機(jī)的機(jī)內(nèi)積熱將會(huì)快速導(dǎo)致工業(yè)級(jí)交換機(jī)性能的下降，直至工業(yè)級(jí)交換機(jī)崩潰。因此，工業(yè)級(jí)交換機(jī)的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也就是熱設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。
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