不少网友自己设计的产品碰到过下述情况： 　　　1. 高温情况下不工作了，查不出什么原因 　　　2. 经常碰到一些莫名其炒的问题，查不出原因 3. 设备工作一段时间以后，突然失效不工作了。 类似这样的问题，需要通过可靠性的设计方法避免，WCCA就是可靠性设计一个重要手段；

什么是WCCA

WCCA即最坏情况分析(Worst case circuit analysis)的硬件电路误差分析的一种技术手段，用于电路的可靠性分析，用于评估电路器件的性能参数同时发生最坏情况时的电路性能，用于保证电路在不同的工作环境(温度、湿度、气压等）下，在整个产品的生命期内都能可靠工作，它是全面、系统分析电路的方法，是可靠性设计的重要手段。

WCCA分析方法

我个人常用的WCCA分析方法有极值法(extreme value)和蒙特卡洛(monte carlo)分析方法。

此文先讲解一下极值法；

极值法一种根据器件的最大值、最小值或者是中间取值，根据器件参数与电路性能参数之间的解析关系，得到电路性能参数的最大值、最小值、平均值的一种分析方法；

主要步骤是：

1. 根据电子电路技术，分析电路，得到电路性能参数与各器件性能参数的数学解析表达式；

2. 从数学解析表达式中，分析电路性能参数与器件参数之间的变化关系，比如当器件参数增大时，电路性能参数也增大；或者是器件参数取极大、极小值之间的某一个数值时，电路性能参数可以得到最大/最小值；

3. 从器件的规格书以及实验数据中获取各器件的最大值，最小值等极值；

4. 根据分析出的关系，选择器件的参数数值确定电路性能参数的最大值，最小值；

5. 判断电路性能参数是否满足最大值、最小值是否满足电路可靠性工作要求；

元器件参数的误差

器件参数主要有三方面的误差：

初始误差

是指元件器因为制作工艺、器件差异、生产批次等原因，导致其性能参数与其标称值相比的误差；

比如标称1k，5%精度的电阻，其厂的初值电阻可以在0.95k-1.05k之间；

环境误差

是指元器件的性能受环境因素影响，其参数指标发生了变化，与其标称值发生了偏差；

比如从下图三极管的BE极导通电压与温度、C极电流的关系曲线，我们可以知道，当温度在-25℃，C极电流为3.2A时，BE极的电压可以高达 1.4V。

再比如三极管的电流放大倍数，从下图可以得到，当C极电流达到2.0A，温度为-25℃时，电流放大倍数仅为40左右。

老化误差

随着时间的推移，元器件的性能会发生衰退，从而导致参数发生变化；

一个简单的例子

下图的电路是某网友提供的采用三极管实现的继电器驱动电路，我们用WCCA分析一下该电路的可靠性；

对于这个电路，我们就考虑一个电路参数指标：

1. Q51的C极电路，能否让继电器可靠的吸合、断开，以及Q51饱和导通；

当单片机输入高电平时，继电器需要在全温度范围内保证可靠吸合

根据电子、电路的相关理论，我们通过下面两个公式计算Q51的C极电流以及CE极的压降:

公式1

其中IB是Ｂ极电流，

从元器件规格书以及经验，我们可以知道：

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。

放大倍数β最小值是30，最大值是120。

单片机输出的高电平最小值是3.0V，最大值是3.6V。

继电器继圈电阻最小值是108Ω，最大值是132Ω；

经过上式的分析，我们也不难得到：

当VH取最小值，VBE(on)取最大值，R123最大值，R125取最小值，放大倍数β取最小值时，IC取最小值；

IC最小值是：

公式2

施加在继电器线圈上最小电压为11.9mA*108Ω=1.28V，达不到继电器的最低吸合电压；

此时，Q51的CE的电压是5V-1.28V=3.72V，处于放大状态；

合理的取值

excel公式计算合理参数

我们通过excel的公式对参数进行优化，R123只需要选择1kΩ,5%精度的R123就可以满足可靠性的设计要求；

不需要改电路，不需要增加成本，仅是一个电阻阻值变化，就可以大大增加设计可靠性，真是一个电阻引发的血案。