随着设备和系统的速度越来越快、结构越来越紧凑、功能越来越强大，确保性能可靠成为关键点。因此，工程师和系统架构师经常发现自己需要在成本参数、业务规格和市场期望之间进行协商，以实现产品的可靠性。
可靠性和硬件设计调查
产品可靠性不再是一种溢价，而是各行各业的必需品，直接关系到品牌的声誉。因此，可靠性缺陷会严重影响品牌形象、产品成功率和技术采用率。尽管存在这些影响，但最近的一项Molex 可靠性和硬件设计调查发现，当今只有一小部分工程师和系统架构师在进行复杂的设计权衡时将可靠性视为重中之重。
这项调查于 2023 年 10 月进行，反映了来自全球 756 位合格系统架构师、工程师和工程经理的意见，他们分享了自己对构建可靠产品解决方案的看法。代表行业包括汽车/运输、消费电子、数据中心、国防/航空航天、医疗保健、工业、电信等。请继续阅读，了解受访者的见解和相关方法，这些见解和方法有助于确保满足设计要求，同时避免影响可靠性。
在成本、可制造性和可靠性之间取得平衡
调查数据证实了产品成本和可制造性密切相关这一事实，50% 的受访者认为，在进行设计权衡时，人们最有可能优先考虑的是成本而不是产品可靠性；而 46% 的受访设计人员认为最有可能优先考虑的是可制造性。但这些权衡是否真的有必要呢？
看来，主要由运输行业推动的预测工程（有时称为预测建模）和数字孪生创建方面的技术进步将改变游戏规则。这些先进的技术可以在制作全尺寸原型之前，主动评估预期产品在实际应用场景中的性能。这种早期认识可以帮助工程师在成本、可制造性和可靠性之间取得有效平衡。这样的早期见解对于以下两个关键领域尤为有利：
材料选择：设计中使用的材料会极大地影响产品的成本、制造方法、装配和长期可靠性。预测工程可帮助说明材料的性能，衡量其承受日常使用和更具挑战性的环境条件的能力。
组件选择：预测建模可帮助设计工程师确定是否需要现成或定制组件来满足关键性能标准。这一关键选择会影响整个产品生命周期的总体成本和可靠性。
预测性工程和数字孪生的下一步发展是什么呢？这些技术与增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 设备相整合。这种整合有助于工程师与虚拟用例环境进行直接互动，从而帮助工程师及早了解关键的成本和可制造性。随着这些整合技术的日益普及，工程师将能够在实际产品生产之前可视化系统、子系统和组件的可靠性特征。
日益增长的功耗需求：如何影响可靠性
25% 的调查受访者将功耗放在可靠性优先级列表的首位，这或许并不令人惊讶。随着用户需要速度更快、功能更丰富的系统和设备，功耗也在不断上升。但这种趋势与可靠性有着有趣的关系。因为不仅带来了设计难题，尤其是在热管理方面。然而，反过来说，在适应这些更高的使用模式时，它也会对电网本身的可靠性造成压力。
工程师如何在设计时满足当今日益增长的功率需求，同时又不危及可靠性？
选择高质量的连接器对于保障可靠性始终非常重要，但在大功率应用中，这一点更为关键，因为不合格的连接可能会损害系统或影响周围环境。例如，电动汽车电池的充电质量差会导致汽车寿命和行驶距离缩短，甚至导致热失控。家庭储能系统也可能存在类似的风险，在最需要的时候，不良的电力传输可能会抑制备用电池系统。
在热管理方面，为大功率应用选择高质量连接器也有助于避免产生有害热量。当然，载流能力仍然是大功率应用的关键要求。然而，工程师还应该寻找专门的设计特性，如大接触面和低接点电阻，以帮助最大限度地减少发热。
例如，Molex 的 COEUR 插座技术有助于确保配接界面的低接点电阻，从而最大限度地减少发热，同时实现高载流能力。采用这种创新技术的产品示例包括 Sentrality 引脚和插座互连系统、PowerWize 高电压、大电流线对板/线对总线连接器和 SW1 线对板/线对总线互连产品。Molex 提供广泛的高功率产品组合，旨在帮助优化可靠性。
真实可靠性：从交通运输中汲取灵感
物联网 (IoT) 设备和复杂系统在各行各业的日益普及会使电子器件暴露在各种环境条件和使用案例中。这一点得到了调查对象的认可，其中 23% 的受访者认为产品承受环境和使用条件的能力是其主要设计标准之一。
除了预测工程，如何在不影响其他方面可靠性的情况下解决实际耐用性问题？
说到恶劣环境，运输应用通常名列前茅。车辆中使用的连接器需要承受水、灰尘、频繁振动、极端高温等。此外，在空间有限的情况下，它们的设计往往要优先考虑可靠的性能。因此，车辆通常被认为是对元件可靠性的终极真实测试。工业机器人、农用机械和户外照明等应用都能从运输行业使用的坚固耐用、经过道路测试的连接器中获益。
有鉴于此，设计工程师在为具有挑战性的条件和实际使用选择可靠组件时，应考虑以下一些关键特性：
* 具有 IP67、IP68 和 IP69k 等高防护等级的坚固外壳，这种外壳可防止液体和碎片杂质的进入
* 对配时的锁定和对准机制，如连接器固位装置 (CPA)、端子固位架 (TPA)、主锁加固装置 (PLR)、独立辅助锁 (ISL) 和惯性锁，可最大限度地减少连接器的连接意外脱开
* 工作温度范围大的连接器，以适应冰冻和高温条件
Molex 产品示例包括紧凑型线对线 MXP120 1.20mm 汽车密封连接系统，专为恶劣环境和空间受限的应用而设计；DuraClik 连接器，具有端子固定器选项，可为高振动和高温应用提供极高的电气接触可靠性、配接保持力并节省空间；Squba 密封线对线连接器系统，具有 UL 认证的 IP68 密封等级，可承载高达 14. 0A 的电流，可为各种应用提供可靠的电力传输。
与客户合作优化可靠性
随着工程师们努力应对日益复杂的可靠性挑战，Molex 和 Arrow 等经验丰富的供应商显然发挥着至关重要的作用。绝大多数 91% 的调查受访者都认为，值得信赖和久经考验的供应商对于实现产品可靠性至关重要。
Molex 和 Arrow 精通于帮助客户应对与可靠性相关的挑战。我们拥有跨行业的丰富经验、全球工程团队、咨询方法和对客户的持续承诺，这些都使设计工程师和系统架构师能够取得成功。我们共同致力于帮助当今的客户进行复杂的权衡，同时又不影响对可靠性的优先考虑。
文章来源：艾睿电子