功放器件降额设计规范培训讲解
跟我学 元器件降额使用指南
跟我学元器件降额使用指南电源网讯什么要降额使用元器件？因为如果元器件的工作状态不超过供应商提供的规格书上的指标。
那么可以实现全寿命工作。
降额使用，可以提高产品的可靠性。
降额使用规则的制订，是依据最差工况(worst case)来制定的。
处于最差工况工作的元件，是实际寿命达不到额定寿命的重要因素。
最差状况，就是元件工作时承受着最大应力的工作状况。
这种情况一般由外部环境的参数比如温度、电压、开关次数、负载等条件中的一种或多种组合而成。
这些应力的边界条件一般在元件的规格书中都是给出来的。
一个良好的设计，是应该根据最差工况时，元件的设计风险来评估设计的可靠性的。
风险评估同时可以确定失败的原因、潜在的风险、失败的概率、后果的严重性等。
要制定降额使用规范，就要进行worst case下的失败风险评估。
要进行风险评估，就要建立加速实验模型。
要是风险评估按照正常使用时间来做的话，等到评估完了，市场份额早就被瓜分完了。
模型的准确性，将严重影响风险评估的结果。
要精确保证模型的准确性，那又是一门大学问了。
在我们这里，就定性的简单分析一下吧。
加速试验的加速因子，一般遵循阿累尼乌斯定律：其中：A 加速因子Ea 活化能K 波尔兹曼常数，8.63E-5 eV/KT 绝对温度如果加速因子对应某个要降额条件下的值是已知的，那么可以用下面的公式来计算其他情况下的寿命。
其中：T 温度，以摄氏度为单位Tref 参考降额使用温度，以摄氏度为单位tref 参考使用寿命，单位KHrs(千小时)t 使用寿命，单位KHrs(千小时)A 每10摄氏度加速因子举个例子：一个元件在90摄氏度下的寿命是30KHrs，加速因子A约等于2每10摄氏度，那么在什么温度下，元件的寿命就变成了20KHrs呢？一、集成电路因为集成电路的复杂性和保密性，一般我们只能根据半导体结温来推断集成电路的可靠性了。
我们通常规定：1，最大工作电压，不超过额定电压80%2，最大输出电流，不超过额定电流75%3，结温，最大85摄氏度，或不超过额定最高结温的80%二、二极管二极管种类繁多，特性不一。
第6章 元器件降额设计(2015)
本章内容提要12345v降额设计的定义与目的§定义：降额设计就是将元器件在使用中所承受的应力(电、热、机械应力等)低于其设计的额定值；§目的•通过限制元器件所承受的应力大小，降低元器件的失效率，提高使用可靠性；•若元器件一直在额定应力下工作，其性能退化速率较快，降额设计能延缓其参数退化，增加工作寿命；•使设计有一定安全的余量。
v应力：在贮存/运输和工作中对于元器件产品的功能产生影响的各种外界因素，统称为应力。
常遇到的有：§电应力：指元器件外加的电压/电流及功率等;§温度应力：指元器件所处的工作环境的温度;§机械应力：指元器件所承受的直接负荷、压力、冲击、振动、碰撞和跌落;v 元器件工作时承受的电/热应力越高,器件的失效率越高。
v 金属膜电阻器基本失效率随工作电应力的变化（工作温度为40℃）0.050.1λb(10-6/h -1)环境温度（℃）金属膜电阻器基本失效率曲线降额设计的发展v元器件降额设计在先进国家起步比较早，我国在80年代初期开展了该项工作；v1984年1月，航天部在国内率先颁布了元器件的可靠性降额准则QJ417-88；v1993年9月该标准上升为GJBZ35-93《元器件降额准则》；本章内容提要12345降额设计的工作过程降额设计的工作过程：②确定降额等级③确定降额参数④确定降额因子①确定降额准则⑤降额计算及分析①确定降额准则v降额准则是降额的依据和标准。
