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Worst Case 분석을 이용한 항공 전자장비 성능 사전분석
Preminary analysis of performance of avionics equipment using worst case analysis 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.26 no.4, 2022년, pp.185 - 194  

천영호 (LIG넥스원 항공드론연구소) ,  우희승 (LIG넥스원 항공드론연구소) ,  서인범 (LIG넥스원 항공드론연구소) ,  안태식 (LIG넥스원 항공드론연구소)

초록
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항공전자 장비는 개발 시 다양한 환경 조건 및 성능이 요구되어지며, 이에 따른 개발 리스크에 대한 대책으로 최악조건의 회로 해석(WCCA)을 적용하여 성능사전분석을 수행한다. WCCA 은 부품소자레벨에서 온도 및 운용 기간의 노화를 고려하여 파라미터의 값을 도출한 후, 해당 회로의 모든 부품들의 파라미터 값을 조합하여 해당 파라미터의 최대 값과 최소 값을 산출한다. 본 논문에서는 WCCA 분석 적용을 위하여 필요한 사항에 대하여 기술하였다. 2장에서는 WCCA 기법인 EVA 및 RSS, Monte Carlo 등의 차이와 특성을 기술 하였다. 3장에서는 실제 분석하는 절차를 소개하기 위하여 예제 회로를 통한 분석 과정을 기술하였다. 4 장에서는 분석 대상 조건별 분석 기법의 선택 관련 내용을 기술하였다. 본 논문에 소개된 절차 및 분석방법을 개발 시 적용한 결과 사전에 성능 분석 및 부품 최적화 설계 검증이 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Avionics equipment requires various environmental conditions and performance during development, and as a countermeasure against such development risk, the worst-case circuit analysis(WCCA) is applied to predict perform preliminary performance analysis. WCCA calculates the maximum and minimum values...

주제어

#EVA   #Monte Carlo   #Preminary analysis   #RSS   #WCCA  

표/그림 (16)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서 WCCA를 위하여 EVA, RSS 분석, P-Spice를 이용한 Monte Carlo 적용하여 예제 회로에 대한 분석 하는 예를 기술 하였다. 3장에서 Gain 회로를 통하여 분석한 결과와 같이 각 분석 방법은 적용되는 부품의 데이터 확보 여부에 따라 분석 방법이 적용되어야 한다.
  • 분석 시 저항이 아닌 다른 인자에 대한 분석 필요 시 그 인자 기준으로 편미분을 수행 할 수 있다. 본 논문에서는 저항의 온도에 따른 변화 값이 있는 부품을 기준으로 수행하므로 인자는 각 저항을 인자로 하여 분석을 수행한다. EVA 분석을 위하여 Gain의 변화율을 구하면 수식은 아래와 같이 정의된다.
  • 분석 수행은 필요에 따라 외부 Stress를 인가하는 Worst Case Stress 분석 및 Worst Case Performance 분석을 수행한다. Stress인가 항목은 사용 장비의 운용 조건을 고려하여 분석한다.

대상 데이터

  • 일반적으로 고 신뢰성 부품(High-Reliability Part)로 분류되는 S 등급(Class S) 이상의 집적회로(Microcircuit), JANS 등급 이상의 반도체 소자 (Discrete Semiconductor), 그리고 ER (Established Reliability) 등급 R 수준 이상의 수동(Passive) 소자들이 적용되어 왔다. 그와 같은 예로 NASA MIL-STD-975 및 GSFC PPL(Preferred Part List) 21의 2 등급(Grade 2) 이상을 부품을 선정하였다. 그러나 최근 들어 상용 부품(COTS, Commercial Off The Shelf) 시장의 급속한 신장과 함께, 일부부품에 대해서는 고 신뢰성 부품으로서 검증되지않은 부품을 사용해할 경우가 빈번하게 생기고 있다.

이론/모형

  • Monte Carlo 분석 기법은 RSS 분석 기법과 달리 소자 Random 변수의 분포가 정규분포가 아닐 때 구 할 수 있는 방법으로 Monte Carlo 알고리즘에 따라 정해진 수의 샘플을 만들어 분석하는 방법이다. EVA나 RSS 분석과는 달리 회로 시뮬레이션 소프트웨어에서 제공하는 Monte Carlo 툴을 사용한다. 분석하는 Tools로 대표적인 P-SPICE의 Advanced Analysis Option을 이용하여 분석한다.
  • P-Spice를 이용한 Monte Carlo 분석은 P-Spice Advanced Analysis Option을 이용하여 분석을 수행한다. 그림3.
  • EVA나 RSS 분석과는 달리 회로 시뮬레이션 소프트웨어에서 제공하는 Monte Carlo 툴을 사용한다. 분석하는 Tools로 대표적인 P-SPICE의 Advanced Analysis Option을 이용하여 분석한다. Monte Carlo 분석 기법은 Model Parameter 및 Tolerance값에 의한 특정 값을 랜덤하게 변화 시켜 가면서 회로 응답의 변화량을 측정하는 분석 방법으로 해석을 실행하기 전 Tolerance 및 각 인자 값을 미리 설정하고, 각 소자의 변수의 변화의 순간에 통계적 Data를 제공하는 방법이며, 회로가 실제 운용 상태에서 변화에 대한 예측이 가능하다.
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참고문헌 (5)

  1. ECSS-Q-30-01A : Space product assurance: worst case circuit performance analysis, Mar. 2005. 

  2. MIL STD-785B : Reliability Program for Systems and Equipment Development and Production, September 1980 

  3. B. Johanson, D. Russell, and W. Swavely, "Worst Case Circuit Analysis Application Guidelines," Reliability Analysis Center, 201 Mill Street Rome NY 13440-6916, 6528, Mar. 1993. 

  4. Y. K. Lee, K. H. Kwon, D. Y. Kim and S. K. Lee, "Introduction and Application of Worst Case Analysis in Space Environment, " Aerospace Engineering and Technology, Vol. 7, No. 2, pp. 58-66, Nov. 2008. 

  5. MIL-PRF-55342H w/ Amendment 1: Restistors, chip, fixed, film, non established reliability, establishede reliability, reneral specification for," , 15 October 2007 

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