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46 Elektronik 07 2025 Passive Bauelemente Materialverschleißes zu steigen Dieser Effekt beschleunigt sich mit der Zeit bis schließlich alle Einheiten ausfallen MTBF MTBF und Lebensdauer sind wichtige Parameter die in der Produktdesignphase berücksichtigt werden müssen Sie können helfen Pro blem stellen zu lokalisieren indem überbeanspruchte Teile identifiziert oder der größte Beitrag zur Ausfallrate gefunden wird Sie sind auch Schlüsselindikatoren für Ent wickler In genieure um eine gute Stromversorgung auszuwählen Sicher heits ingenieure verwenden häufig verschiedene Methoden und Standards um den MTBF-Wert von Produkten zu berechnen Es gibt mehrere Zuverlässigkeitsvor her sage-Standards da runter MIL-HDBK-217F und Telcordia SR-332 Bellcore Diese beiden sind derzeit die be liebtesten Zuverlässigkeitsstandards auf dem Markt und werden in militärischen und Kommunikationsanwendungen verwendet MIL-HDBK-217 ist ein weit verbreiteter Standard der aus zwei Berechnungsmethoden besteht Eine ist als Part Stress Analysis Prediction bekannt die in späteren Design phasen anwendbar ist die andere ist die Parts Count Reliability Prediction die in frühen Designp hasen und während der Ausarbeitung des Designs benutzt wird Bei der Part Stress Analysis Prediction wird die Zuverlässigkeit durch Summieren der Ausfallrate jedes Teils bestimmt Für jedes Teil wird die Ausfallrate individuell be wertet und berechnet indem die Variablen Umgebungstemperatur elektrische Belastung Basis-Ausfallrate Leistungsbewertung Be triebs umgebungs faktor und Teilequalitätsfaktor einbezogen werden Die Gleichung Kasten oben ist die Formel zur Berechnung der Teileausfallrate λ p Ein Beispiel für ein Leistungsmodul Wenn die MTBF 1000 kh etwa 114 Jahre beträgt bedeutet dies nicht dass jedes Modul 114 Jahre lang ohne Ausfall arbeiten kann Aus MTBF 11 λ ergibt sich λ 11 MTBF 11 114 Jahre das heißt die durchschnittliche Ausfallrate dieses Leistungsmoduls beträgt etwa 0 88 % pro Jahr Mit anderen Worten 8 8 Einheiten von 1000 Stück fallen pro Jahr im Durchschnitt aus Lebensdauer Bei einer AC DC-Stromversorgung ist ein entscheidendes Bauteil der interne Aluminium-Elektrolytkondensator Dieser Kondensator zeichnet sich als das Bauteil mit der kürzesten Lebensdauer aus und wird deshalb auch als Critical Component bezeichnet Es ist möglich die erwartete Lebensdauer von Stromversorgungen durch die Bewertung der erwarteten Lebensdauer dieses Kondensators zu schätzen Dessen Langlebigkeit hängt von verschiedenen anwendungsspezifischen Faktoren ab wobei die Betriebstemperatur ein entscheidender Faktor ist Sie spielt eine bedeutende Rolle bei der Alterung der internen Strukturen und der Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften im Laufe der Zeit Bei Elektrolyt kon den sa toren kann die erwartete Lebensdauer durch Reduzierung der Temperatur des Bauteils um 10 °Cverdoppelt werden Arrhenius-Gleichung Bei Polymer-Kondensatoren ist eine zehnfache Verlängerung der Lebensdauer durch eine Reduzierung der Temperatur um 20 °Cam Bauteil erreichbar Im Kasten rechts oben dsind die Formeln zur Schätzung der Lebensdauer dargestellt Wie unterscheidet sich MTBF von der Lebensdauer? Laut den zuvor bereitgestellten Informationen liegt der Hauptunterschied darin dass MTBF alle Komponenten umfasst während sich die Lebensdauer ausschließlich auf die Elektrolytkondensatoren konzentriert Es ist auch wichtig dass bei der MTBF-Berechnung verschiedene Methoden angewendet werden MTBF ist ein statistischer Wert der die durchschnittliche Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen eines Systems angibt Dagegen bezeichnet die Lebensdauer oder auch Nutzungsdauer die gesamte Betriebszeit eines Produkts bis es endgültig ausfällt und nicht mehr repariert werden kann Fazit MTBF und Lebensdauer sind also zwei unterschiedliche aber komplementäre Parameter für die Bewertung der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Produkten MTBF hilft dabei die Häufigkeit von Ausfällen während der Betriebszeit zu verstehen und ist besonders nützlich für die Planung von Wartungsund Instandhaltungsmaßnahmen Dagegen gibt die Lebensdauer Aufschluss über die gesamte erwartbare Nutzungsdauer eines Produkts und ist entscheidend für die langfristige Planung und den Austausch von Komponenten Beide Parameter sind unerlässlich um die Qualität und Zuverlässigkeit von elektronischen Geräten und Systemen zu gewährleisten eg Bild 1 Badewannenkurve Grafik Emtron