v国产电子元器件§GJB/Z35-93 《元器件降额准则》v国外元器件参考§《元器件可靠性降额准则》(美国波音宇航公司为罗姆航空发展中心编制)§《电子元件降额要求和应用准则》欧空局②确定降额等级v 降额等级表示设备中元器件降额的不同范围；v 我国国军标GJB/Z35-93《元器件降额准则》—3个等级较低中等较高增加的费用容易一般较难设计实现难易系统或设备的尺寸、重量增加不大系统或设备的尺寸、重量增加不大系统或设备的尺寸、重量将有显著增加需交付较高的维修费用由于费用和技术原因，设备失效后无法或不宜维修故障设备可迅速、经济地加以修复且采用了某些专门的设计且采用新技术、新工艺的设计设备采用成熟的标准设计有高可靠性要求对设备有高可靠性要求设备的失效不会造成人员和设施的伤亡和破坏设备的失效将可能引起装备与保障设施的损坏设备的失效将导致人员伤亡或装备与保障设施的严重破坏适用性较小适中最大可靠性改善最小中等最大降额程度III 级II 级I 级降额等级②确定降额等级§GJB/Z35对不同类型装备推荐应用的降额等级§美国罗姆空军发展中心(RADC)对不同应用范围推荐的降额等级应用范围降额等级最高最低航天器与运载火箭战略导弹战术导弹系统飞机与舰船系统通信电子系统武器与车辆系统地面保障设备I I I I I I III II III III III III III环境降额等级地面飞行空间导弹发射III II I I③确定降额参数v降额参数§影响元器件失效率的有关性能参数和环境应力参数；v确定原则§首先应符合某降额等级下各项降额参数的降额量值的要求；§在不能同时满足时，尽量保证对关键降额参数的降额；例一：集成电路的降额参数有电源电压、输入电压、输出电流、功率、最高结温等。
元器件降额设计方法培训需求
元器件降额设计方法培训需求在现代电子产品的设计过程中，元器件的降额设计方法是至关重要的一环。
元器件的降额设计是指在电子产品设计中，针对元器件性能指标的过高、过低或过于精确，需要进行调整，使其满足设计要求的一种设计方法。
元器件的降额设计方法可以通过选用性能更好的元器件来实现。
对于某些特殊性能要求较高的电子产品，如果选择标准的元器件不能满足设计要求，可以通过选用性能更好的元器件来进行降额设计。
这样既能满足设计需求，又能提高产品性能。
元器件的降额设计方法可以通过修改电路参数来实现。
在电子产品设计过程中，通常会根据实际情况对电路参数进行调整，以达到最佳的性能指标。
如果某个元器件的性能超过了设计要求，可以通过适当调整电路参数，将其性能降低到设计要求范围内。
元器件的降额设计方法还可以通过改变信号处理方式来实现。
有时候，某个元器件的性能指标虽然高，但由于信号处理方式不合理，导致整个电子产品的性能指标无法满足设计要求。
此时可以通过改变信号处理方式，优化元器件的使用条件，从而实现降额设计。
另外，元器件的降额设计方法还可以通过加入补偿电路来实现。
有时候，某个元器件的性能指标无法满足设计要求，但又难以通过其他方法进行调整。
此时可以设计一定的补偿电路，来弥补元器件的性能不足，从而实现降额设计。
元器件的降额设计方法还需要考虑成本因素。
在电子产品设计过程中，成本是一个重要的考虑因素。
如果某个元器件的性能超过了设计要求，但价格过高，不符合产品的定位，也需要通过降额设计来选择合适的元器件。
综上所述，元器件的降额设计方法在电子产品设计中具有重要的意义。
通过选用性能更好的元器件、修改电路参数、改变信号处理方式、加入补偿电路等方法，可以实现元器件的降额设计，从而满足设计要求并控制成本。
在实际的设计过程中，设计人员需要根据具体情况选择合适的降额设计方法，以保证产品的性能和质量。
元器件降额指南
可供参考。但研究了它们的结构和材料，作出降额的工程判断 (表 C5-1 中的 C 类)。
表 C5-1 降额量值研究的基础
降额工作基础分类 A B C
元器件类别
集成电路，半导体分立器件，电阻器，电位器，电容器 电感元件，继电器，开关，旋转电器，电连接器，线缆，灯泡，电路断路器， 保险丝 电真空器件，晶体，声表面波器件，激光器件，纤维光学器件
降额可以有效地提高元器件的使用可靠性，但降额是有限度的。通常，超过最佳范围的 更大降额，元器件可靠性改善的相对效益下降，见附录 C_A。而设备的重量、体积和成本 却会有较快的增加。有时过度的降额会使元器件的正常特性发生变化，甚至有可能找不到满 足设备或电路功能要求的元器件，过度的降额还可能引入元器件新的失效机理，或导致元器 件数量不必要的增加，结果反而会使设备的可靠性下降。
