系统最可靠意味着什么，如何实现？

wozuishuai

每次看电视、听广播或看大街上的广告牌时，都能看到推销产品比竞争对手更加可靠的广告。从汽车公司、工具公司到半导体公司的每个人都在尝试证明他们公司生产的产品是唯一可信赖的产品。有如此多的营销以可靠性为焦点说明可靠性是一项重要的问题。但是，到底最可靠意味着什么呢？

可靠性最基本的定义是测量的一致性。如果能在相同的条件下连续生产出相同的产品，那么产品就是可靠的。简单也是一项重要因素。减少系统中的部件数量能够降低部件发生故障对性能产生负面影响的风险。例如，在汽车行业中，一个主要的问题就是内燃机的可靠性。内燃机发挥功能需要依靠数百个运转部件准时完美地相互作用，为了确保汽车能够正常使用10年以上，可靠性是非常重要的。同样，在电力电子行业，大多数DC/DC转换器依靠外部元件配置设备，获得客户需要的性能。但是，需要的每一个外部元件都会增加系统的风险。

因为，可靠性与简单相铺相成，最简单的部件通常是最可靠的。这是因为简单的产品减少了材料清单（BOM）数，将外部元件尽可能地集成到了芯片上。高度集成有几项优势，包括减少BOM数、成本、主板空间和设计工作量以及更高的可靠性。高度集成所牺牲的是灵活性。像图1中所示TI LM5575转换器需要12个或更多的外部元件来配置功能，优化DC/DC稳压器设计，以获得特定应用的最佳性能。除非应用有严格的要求，否则额外的工作量和风险不值得这样做。你是会用14个外部元件完成一项复杂的设计，还是购买一件更简单可靠的产品呢？

图 1：LM5575电路图

减少BOM数、提高可靠性的一种方法是将补偿网络集成到集成电路（IC）中。为了保障稳定的回路响应，功率集成电路需要补偿网络。传统上讲，电力工程师设计了外部补偿网络。外部补偿网络的优势是能够灵活地选择元件，优化设计，获得更快的瞬态响应。但设计补偿是一个复杂、耗费精力的过程。如果你是有大量时间的电源专家，那没有问题。但是如果有时间限制或者没有所需的专业知识，就可能没有时间正确地设计出外部补偿网络。这样一来，内部补偿能够大幅减少工作步骤和功率集成电路设计的风险。内部补偿网络能够减少对终端设备的性能造成负面影响的元件故障风险和设计错误。还能缩短设计电力平台的时间。

TI增加可靠性的另一种方法是提供固定输出电压的产品。如果客户需要灵活地对输出电压进行编程，TI也有可调整输出电压选项。但是，TI大部分客户使用降压转换器从电池获得24V、12V、 5A或3.3V的电源轨。提供这些电压的固定输出电压版本具有几项优势，包括减少BOM数，增加可靠性，提高输出电压精确度，降低输出噪音。例如，图2中的LM2596只需要4个外部元件即可工作。

图2：LM2596电路图

LM257x、LM259x与LM267x产品家族的BOM数是SIMPLE SWITCHER® DC/DC稳压器中最少的。通过以简单和可靠为基础设计产品，我们能够将所需的外部BOM数从11个元件降低至4或5个元件。TI消除或集成到芯片内部的每一个外部元件都能增加产品的可靠性，降低所需的设计工作量。选择能够真正依赖的降压转换器，让生活变得更简单。

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可靠性与简单相铺相成，最简单的部件通常是最可靠的