為何要做降額設(shè)計

降額設(shè)計的定義:設(shè)計時元器件或設(shè)備工作時承受的工作應(yīng)力適當(dāng)?shù)陀谠骷蛘咴O(shè)備規(guī)定的額定值,從而達(dá)到降低基本失效率,提高使用可靠性的目的。降額為什么能提高可靠性?1、減小處于應(yīng)力邊緣狀態(tài)的元器件在系統(tǒng)壽命期內(nèi)失效的可能性。
2、降低元器件參數(shù)初始容差的影響(如器件個體之間的差異,批次波動,工藝更改)
3、減小元器件參數(shù)值的長期漂移帶來的影響。
4、為應(yīng)力計算中的不確定性,提供余量。
5、針對意外事故提供余量,比如機(jī)房空調(diào)故障,電壓峰值瞬變應(yīng)力等。
在降額設(shè)計中,“降”得越多,要選用的元器件在性能就應(yīng)該越好,成本也就越高,所以在降額設(shè)計過程中,要綜合考慮。電子產(chǎn)品發(fā)展到今天,人們已經(jīng)總結(jié)出“降額”的通用準(zhǔn)則,詳見《GJB/Z 35-1993元器件降額準(zhǔn)則》。并不所有的電子產(chǎn)品都可以“降額”,在實現(xiàn)設(shè)計過程時,應(yīng)該注意:?
1、不應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)所推薦的降額量值絕對化,應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的特殊性適當(dāng)調(diào)整;?
2、應(yīng)注意到,有些元器件參數(shù)不能降額;?3、一般說來,對于電子元器件,其應(yīng)用應(yīng)力越降低越能提高其使用可靠性,但卻不盡然。如聚苯乙烯電容器,降額太大易產(chǎn)生低電平失效;?4、為了降低元器件的失效率,提高設(shè)備可靠性而大幅值降低其應(yīng)用應(yīng)力,按其功能往往需要增加元器件數(shù)量和接點,反而降低了設(shè)備可靠性;?5、對器件進(jìn)行降額應(yīng)用時,不能將所承受的各種應(yīng)力孤立看待,應(yīng)進(jìn)行綜合權(quán)衡;6、不能用降額補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q低質(zhì)量元器件的使用問題,低質(zhì)量產(chǎn)品要慎重使用。?降額涉及的階段:
1、器件選型階段:應(yīng)該參考降額規(guī)范,選型應(yīng)該符合降額要求的器件。
2、電路設(shè)計階段:包括相應(yīng)的熱設(shè)計和熱仿真,應(yīng)該遵循降額規(guī)范進(jìn)行降額設(shè)計。
3、電路測試階段:測試工程師對電路進(jìn)行實測審查,判定是否符合降額規(guī)范,有產(chǎn)品可靠性工程師在,對降額審查和測試這一活動的執(zhí)行情況及問題解決情況進(jìn)行把關(guān)。
降額原則:
1、禁止器件超規(guī)格應(yīng)用。
2、嚴(yán)格按照器件降額要求應(yīng)用器件。
降額是多方面因素綜合分析的結(jié)果或經(jīng)驗累積的傳承,在實際應(yīng)用中必須滿足該規(guī)格要求,否則將影響產(chǎn)品的使用可靠性。對于完全按照本規(guī)格降額要求執(zhí)行的,都應(yīng)該在降額審查與測試中指出解決,不解決的問題視為產(chǎn)品風(fēng)險。
3、器件降額幅度要適合,避免降額不足,及過降額。
降額幅度應(yīng)能達(dá)到提高器件使用可靠性的目的,重點考慮“不降額”和“降額不足”導(dǎo)致的網(wǎng)上器件質(zhì)量問題,“過降額”導(dǎo)致期間選型成本增加、熱設(shè)計等工程實踐的可行性。
降額的指標(biāo)來源:一、不降額或者降額不足導(dǎo)致的實際產(chǎn)品的質(zhì)量問題,二、“過降額”導(dǎo)致器件選型成本增加,熱設(shè)計等工程實踐的可行性分析,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),優(yōu)秀廠家的指標(biāo),器件質(zhì)量現(xiàn)狀(質(zhì)量情況,批次離散度等等),經(jīng)驗。
4、此規(guī)范給出的降額要求,在產(chǎn)品規(guī)格要求的最惡劣環(huán)境條件下皆應(yīng)滿足。產(chǎn)品熱測試條件為產(chǎn)品最大功耗配置,高溫條件。
5、熱測試的環(huán)境溫度,應(yīng)使用被測試設(shè)備的規(guī)格最高溫度。例如某產(chǎn)品規(guī)格溫度0~50度,則測試的環(huán)境溫度應(yīng)該涵蓋0~50度的范圍。
6、部分器件溫度下限也有要求,比如晶振、二極管的工作溫度參數(shù)。
7、部分器件的降額要求,根據(jù)應(yīng)用場合、條件的不同,其降額要求也不同,例如:電磁繼電器的連續(xù)觸電電流參數(shù)的降額要求,根據(jù)其負(fù)載類型的不同而有所不同。
8、若廠家同時提供結(jié)溫、殼溫、環(huán)境溫度,原則上這幾個溫度參數(shù)皆應(yīng)滿足器件手冊的要求。器件溫度參數(shù)是否滿足規(guī)格和降額的判據(jù),根據(jù)實際數(shù)據(jù)的可獲得性等情況,首選殼溫,次選結(jié)溫,最后選環(huán)境溫度。
9、溫度參數(shù)的測量、計算、評估方法應(yīng)遵從的順序。
優(yōu)先遵從廠家正式提供的溫度測量,計算,評估方法。
次之遵從各類器件相應(yīng)公開的、權(quán)威的、廣泛接受的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)。
再次之遵從降額規(guī)范中各類器件的溫度測量、計算評估方法;
10、 降額分析,需要分別考慮“穩(wěn)態(tài)”和“瞬態(tài)”
分別按照“穩(wěn)態(tài)”和“瞬態(tài)”進(jìn)行分析電阻的功耗降額。
電阻的瞬態(tài)降額:電阻的功率降額是在相應(yīng)的工作溫度下的降額,即是在元器件符合曲線所在規(guī)定環(huán)境溫度下的功率的進(jìn)一步降額。為了保證電阻器的正常工作,各種型號的電阻廠家都通過試驗確定了相應(yīng)的降功耗曲線,因此在使用過程中,必須嚴(yán)格按照降功耗。廠家額定環(huán)境溫度為70℃,低于這個溫度的時候,直接按照60%進(jìn)行降額。當(dāng)超過這個溫度的時候,額定曲線是一個斜線。降額曲線也按照,最大溫度的降額為121℃,然后繪制一條紅色的斜線,按照斜線進(jìn)行降額。