附 64
C6.2.1 晶体管反向电压、电流、功耗的降额准则 晶体管反向电压、电流、功耗的降额准则见表 C6-5。其中： a. 反向电压从额定反向电压降额； b. 电流从额定值降额； c. 功率从额定功率降额。
表 C6-5 晶体管反向电压、电流、功率降额准则
降额参数
降额等级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
反向电压 1）
0.60 0.502）
线性集成电路及数字集成电路的降额计算示例见附录 C_B 中 C_B1 条。
C6.2 晶体管降额准则
晶体管按结构可分为双极型晶体管、场效应晶体管、单结晶体管等类型；按工作频率可 分低频晶体管、高频晶体管和微波晶体管；按耗散功率可为小功率晶体管和大功率晶体管（简 称功率晶体管）。所有晶体管的降额参数是基本相同的，它们是电压、电流和功率。但对 MOS 型场效应晶体管、功率晶体管和微波晶体管的降额又有特殊的要求。
器件应力降额及关键用法规范(V3[1].0)
![器件应力降额及关键用法规范(V3[1].0)](https://img.taocdn.com/s3/m/ab5a681655270722192ef764.png)
器件应力降额及关键用法规范 ...................................................... ‘‘第一部分总则 (3)1 前言 (3)2 目的 (3)3 适用范围 (3)4 关键词 (3)5 引用/参考标准或资料 (4)6 产品典型工作区、短时稳态工作区、极限瞬态工作区定义 (4)7 偏离降额的说明 (7)第二部分应力降额及关键用法规范内容 (8)第一章低压电器类器件 (9)1.1 接触器降额与关键用法规范 (9)1.2 低压断路器降额与关键用法规范 (14)1.3 刀开关降额与关键用法规范 (20)1.4 电源小开关降额及关键用法规范 (23)1.5 信号小开关降额及关键用法规范 (25)1.6 熔断器降额及关键用法规范 (27)1.7 电连接器降额及关键用法规范 (31)1.8 风扇降额及关键用法规范 (34)1.9 温度继电器降额及关键用法规范 (37)1.10 电磁继电器降额及关键用法规范 (39)第二章电磁元件 (43)2.1电磁元件降额规范 (43)第三章其它 (46)3.1 电源模块降额及关键用法规范 (46)3.2 液晶显示模块降额及关键用法规范 (49)3.3 晶体谐振器降额与关键用法规范 (52)3.4 晶体振荡器降额与关键用法规范 (55)3.5 蜂鸣器降额及关键用法规范 (58)第三部分附录1：器件降额系数速查总表 (61)第四部分附录2：关键用法速查总表 (73)第一部分总则1 前言《器件应力降额及关键用法规范》是本公司产品可靠性设计所必须依据的重要的基础规范之一。
通过对应用于产品中的器件应力（电应力、热应力）的降额系数的规定，以及设计上关键用法的查检，达到降低器件失效率、提高器件使用寿命、增强对供方来料质量的适应性、以及对产品设计容差的适应性的目的，从而提高产品可靠性水平。
适当的器件应力降额不仅可以提高产品的可靠性，同时还有助于使产品寿命周期费用最低。
5-可靠性设计-降额设计
1 概述
施加在电子元器件上的电应力，热应力大小直接影响电子元 器件的失效率高低。 爱林（Erying）模型，用来描述承受两种不同应力的寿命模 型，其中一种应力为温度。其一般形式为
寿命 τ=A/SnB exp(Ea/kT)
许多物理现象和化学反应过程，除了温度有关外，还与很多 非温度应力如电压、湿度、机械应力等密切相关，这时，需要 用Eyring模型。它是一种反应速度论模型，它描述了温度、电 压等多种应力和寿命之间的关系。
1.0
2.14×10-1 2.9×10-2 8.26×10-3 1.76×10-3 2.4×10-4
1.0
3.44×10-1 8.68×10-2 3.16×10-2 1.24×10-2 3.15×10-3
CA固定钽电容器
1.0
