DFMEA在直流稳压电源教学中的应用

陈艺平

[关    键   词]  DFMEA;直流稳压电源;应用

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）46-0228-02

直流稳压电源是电子技术基础的重要知识章节。直流稳压电源广泛应用于汽车车载电子领域。FMEA是一种事前控制问题发生的风险管理工具，是ISO/TS16949（质量管理体系——汽车行业生产件与相关服务件的组织实施ISO9001：2008的特殊要求）的组成部分。DFMEA是FMEA的一种类型。把DFMEA分析引入直流稳压电源的教学，引入电子技术的教学，就是把企业的设计质量管理思想和方法引入学校的专业教学，从而让学生提前适应企业的专业品控要求。

一、DFMEA的介绍

（一）DFMEA的概念

DFMEA，设计（Design）FMEA，即设计中的潜在失效模式及后果分析，用于产品设计中的可靠性分析。DFMEA是从设计开始形成之前或形成时开始启动。在产品设计的阶段中，当设计有所变化或其他信息有所变化时要及时更新，并在验证成功之前结束。DFMEA可以提早识别设计缺陷，及时制定预防措施，评估设计的可靠性，优化产品的设计，提高产品的安全性、可靠性。

（二）DFMEA的实施流程

DFMEA的实施流程是先确定产品的功能及技术要求;然后根据企业质量经验信息库进行潜在故障模式分析;接着采用各种方法进行故障原因分析;结合原因分析制定预防/探测措施;经过风险分析确定风险系数;最后针对高风险的项目制定补偿措施。

二、DFMEA分析在直流稳压电源教学中的应用

（一）直流稳压电源课题的传统学习任务

通过设计两个任务“串并联型稳压电源”和“集成稳压电源”，让学生掌握整流电路和滤波电路的组成和工作原理;掌握并联型穩压电源、串联型稳压电源的组成和工作原理;掌握固定输出集成稳压电源的工作原理、安装、调试与检修。学习任务侧重对直流稳压电源的组成和工作原理教学，缺少企业产品品控的要素，缺少“工学一体化”的元素。

（二）直流稳压电源课题的新学习任务

1.学习任务情景描述

某企业长期从事生产倒车雷达、行车记录仪等车载电子产品。作为企业从事电路设计人员，按照ISO/TS16949质量管理要求，对倒车雷达主机电源部分进行DFMEA分析。

2.学习目标

通过该学习任务的学习，学生能够了解DFMEA，并按照DFMEA的实施流程，运用直流稳压电源和电子电路分析方法，评估设计的可靠性。

（三）直流稳压电源课题的新学习任务实施——电源电路的DFMEA分析

1.确定倒车雷达主机电源部分的基本功能

倒车雷达主机电源部分的基本功能是在各种条件下（特别是外界温度过高或过低情况）能为倒车雷达电路中的元件或芯片提供其正常工作的电压。

2.倒车雷达主机电源部分的潜在故障模式分析

根据企业实践所在单位提供的质量经验信息库，电源部分的EMC（电磁兼容性）问题因为电源电路的芯片采用低压降（LDO）线性稳压器出现较少。因为汽车车内温度过高或过低导致电源部分无法提供倒车雷达主机电路中CPU所需的工作电压或功耗过大导致电子元器件烧坏。

3.倒车雷达主机电源部分的潜在故障原因分析

导致潜在故障的主要原因是所选芯片不能适应技术需求。

4.结合原因分析选择合适的芯片，确定合适的电源电路

通过对比选择采用下列芯片。

根据倒车雷达主机电路的技术要求，电源部分电路采用如下图：

根据该电路，针对温度过高或过低导致电源部分无法提供倒车雷达主机电路中CPU所需的工作电压或功耗过大导致电子元器件烧坏两个潜在故障，进行可行性分析。

5.风险分析

经过FMEA，接下来进行分析，先对严重度、频度、探测度进行评分，计算风险顺序数，并评出关键产品特性。风险顺序数（RPN，Risk Priority Number）也叫风险系数，是事件发生的严重度、频度和探测度的乘积。风险顺序数 RPN 越大，潜在的失效风险越高。RPN 值=严重度 S*发生的频度 O*不可探测度 D。

6.补偿措施的制定

由于RPN值只有8或12，属于低风险项目，暂时不制定补偿措施。

三、结语

（一）DFMEA分析的思想在专业教学中的启示

DFMEA的核心思想是事前控制问题发生。《电子技术基础》《单片机应用技术》等专业教材中少有涉及这个思想，而这是质量管理中极其重要的思想。在电子电路分析教学中要渗透事前控制问题发生的思想，在分析电子电路中考虑外围因素（比如温度、湿度、噪声等）对其的影响。通过这方面的教学培养，让学生具备企业所需的职业素养和专业知识。

（二）DFMEA分析的方法在专业教学中的启示

DFMEA时应采用各种调查方法，包括：头脑风暴、因果图、柏拉图，这些方法在传统技工教育中是比较少见的。把这些方法融入专业教学中去，能够使学生多角度、多维度地认识所学课程的知识，并把不同的课程联系起来。

（三）DFMEA分析的案例在专业教学中的启示

工学一体化的学习任务主要来源于代表性工作任务，是代表性工作转化而来成为学生课堂上学习的内容。其特点是既有工作意义，也有教学的价值。倒车雷达主机电源部分的DFMEA分析作为《电子技术基础》的学习任务就是工学一体化的有益尝试。

编辑 鲁翠红