Tuya模组可靠性概念 科普帖
物联网通信模组作为底层连接与控制单元,其工作稳定性是客户非常关注的点,因为通信模块的工作稳定性及使用寿命与客户产品最终的使用体验和使用寿命息息相关。
在Tuya模组的实际开发过程中,会经过一系列严苛的测试环节,包括高低温循环测试、双85测试、高温稳定性测试、低温启动测试等。通常用MTBF指标衡量模组的工作寿命。
产品在研发过程中其测试样本与时间通常是固定的,本帖会基于产品失效率指标和平均无故障工作时间MTBF来阐述模组的稳定性相关测试。失效率是一个概率,它的定义为:已经工作到t时刻的产品,在时刻t后单位时间内发生失效的概率。对于通信模组类产品,它的失效模式通常满足指数分布的形式,这时候产品的MTBF=1/失效率,以此可以准确得出一批产品的MTBF参数。在实际测试环境搭建中,会引用到阿伦尼斯器件模型,总体思路就是通过湿度和温度的加速因子进行比实际环境使用更加严苛的测试,通过加速因子实现测试时间的节省,进而保证产品推出的时间节奏。
例如要保证电子产品的MTBF为6年,年预期的失效率在千分之三以内,该如何设计双85测试?(选取合适的测试样本数和测试时间)
通过产品的预期年失效率和置信度概率分布表格,可以通过查表法获取单侧上限值,
计算得出在正常工作环境条件下需要的总测试时长T>=2803927小时,由于在双85测试中需要考虑加速因子换算,因此双85测试总时长T85要求>= 2803927/500.097=5606.766小时,即需要保证测试总时长不低于5606.766小时。在实际研发测试阶段,需要考虑到产品测试时限要求及测试时长的成本,一般测试时长持续2周,此时可以计算得出需要准备的测试样本数为n=5606.766/24*14=16.68pcs 即最终取测试样本数n为17个。
实际研发过程中,确定采用上述样本数和测试时长,如果在整个测试过程中没有发生产品的失效,意味着产品的MTBF指标可以达到6年的门槛。当然如果想要达成更长的使用寿命要求,可以相应增加测试样本数和整体测试时长。