1.5×10-1 6.9×10-3 2.3×10-3 1.38×10-3
-
2.3 半导体光电器件
•高结温和结点高电压是影响可靠性最重要应力，结温受结点电 流或功率的影响。 •应对其结温、电压、电流进行降额。 •如同上述器件一样，如不满足结温降额要求，可对其电压、电 流进一步降额。
2 主要电子元器件降额应力选取
2.4 集成电路
•在集成电路芯片导体断面上的电流密度很大，致使结温很高，加 速了金属迁移过程及化学反应。 •其降额应从降低结温方面考虑。诸如减少实用功率、瞬态电流， 工作频率应低于额定频率，同时应考虑实施有效的热传递。 •对于线性电路主要降低电源电压（容差）、频率、输出电流、结 温。 •对于大规模集成电路，由于内部参数通常允许的变化范围很小， 应着重改进其封装散热方式，以降低器件的结温，尽可能降低其输 入电平及输出电流和工作频率。
1 概述
降额是有限度的。 超过最佳范围的更大降额，可靠性改善的相对效益下降。而 设备的重量、体积和成本会较快增加。 过度降额会使元器件的正常特性发生变化。 过度降额还可能引入新的失效机理，反而使设备的可靠性下 降。 不能用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题。
元器件降额设计方法培训需求
元器件降额设计方法培训需求一、引言在电子产品设计中，元器件降额设计是一项关键的工作。
通过合理降低元器件的规格参数，可以达到降低成本、提高可靠性和简化设计的目的。
本文将介绍元器件降额设计的方法和技巧，帮助读者更好地掌握这一技能。
二、元器件降额设计的意义元器件降额设计是指在满足产品性能要求的前提下，选择更低规格的元器件，以降低成本或其他目标的设计方法。
降低元器件规格参数可以在不影响产品性能的情况下，减少元器件的尺寸、功耗、重量和价格等，从而提高产品竞争力。
三、元器件选型原则在进行元器件降额设计之前，首先需要明确产品的性能要求和可靠性要求。
根据这些要求，可以确定元器件选型的原则。
1. 合理权衡性能与成本在选型时，需要综合考虑元器件的性能和成本之间的关系。
一方面，要确保元器件的性能能够满足产品的需求；另一方面，要选择成本适中的元器件，以降低产品的制造成本。
2. 优先选择主流产品主流产品通常具有更高的可靠性和稳定性，供货渠道更广，维护和替换更方便。
因此，在选型时，应优先选择主流产品。
3. 注重品牌和质量品牌和质量是评估元器件可靠性的重要指标。
优质的品牌通常具有更好的质量控制和售后服务，能够有效降低产品故障率和维修成本。
四、元器件降额设计方法元器件降额设计的方法有多种，下面介绍其中几种常用的方法。
1. 降低元器件的工作频率在产品设计中，往往会设置一定的安全裕度，以确保产品能够在各种不利环境下正常工作。
因此，可以适当降低元器件的工作频率，以减少对元器件性能的要求。
2. 降低元器件的工作电压元器件的工作电压通常有一定的余量，可以适当降低元器件的工作电压，以降低对元器件的要求。
3. 降低元器件的工作温度元器件的工作温度也是一个重要的参数。
通过降低元器件的工作温度，可以减少元器件的功耗和热量，提高元器件的可靠性。
4. 选择代替元器件在元器件降额设计中，可以考虑选择代替元器件。
代替元器件是指在满足产品性能要求的前提下，选择具有相似功能但规格参数更低的元器件。
功放器件降额设计规范培训讲解
失效数/1000000小时
λ р ----- 失效率。指元器件在实际运用状态下工作时的失效率，也称为现场失效率。
λb ----- 基本失效率；指元器件在额定条件下工作时的失效率，也称为额定失效率或通用失效率。 π Q ----- 质量系数； π T ----- 温度应力系数；π T=exp{-1925[1/（TJunction+273）-1/298]} π E ----- 环境系数。
3)也不能超过其最大工 作电压，否则有击穿的危险。 4)一般按最高工作电压 的75%降额设计使用。 5)当环境温度超过 70°C，必须按照降额曲线图(图1)降额使用。
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
