DFMEA在直流穩壓電源教學中的應用

陳藝平

[關? ? 鍵? ?詞]? DFMEA;直流穩壓電源;應用

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

直流穩壓電源是電子技術基礎的重要知識章節。直流穩壓電源廣泛應用于汽車車載電子領域。FMEA是一種事前控制問題發生的風險管理工具，是ISO/TS16949（質量管理體系——汽車行業生產件與相關服務件的組織實施ISO9001：2008的特殊要求）的組成部分。DFMEA是FMEA的一種類型。把DFMEA分析引入直流穩壓電源的教學，引入電子技術的教學，就是把企業的設計質量管理思想和方法引入學校的專業教學，從而讓學生提前適應企業的專業品控要求。

一、DFMEA的介紹

（一）DFMEA的概念

DFMEA，設計（Design）FMEA，即設計中的潛在失效模式及后果分析，用于產品設計中的可靠性分析。DFMEA是從設計開始形成之前或形成時開始啟動。在產品設計的階段中，當設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束。DFMEA可以提早識別設計缺陷，及時制定預防措施，評估設計的可靠性，優化產品的設計，提高產品的安全性、可靠性。

（二）DFMEA的實施流程

DFMEA的實施流程是先確定產品的功能及技術要求;然后根據企業質量經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;結合原因分析制定預防/探測措施;經過風險分析確定風險系數;最后針對高風險的項目制定補償措施。

二、DFMEA分析在直流穩壓電源教學中的應用

（一）直流穩壓電源課題的傳統學習任務

通過設計兩個任務“串并聯型穩壓電源”和“集成穩壓電源”，讓學生掌握整流電路和濾波電路的組成和工作原理;掌握并聯型穩壓電源、串聯型穩壓電源的組成和工作原理;掌握固定輸出集成穩壓電源的工作原理、安裝、調試與檢修。學習任務側重對直流穩壓電源的組成和工作原理教學，缺少企業產品品控的要素，缺少“工學一體化”的元素。

（二）直流穩壓電源課題的新學習任務

1.學習任務情景描述

某企業長期從事生產倒車雷達、行車記錄儀等車載電子產品。作為企業從事電路設計人員，按照ISO/TS16949質量管理要求，對倒車雷達主機電源部分進行DFMEA分析。

2.學習目標

通過該學習任務的學習，學生能夠了解DFMEA，并按照DFMEA的實施流程，運用直流穩壓電源和電子電路分析方法，評估設計的可靠性。

（三）直流穩壓電源課題的新學習任務實施——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

根據企業實踐所在單位提供的質量經驗信息庫，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）線性穩壓器出現較少。因為汽車車內溫度過高或過低導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

導致潛在故障的主要原因是所選芯片不能適應技術需求。

4.結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。

根據倒車雷達主機電路的技術要求，電源部分電路采用如下圖：

根據該電路，針對溫度過高或過低導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致電子元器件燒壞兩個潛在故障，進行可行性分析。

5.風險分析

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

6.補償措施的制定

由于RPN值只有8或12，屬于低風險項目，暫時不制定補償措施。

三、結語

（一）DFMEA分析的思想在專業教學中的啟示

DFMEA的核心思想是事前控制問題發生。《電子技術基礎》《單片機應用技術》等專業教材中少有涉及這個思想，而這是質量管理中極其重要的思想。在電子電路分析教學中要滲透事前控制問題發生的思想，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。通過這方面的教學培養，讓學生具備企業所需的職業素養和專業知識。

（二）DFMEA分析的方法在專業教學中的啟示

DFMEA時應采用各種調查方法，包括：頭腦風暴、因果圖、柏拉圖，這些方法在傳統技工教育中是比較少見的。把這些方法融入專業教學中去，能夠使學生多角度、多維度地認識所學課程的知識，并把不同的課程聯系起來。

（三）DFMEA分析的案例在專業教學中的啟示

工學一體化的學習任務主要來源于代表性工作任務，是代表性工作轉化而來成為學生課堂上學習的內容。其特點是既有工作意義，也有教學的價值。倒車雷達主機電源部分的DFMEA分析作為《電子技術基礎》的學習任務就是工學一體化的有益嘗試。

編輯 魯翠紅