電路設(shè)計(jì)中的元件降額設(shè)計(jì)

一、概述

　　降額設(shè)計(jì)就是使元器件或產(chǎn)品工作時(shí)承受的工作應(yīng)力適當(dāng)?shù)陀谠骷虍a(chǎn)品規(guī)定的額定值，從而達(dá)到降低基本失效率（故障率），提高使用可靠性的目的。20世紀(jì)50年代，日本的色摩亮次發(fā)現(xiàn)，溫度降低10℃，元器件的失效率可降低一半以上。實(shí)踐證明，對(duì)元器件的某些參數(shù)適當(dāng)降額使用，就可以大幅度提高元器件的可靠性。因電子產(chǎn)品的可靠性對(duì)其電應(yīng)力和溫度應(yīng)力比較敏感，故而降額設(shè)計(jì)技術(shù)和熱設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)電子產(chǎn)品則顯得尤為重要。它是可靠性設(shè)計(jì)中必不可少的組成部分。下面介紹電子元件的降額技術(shù)。

　　對(duì)于各類(lèi)電子元器件，都有其最佳的降額范圍，在此范圍內(nèi)工作應(yīng)力的變化對(duì)其失效率有明顯的影響，在設(shè)計(jì)上也較容易實(shí)現(xiàn)，并且不會(huì)在產(chǎn)品體積、重量和成本方面付出過(guò)大的代價(jià)。當(dāng)然，過(guò)度的降額并無(wú)益處，會(huì)使元器件的特性發(fā)生或?qū)е略骷臄?shù)量不必要的增加或無(wú)法找到適合的元器件，反而對(duì)產(chǎn)品的正常工作和可靠性不利。

　　二、術(shù)語(yǔ)

　　1、應(yīng)力：在貯存/運(yùn)輸和工作中對(duì)于元器件產(chǎn)品的功能產(chǎn)生影響的各種外界因素，統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)力。常遇到的有：

　　（?。╇姂?yīng)力：指元器件外加的電壓/電流及功率等。

　?。áⅲ囟葢?yīng)力：指元器件所處的工作環(huán)境的溫度。

　?。á＃C(jī)械應(yīng)力：指元器件所承受的直接負(fù)荷、壓力、沖擊、振動(dòng)、碰撞和跌落，等等。

　　（ⅳ）環(huán)境應(yīng)力：指元器件所處工作環(huán)境條件下除溫度外的其它外界因素，例如：灰塵、溫度、氣壓、鹽霧、腐蝕，等等。

　　（ⅴ）時(shí)間應(yīng)力：指元器件承受應(yīng)力時(shí)間的長(zhǎng)短（承受應(yīng)力時(shí)間越長(zhǎng)，越易老化或失效。）

　　2、基本失效率（λь）：指元器件在額定條件下工作時(shí)的失效率，也稱(chēng)為額定失效率或通用失效率（一般由元器件制造廠(chǎng)產(chǎn)品目錄提供）。

　　3、失效率（λр）：指元器件在實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)下工作時(shí)的失效率，也稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)失效率。

　　一般λр﹥?chǔ)帅?λр ＝λьΠπī

　　4、降額系數(shù)（S）：元器件降額應(yīng)用時(shí)引入一個(gè)降額系數(shù)，其定義為：

　　降額系數(shù)定義實(shí)際上與電應(yīng)力系數(shù)的定義相同，故兩者可以通用。

三、降額等級(jí)

　　在最佳降額范圍內(nèi)，一般又分3個(gè)降額等級(jí)：

　　1、Ⅰ級(jí)是最大的降額，適用于設(shè)備故障將會(huì)危及安全，導(dǎo)致任務(wù)失敗和造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失情況時(shí)的降額設(shè)計(jì)。它是保證設(shè)備可靠性所必須的最大降額。若采用比它還大的降額，不但設(shè)備的可靠性不會(huì)再增長(zhǎng)多少，而且設(shè)計(jì)上是難以接受的。

　　2、Ⅱ級(jí)降額