电容器 电压影响电容器寿命，越接近额定电压时影响越大； 降额的直流电压值=直流电压+交流峰值电压；电压与寿命有五次幂关系，
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
3、降额设计的工作内容： 是要确定设备元器件应采用的降额等级、降额参数和降额因子。 降额等级表示设备中元器件降额的不同范围； 降额参数是指设备中影响元器件失效率的元器件应力参数和环境应力参数；
降额因子(降额系数)是指元器件工作应力与额定应力之比，一般用符号S来表示。
在整个寿命期内，驱动电路应允许光电耦合器电流传输比在降低15％的情况下仍能正常工作。
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
导线与电缆降额:
导线与电缆主要有三种类型：同轴（射频）电缆、多股电缆和导线。影响电线与电缆可靠性的主要因素是导线间的绝 缘和电流所引起的温升。 导线与电缆降额的主要参数是应用电压和应用电流。 应用指南 导线的截面尺寸、韧度和挠性应能提供足够安全的电流负载能力和强度。一般情况下不宜选用过细的导线。 聚氯乙烯绝缘的电缆不得用于航空、航海和航天产品上。 降额准则： 导线与电缆的电流降额要求与其单根导线截面积、绝缘层的额定温度和线缆捆扎导线数有关。导线与电缆电流的降额 准则见表33。 当导线成束时，每一根导线设计最大电流按公式2或公式3降额： 或 式中：──一束导线中每根导线的最大电流，A； ──单独一根导线的最大电流，A； N──一束导线的线数。
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二、器件的关键降额参数
关键降额参数：
元器件类别
LDMOS管
降额参数
栅源电压、电流、最高结温(陶瓷)、最高结温 (塑封)
二极管
电阻器、电位器 电容 器 电感 电连接器 声表滤波器 隔离器 开关电源模块
反向电压、电流、功率、最高结温
功率 陶瓷、铝电解、 直流工作电压、环境温度 钽电解 工作温度、工作电流 工作电压(DC或AC)、工作电流、温度 输入功率 正向功率、反射功率 输出电流、壳温
4、各类电子元器件都有最佳的降额范围（参见GJB/Z35），在此范围内工作应力 的变化对其失效率有明显的影响，在设计上也较容易实现，且不会在设备体积、 重量方面付出过大代价。 5、元器件的降额量值允许做适量调整，但对关键元器件要保证规定的降额量值。
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
6、降额设计注意事项： 不能过度降额：过度的降额会使效益下降，系统(设备)重量、体积和成本增
0402
0603 0805
1005
1608 2012
1/16
1/10 1/8
50
50 150 -55～ +155
1206
1210
3216
3225
1/4
1/4
200
200 -55～ +125
三、功放关键器件降额设计要求
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
3、降额设计的工作内容： 是要确定设备元器件应采用的降额等级、降额参数和降额因子。 降额等级表示设备中元器件降额的不同范围； 降额参数是指设备中影响元器件失效率的元器件应力参数和环境应力参数；
降额因子(降额系数)是指元器件工作应力与额定应力之比，一般用符号S来表示。
功放器件降额设计规范
目录
1 2 3 3 4 3
器件可靠性降额的概念
降额设计的相关规范
器件分类降额设计准则
降额设计注意事项
一、器件可靠性降额的概念
器件可靠性降额的概念
1、电子产品的降额设计：
就是使元器件或设备在使用中所承受的应力（电、热、和机械应力等） 低 用中所承受的应力（电、热、和机械应力等）低于其额定值的方法。
2、降额设计的目的：
