Molex 避免可靠性風險：電子設計中的注意事項

隨著設備和系統的速度越來越快、結構越來越緊湊、功能越來越強大，確保性能可靠成為關鍵點。因此，工程師和系統架構師經常發現自己需要在成本參數、業務規格和市場期望之間進行協商，以實現產品的可靠性。

可靠性和硬件設計調查

產品可靠性不再是一種溢價，而是各行各業的必需品，直接關系到品牌的聲譽。因此，可靠性缺陷會嚴重影響品牌形象、產品成功率和技術采用率。盡管存在這些影響，但最近的一項Molex 可靠性和硬件設計調查發現，當今只有一小部分工程師和系統架構師在進行復雜的設計權衡時將可靠性視為重中之重。

這項調查于 2023 年 10 月進行，反映了來自全球 756 位合格系統架構師、工程師和工程經理的意見，他們分享了自己對構建可靠產品解決方案的看法。代表行業包括汽車/運輸、消費電子、數據中心、國防/航空航天、醫療保健、工業、電信等。

在成本、可制造性和可靠性之間取得平衡

調查數據證實了產品成本和可制造性密切相關這一事實，50% 的受訪者認為，在進行設計權衡時，人們最有可能優先考慮的是成本而不是產品可靠性；而 46% 的受訪設計人員認為最有可能優先考慮的是可制造性。但這些權衡是否真的有必要呢？

看來，主要由運輸行業推動的預測工程（有時稱為預測建模）和數字孿生創建方面的技術進步將改變游戲規則。這些先進的技術可以在制作全尺寸原型之前，主動評估預期產品在實際應用場景中的性能。這種早期認識可以幫助工程師在成本、可制造性和可靠性之間取得有效平衡。這樣的早期見解對于以下兩個關鍵領域尤為有利：

材料選擇：設計中使用的材料會極大地影響產品的成本、制造方法、裝配和長期可靠性。預測工程可幫助說明材料的性能，衡量其承受日常使用和更具挑戰性的環境條件的能力。

組件選擇：預測建模可幫助設計工程師確定是否需要現成或定制組件來滿足關鍵性能標準。這一關鍵選擇會影響整個產品生命周期的總體成本和可靠性。

預測性工程和數字孿生的下一步發展是什么呢？這些技術與增強現實 (AR) 和虛擬現實 (VR) 設備相整合。這種整合有助于工程師與虛擬用例環境進行直接互動，從而幫助工程師及早了解關鍵的成本和可制造性。隨著這些整合技術的日益普及，工程師將能夠在實際產品生產之前可視化系統、子系統和組件的可靠性特征。

日益增長的功耗需求：如何影響可靠性

25% 的調查受訪者將功耗放在可靠性優先級列表的首位，這或許并不令人驚訝。隨著用戶需要速度更快、功能更豐富的系統和設備，功耗也在不斷上升。但這種趨勢與可靠性有著有趣的關系。因為不僅帶來了設計難題，尤其是在熱管理方面。然而，反過來說，在適應這些更高的使用模式時，它也會對電網本身的可靠性造成壓力。

工程師如何在設計時滿足當今日益增長的功率需求，同時又不危及可靠性？

選擇高質量的連接器對于保障可靠性始終非常重要，但在大功率應用中，這一點更為關鍵，因為不合格的連接可能會損害系統或影響周圍環境。例如，電動汽車電池的充電質量差會導致汽車壽命和行駛距離縮短，甚至導致熱失控。家庭儲能系統也可能存在類似的風險，在最需要的時候，不良的電力傳輸可能會抑制備用電池系統。

在熱管理方面，為大功率應用選擇高質量連接器也有助于避免產生有害熱量。當然，載流能力仍然是大功率應用的關鍵要求。然而，工程師還應該尋找專門的設計特性，如大接觸面和低接點電阻，以幫助最大限度地減少發熱。

例如，Molex 的 COEUR 插座技術有助于確保配接界面的低接點電阻，從而最大限度地減少發熱，同時實現高載流能力。采用這種創新技術的產品示例包括 Sentrality 引腳和插座互連系統、PowerWize 高電壓、大電流線對板/線對總線連接器和 SW1 線對板/線對總線互連產品。Molex 提供廣泛的高功率產品組合，旨在幫助優化可靠性。

真實可靠性：從交通運輸中汲取靈感

物聯網 (IoT) 設備和復雜系統在各行各業的日益普及會使電子器件暴露在各種環境條件和使用案例中。這一點得到了調查對象的認可，其中 23% 的受訪者認為產品承受環境和使用條件的能力是其主要設計標準之一。

除了預測工程，如何在不影響其他方面可靠性的情況下解決實際耐用性問題？

說到惡劣環境，運輸應用通常名列前茅。車輛中使用的連接器需要承受水、灰塵、頻繁振動、極端高溫等。此外，在空間有限的情況下，它們的設計往往要優先考慮可靠的性能。因此，車輛通常被認為是對元件可靠性的終極真實測試。工業機器人、農用機械和戶外照明等應用都能從運輸行業使用的堅固耐用、經過道路測試的連接器中獲益。

有鑒于此，設計工程師在為具有挑戰性的條件和實際使用選擇可靠組件時，應考慮以下一些關鍵特性：

* 具有 IP67、IP68 和 IP69k 等高防護等級的堅固外殼，這種外殼可防止液體和碎片雜質的進入

* 對配時的鎖定和對準機制，如連接器固位裝置 (CPA)、端子固位架 (TPA)、主鎖加固裝置 (PLR)、獨立輔助鎖 (ISL) 和慣性鎖，可最大限度地減少連接器的連接意外脫開

* 工作溫度范圍大的連接器，以適應冰凍和高溫條件

Molex 產品示例包括緊湊型線對線 MXP120 1.20mm 汽車密封連接系統，專為惡劣環境和空間受限的應用而設計；DuraClik 連接器，具有端子固定器選項，可為高振動和高溫應用提供極高的電氣接觸可靠性、配接保持力并節省空間；Squba 密封線對線連接器系統，具有 UL 認證的 IP68 密封等級，可承載高達 14. 0A 的電流，可為各種應用提供可靠的電力傳輸。

與客戶合作優化可靠性

隨著工程師們努力應對日益復雜的可靠性挑戰，Molex 和 Arrow 等經驗豐富的供應商顯然發揮著至關重要的作用。絕大多數 91% 的調查受訪者都認為，值得信賴和久經考驗的供應商對于實現產品可靠性至關重要。

Molex 和 Arrow 精通于幫助客戶應對與可靠性相關的挑戰。我們擁有跨行業的豐富經驗、全球工程團隊、咨詢方法和對客戶的持續承諾，這些都使設計工程師和系統架構師能夠取得成功。我們共同致力于幫助當今的客戶進行復雜的權衡，同時又不影響對可靠性的優先考慮。

審核編輯：劉清