不少網(wǎng)友自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品碰到過下述情況：
　　　1. 高溫情況下不工作了，查不出什么原因
　　　2. 經(jīng)常碰到一些莫名其炒的問題，查不出原因
 3. 設(shè)備工作一段時(shí)間以后，突然失效不工作了。
類似這樣的問題，需要通過可靠性的設(shè)計(jì)方法避免，WCCA就是可靠性設(shè)計(jì)一個(gè)重要手段；

什么是WCCA

WCCA即最壞情況分析(Worst case circuit analysis)的硬件電路誤差分析的一種技術(shù)手段，用于電路的可靠性分析，用于評(píng)估電路器件的性能參數(shù)同時(shí)發(fā)生最壞情況時(shí)的電路性能，用于保證電路在不同的工作環(huán)境(溫度、濕度、氣壓等）下，在整個(gè)產(chǎn)品的生命期內(nèi)都能可靠工作，它是全面、系統(tǒng)分析電路的方法，是可靠性設(shè)計(jì)的重要手段。

WCCA分析方法

我個(gè)人常用的WCCA分析方法有極值法(extreme value)和蒙特卡洛(monte carlo)分析方法。

此文先講解一下極值法；

極值法一種根據(jù)器件的最大值、最小值或者是中間取值，根據(jù)器件參數(shù)與電路性能參數(shù)之間的解析關(guān)系，得到電路性能參數(shù)的最大值、最小值、平均值的一種分析方法；

主要步驟是：

1. 根據(jù)電子電路技術(shù)，分析電路，得到電路性能參數(shù)與各器件性能參數(shù)的數(shù)學(xué)解析表達(dá)式；

2. 從數(shù)學(xué)解析表達(dá)式中，分析電路性能參數(shù)與器件參數(shù)之間的變化關(guān)系，比如當(dāng)器件參數(shù)增大時(shí)，電路性能參數(shù)也增大；或者是器件參數(shù)取極大、極小值之間的某一個(gè)數(shù)值時(shí)，電路性能參數(shù)可以得到最大/最小值；

3. 從器件的規(guī)格書以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲取各器件的最大值，最小值等極值；

4. 根據(jù)分析出的關(guān)系，選擇器件的參數(shù)數(shù)值確定電路性能參數(shù)的最大值，最小值；

5. 判斷電路性能參數(shù)是否滿足最大值、最小值是否滿足電路可靠性工作要求；

元器件參數(shù)的誤差

器件參數(shù)主要有三方面的誤差：

初始誤差

是指元件器因?yàn)橹谱鞴に?、器件差異、生產(chǎn)批次等原因，導(dǎo)致其性能參數(shù)與其標(biāo)稱值相比的誤差；

比如標(biāo)稱1k，5%精度的電阻，其廠的初值電阻可以在0.95k-1.05k之間；

環(huán)境誤差

是指元器件的性能受環(huán)境因素影響，其參數(shù)指標(biāo)發(fā)生了變化，與其標(biāo)稱值發(fā)生了偏差；

比如從下圖三極管的BE極導(dǎo)通電壓與溫度、C極電流的關(guān)系曲線，我們可以知道，當(dāng)溫度在-25℃，C極電流為3.2A時(shí)，BE極的電壓可以高達(dá) 1.4V。

再比如三極管的電流放大倍數(shù)，從下圖可以得到，當(dāng)C極電流達(dá)到2.0A，溫度為-25℃時(shí)，電流放大倍數(shù)僅為40左右。

老化誤差

隨著時(shí)間的推移，元器件的性能會(huì)發(fā)生衰退，從而導(dǎo)致參數(shù)發(fā)生變化；

一個(gè)簡單的例子

下圖的電路是某網(wǎng)友提供的采用三極管實(shí)現(xiàn)的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，我們用WCCA分析一下該電路的可靠性；

對(duì)于這個(gè)電路，我們就考慮一個(gè)電路參數(shù)指標(biāo)：

1. Q51的C極電路，能否讓繼電器可靠的吸合、斷開，以及Q51飽和導(dǎo)通；

當(dāng)單片機(jī)輸入高電平時(shí)，繼電器需要在全溫度范圍內(nèi)保證可靠吸合

根據(jù)電子、電路的相關(guān)理論，我們通過下面兩個(gè)公式計(jì)算Q51的C極電流以及CE極的壓降:

公式1

其中IB是Ｂ極電流，

從元器件規(guī)格書以及經(jīng)驗(yàn)，我們可以知道：

R123最小值是2.97kΩ，最大值是3.63kΩ。

R125最小值是9kΩ，最大值是11kΩ。

VBE(on)的最小值是0.3V，最大值是1.1V。

放大倍數(shù)β最小值是30，最大值是120。

單片機(jī)輸出的高電平最小值是3.0V，最大值是3.6V。

繼電器繼圈電阻最小值是108Ω，最大值是132Ω；

經(jīng)過上式的分析，我們也不難得到：

當(dāng)VH取最小值，VBE(on)取最大值，R123最大值，R125取最小值，放大倍數(shù)β取最小值時(shí)，IC取最小值；

IC最小值是：

公式2

施加在繼電器線圈上最小電壓為11.9mA*108Ω=1.28V，達(dá)不到繼電器的最低吸合電壓；

此時(shí)，Q51的CE的電壓是5V-1.28V=3.72V，處于放大狀態(tài)；

合理的取值

excel公式計(jì)算合理參數(shù)

我們通過excel的公式對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，R123只需要選擇1kΩ,5%精度的R123就可以滿足可靠性的設(shè)計(jì)要求；

不需要改電路，不需要增加成本，僅是一個(gè)電阻阻值變化，就可以大大增加設(shè)計(jì)可靠性，真是一個(gè)電阻引發(fā)的血案。