許多人對失效時間均勻分布（MTBF）的計算方法存在誤解，為了幫助解釋這個常常被誤解的話題，ZVEI寫作了一份指南，目的是通過使用實際例子展示各種MTBF協議之間的差異和相似之處，幫助解釋MTBF數值是如何推導和應用的。MTBF計算是一個非常有用的工具，用來設計高度可靠的電源，并為全新產品提供長期保修，同時也允許用戶提前評估其系統的預期壽命并制定必要的維護或更換計劃。如何應用MTBF值，可以作為進一步計算或評估的基礎，具體確定在領域中已知數量的產品中每年的故障數。如果給定的MTBF值適用于特定應用和環境條件，這個計算才能有效應用。

一）基礎知識

要理解MTTF（平均失效時間）、MTBF（平均失效間隔）和壽命之間的區別，可以通過汽車可靠性的例子來幫助理解：MTTF是車輛首次故障所需的時間，可能很短，包括制造和裝配的故障，因此可能只是幾個月。在汽車正常使用后，可能需要定期維修，通常每三到四年進行一次。隨著汽車變老，需要維修的頻率變得更加頻繁，最終汽車變得非常不可靠，被報廢。定期發生的MTBF間隔是車輛基礎故障率的有用度量，忽略了早期故障和老化故障。

電子系統很少被修理，但MTBF仍然是計算任何電路設計基礎可靠性的有用方法，通常以千小時為單位表示。通常使用MTBF間隔的倒數，即故障發生時間（FIT），關系很簡單：FIT = 10^9 / MTBF，以十億個工作小時的故障為單位。也可以使用其他可靠性限制，例如B10%，表示樣本失效超過規格的時間，而不是完全故障。

二）MTBF與壽命的比較

MTBF（平均失效間隔）指的是系統或組件連續故障的平均時間，是可靠性的一種度量。壽命通常指的是系統或組件在被淘汰或更換之前的總運行時間。MTBF是一個統計量，而壽命是實際持續時間，并不相同。

壽命是產品由于使用/磨損而失敗其規格的時間。最薄弱的環節/部件決定了壽命。MTBF不考慮磨損，而是由于故障而導致的失敗，因此代表產品的統計失效。

三）為什么MTBF可以大于壽命？

這可能是因為MTBF計算不考慮磨損，而壽命計算考慮了由于使用引起的磨損。當產品被設計時，通常會采用適當的工程和設計措施來降低故障率，從而提高MTBF。隨著時間的推移，由于使用和磨損，產品可能逐漸失效，壽命可能會變得較短。MTBF可以被設計得很高，但產品的壽命可能受到磨損等因素的影響而減少。在使用MTBF時，需要注意這個差異，以便更好地理解產品的可靠性和壽命。正確的MTBF計算可以幫助制造商設計更可靠的產品，并使用戶能夠提前了解其系統的壽命，以制定適當的維護或更換計劃。

1） 預測可靠性（MTBF）

MTBF是一種基于平均組件故障率乘以特定應力因素的統計計算。MTBF計算忽略了這些個體故障的結果 —— 一個電源可能仍然可以工作，即使單個組件有缺陷，可能無法達到完全的性能水平。可以從MTBF數值中計算出預測可靠性。例如，如果在1年的使用后，一個單元的故障率應該小于1%。

2 證明可靠性（dMTBF）

證明性MTBF基于實際領域中的故障數據，因此是確定實際故障率的更可靠、盡管資源密集的方法。為了在統計上具有意義，至少需要監測50個單位，并在較長時間內進行監測。

3 計算壽命

由于許多電子元件無法修復，計算壽命也可用于預測整體可靠性，而不僅僅是MTBF數值。由于電解電容通常被認為是電子電路中最不可靠的組件，計算它們的壽命是預測整個單元壽命的一種有用方式.如果使用壽命為7000小時（0.8年）的電容器，以70°C而不是最大105°C的溫度使用，紋波電流為最大紋波電流的一半，工作電壓為最大工作電壓的90%，那么預測壽命將為17.4萬小時，20年！

四）可靠性標準

1）MIL-HDBK-217F

美軍標于1962年發布，是第一個基于標準的程序指導，是電子系統故障率計算的最古老的程序指導之一，并迅速成為全球標準。由于其在全球的高度認可，許多制造商仍然遵循它，即使它自1995年以來就沒有公開維護過。

2）IEC 61709 (SN 29500)

在德國，西門子公司解決了可靠性問題，通過零部件、設備和系統制造商的經驗，編寫了西門子標準29500“元件失效率”。該標準非常通用，可應用于所有電子設備，包含了一個包含組件基礎失效率的龐大數據庫。

隨著全球化的增加，在國際電工委員會（IEC）框架內創建了一個統一的程序指導。西門子標準SN 29500被確定為國際標準的基礎，于1996年10月以IEC 61709“換算的故障率和應力模型的參考條件”標準的形式發布。它描述了定義、參考條件和轉換模型，并與已存在的SN29500完全一致。IEC標準僅包括數學計算模型，而組件的基礎故障率必須由制造商或現場經驗確定。

IEC 61709于1998年3月被采納為歐洲標準EN 61709，并于1999年1月以DIN EN 61709的形式發布。

3） Belcore/Telcordia SR-332

與軍工行業平行，電信行業在20世紀80年代初制定了自己的實踐準則。它們通常基于軍用手冊，但更專門處理特定行業標準。其中一些著名的代表有：

●美國貝爾通訊研究公司的“電子設備可靠性預測程序”（TR-NWT-332）

●英國電信的“電信系統中使用的元件可靠性數據手冊”（HRD）

●法國電信的“CNET可靠性數據匯編”（RDF）

審核編輯：湯梓紅