通过限制元器件所承受的应力，使元器件在低于额定值情况下工作，降 低元器件失效率，提高使用可靠性； 若元器件一直工作在额定应力值下，其性能退化速率较快，因此降额使 用有利于延缓和减小性能退化； 使得设计具有一定安全余量，提高系统的可靠性。
一、器件可靠性降额的概念
器件可靠性降额的概念
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
电阻器
封装
英制 (inch) 01005 0201 公制 (mm) 0402 0603
贴片电阻的封装与功率、电压关系如下表： 额定功率(W)@ 70°C
常规功率系列 1/32 1/20
最高工作电 压(V) 15 25
工作温度 (°C) -55～ +125
加，有时还会使某些元器件重量、体积和成本增加，有时还会使某些元器件工作 不正常。如大功率晶体管在小电流下，会大大降低放大系数且参数稳定性降低。 不能采用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题； 不能不降额设计：由于采用了高质量等级的元器件，而不进行降额设计；
不应将相关标准所推荐的降额量值绝对化，降额是多方面因素综合分析的结果。
一、器件可靠性降额的概念
降额因子与应力比关系：
上述各类元器件的关键降额参数，可以用作可靠性预计中元器件应力分析
法的应力比参数； 降额因子的选取有一个最佳范围，一般应力比0.5～0.9。这个范围内，基
本失效率下降很多，但是一旦超出这个范围，元器件失效率的下降很小；
随降额因子的变化，元器件失效率相应变化。当降额因子从0.9变化到变 化到0.1时，基本失效率是连续下降的。对于相同应力比S，工作环境温度的下 降也可以使基本失效率降下来。
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
电阻器 降额主要应力参数是热点温度(功耗温度和环境温度)； 电压高会影响电阻体失效； 金属膜电阻器和线绕电阻器在低气压条件下工作，要作进一步降额； 合成型电阻器在潮湿环境下使用不宜过度降额，否则潮气不能挥发将可 能使电阻器变质失效；
主要降额参数是功率和环境温度。
性增长有明显作用的范围内，，适用于设备故障只对任务完成有小的影响 和可经济的修复设备的情况。这级降额可靠性增度效果最大，设计上也不会有 什么困难。
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
1、修改电路设计（裕度设计、热设计）→→使元器件所承受的应力降低 →→需要整体考虑、综合权衡； 恰当地选用元器件品种、规格→→使得所选元器件的额定值高于工作中 要承受的应力→→需要考虑费用、尺寸、重量的约束。 2、根据可靠性预计手册的计算公式 λ p=λ b *π Q *π T *π E
3、降额等级要求：
Ⅰ级降额 ：Ⅰ级是最大的降额，适用于设备故障将会危及安全，导致任务失败 和造成严重经济损失情况时的降额设计。它是保证设备可靠性所必须的最大降 额。若采用比它还大的降额，不但设备的可靠性不会再增长多少，而且设计上 是难以接受的。 Ⅱ级降额：Ⅱ级降额是中等降额，适用于设备故障将会使工作任务降级和发生 不合理的维修费用情况的设备设计。这级降额仍在降低工作应力可对设备可靠
二、器件的关键降额参数
关键降额参数：
元器件类别 降额参数
模拟IC
放大器、比较器、 电源电压、输入电压、输出电流、功率、最 模拟开关 高结温 电压调整器 电源电压、输入电压、输入输出电压差、输 出电流、功率、最高结温
数字IC
双极型 MOS型
晶体管
频率、输出电流、最高结温 电源电压、输出电流、频率、最高结温
式中各个参数含义如下：
失效数/1000000小时
λ р ----- 失效率。指元器件在实际运用状态下工作时的失效率，也称为现场失效率。
λb ----- 基本失效率；指元器件在额定条件下工作时的失效率，也称为额定失效率或通用失效率。 π Q ----- 质量系数； π T ----- 温度应力系数；π T=exp{-1925[1/（TJunction+273）-1/298]} π E ----- 环境系数。