2017年，我曾经为一家汽车厂商的工程师们培训最坏情况电路分析(worst-case circuit analysis，WCCA)；在向学员们展示我们针对汽车模块开发的WCCA样品时，台下开始有嘀咕声；我问是怎么回事，一个学员大声回答：「我们没时间搞这个！」
WCCA已经成为汽车领域的一个重要话题，ISO 26262标准、汽车内电子比重飞速成长，以及车厂本身的公司守则规范等因素，都迫使人们重视WCCA议题。航天产业的当前趋势则描绘了一个完全不同的画面：高成本项目数量正在减少，低成本、期间较短的任务则普遍存在，于是项目经理也在叫：「我们就是没有预算！」
显然汽车和航天产业有不同的局限，但两者都可能因为分析工作不到位而导致意外事故；而这两个产业的厂商都未能看到的是，做好分析才会是他们的省钱之道。在后续的文章中，我将探讨与测试和测试资料相关的问题和缺点；但可以肯定的是，测试并非便宜、简单或能快速搞定的事，当然也不能免除产品停产(EOL)的相关问题。
透过有针对性(targeted)和优先级(prioritized)的分析，可以解决测试无法解决的问题；这可以让你以设计为中心来发现问题并增加收益，并可以避免将时间和金钱浪费在电路板上。这里的关键要点是，无论你选择分析什么，都必须严格执行、确保合适的分析准确性，否则你可能会因为虚假结果而浪费宝贵的金钱和时间。
WCCA总是面临着降低成本、提高质量和缩短交货期的压力。（来源：EDN）
充分检视WCCA，你会发现头号问题就是缺乏严谨度(rigor)。
不同的产业有不同的分析(检核表)和建档标准。如人们所认为的，航天产业最严格，但汽车产业的WCCA建档标准则宽松得多；但由于ISO 26262等标准要求更多且更具体的分析，汽车产业已经在这方面有重大的进展，特别是在EMC和ESD要求方面。
与航天应用不同的是，WCCA已经成为汽车电子模块的标准作法；你可能会惊讶地发现，汽车WCCA中使用的公差(tolerances)比航天采用的公差要严格得多。
前面提到的严谨度缺乏问题，会以多种形式呈现：
1. 未能「层层分析」；例如：
2. 没有执行关键分析
除了上述的失误，所进行的分析通常只是在合理的程度上进行，但正是这些因为「跳过」(「投机取巧」的委婉说法)而被完全忽略的分析，潜伏着许多不合规之处；关于这一点我们将会在后续的文章中讨论。下图是一些常用功能区块的检核表(checklist)；由于偏差、无知或「可接受」标称测试数据，它们通常被忽略、被错误安排优先级，或被视为无关紧要。
如果设计工程师不了解设计的性能要求或驱动因素，这些问题可能无法在WCCA中得到解决；例如，没有分析控制回路的稳定性，因为该组件没有回馈接取来绘制波德图(Bode plot)。其他例子还包括执行「衍生需求」(derived requirement)分析，例如FET闸极驱动、FET安全操作区(SOA)、BJT最小hFE、泄漏和基极驱动(base drive)，或运算放大器稳定性，因为它们被认为「太简单」。此外，没有进行传统电路的分析，但某些零件、公差和运作条件发生变化也会导致潜在问题。
AEi Systems的开关电源(汽车应用)分析检核表(部分)。透过模拟测试计划和故障条件，其他EMC、ESD和电池故障分析也添加进来了；除了压力和减载(derating)，即使是粗略事项也是重要的数学和模拟工作，动辄花费数百小时。线性稳压器、POL和参考电路都有各自的清单。（来源：EDN）
最佳作法始终要从一个全面性的任务列表开始，然后根据工程问题、电路评估、可用的测试数据、传统电路、任务/产品要求，以及最终的预算和进度，确定分析的优先级，然后一项一项完成。如前面所提，分析项目不应该交由设计工程师决定，这一点我们将在下一篇文章中详细探讨。
WCCA应与故障模式、影响和危害性分析(Failure mode, effects and criticality analysis，FMECA)的结果相关联；针对某些电路，若其严重故障被确定为是至关紧要或很可能发生时，就应执行WCCA和最坏情况应力分析(stress analysis)。
3. 没有进行足够详细的应力和减载分析
在许多情况下，并非所有应该检查和减载的组件参数有被检查到(有关减载和需要评估的组件参数，请参阅SMC-S010、Mil-Handbook-1547，或类似的IPC-9592等标准文件)。 没有采用EOL公差执行真实的最坏情况应力分析，以及所有三种应力评估(稳态DC、开关和瞬时上电/断电/故障)。
4. 在EOL公差指标方面不够用心
我们经常看到EOL公差只包括因时间造成的老化，但这还不够，EOL公差还应包括环境(environmental)和各种制造性(manufacturing)公差(如下表)，以及冲击(shock)、湿度(humidity)和振动(vibration)等。
MIL-PRF-55342电阻器的环境测试。（来源：Vishay）
例如，对于55342电阻器，其使用寿命为10万小时(约10年)；时间老化公差应该至少为1.25%。而美国空军司令部SMC-S-010指南规定，总EOL公差达到2%的电阻器才能使用。由于零组件质量的提高，SMC-S-010取代了Mil-HdBk-1547规范，后者推荐使用的EOL公差为4%。
在任何情况下，记住要执行的分析是「最坏情况」，虽然对于某些应用可以对公差进行平方和求根，但将它们降低到不切实际的水平或将它们完全排除在外都是不可接受的。处理公差数据的差距将在以后的文章中探讨。
5. 建档不够用心
建檔(documentation)是WCCA最重要的一个部分；详细的建档对于审核过程至关重要，这是取得良好投资报酬的关键，针对假设条件(assumptions)的建檔尤是——因为假设条件总有很多。归档文件的编写应该不只要能方便审阅者对分析进行评估，也要让设计人员容易理解分析，而无需与最初的分析者沟通。
透过这种方式，建文件成为合规电路的发展蓝图，就算未合规，也会视更佳产品的发展蓝图。为了使分析具有更长的使用期限，并在未来的产品修订中发挥作用，归档文件绝不草率了事，必须具备以下要素：
虽然预算始终是个问题，但不应因此让分析的严谨度打折扣。如果分析是值得的，就要正确地进行分析；情愿少做一些分析，也不要对重要的分析偷工减料。
（原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版，参考链接：WCCA: Lack of rigor will cost you；作者：Charles Hymowitz，具备三十年产业经验的技术专家）
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