元器件降额的标准准则介绍

电子设计 2019-04-02 24666

描述

1、降额derating

元器件使用中承受的应力低于其额定值，以达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。通常用应力比和环境温度来表示。

2、额定值rating

元器件允许的最大使用应力值。

3、应力stress

影响元器件失效率的电、热、机械等负载。

4、应力比stress ratio

元器件工作应力与额定应力之比。应力比又称降额因子。

5、降额等级的划分

通常元器件有一个最佳降额范围。在此范围内，元器件工作应力的降低对其失效率的下降有显著的改善，设备的设计易于实现，且不必在设备的重量、体积、成本方面付出大的代价。

应按设备可靠性要求、设计的成熟性、维修费用和难易程度、安全性要求，以及对设备重量和尺寸的限制等因素，综合权衡确定其降额等级。在最佳降额范围内推荐采用三个降额等级。

a.Ⅰ级降额

Ⅰ级降额是最大的降额，对元器件使用可靠性的改善最大。超过它的更大降额，通常对元器件可靠性的提高有限，且可能对设备设计难以实现。

Ⅰ级降额适用于下述情况：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；对设备有高可靠性要求，且采用新技术、新工艺的设计；由于费用和技术原因，设备失效后无法或不宜维修；系统对设备的尺寸、重量有苛刻的限制。

b.Ⅱ级降额

Ⅱ级降额是中等降额，对元器件使用可靠性有明显改善。Ⅱ级降额在设计上较Ⅰ级降额易于实现。
引起装备与保障设施的损坏；有高可靠性要求，且采用了某些专门的设计；

需支付较高的维修费用。

c.Ⅲ级降额

Ⅲ级降额是最小的降额，对元器件使用可靠性改善的相对效益最大，但可靠性改善的绝对效果不如Ⅰ级和Ⅱ级降额。Ⅲ级降额在设计上最易实现。

Ⅲ级降额适用于下述情况：设备的失效不会造成人员的伤亡和设施的破坏；设备采用成熟的标准设计；故障设备可迅速、经济地加以修复；对设备的尺寸、重量无大的限制。

6、不同应用推荐的降额等级

根据4.1条的规定，对不同应用推荐的降额等级见表1。

表1降额的限度

降额可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A（参考件）。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。

7、降额量值的调整

不应将本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。本标准规定的降额值考虑了设计的可行性和与可靠性要求相吻合的设计限制。在实际使用中，由于条件的限制，允许降额值作一些变动，即某降额参数可与另一参数彼此综合调整，但不应轻易改变降额等级（如从Ⅰ级降额变到Ⅱ级降额）。某些情况下，超过本标准规定的降额量值的选择可能是合理的，但也应在认真权衡的基础上作出。还应指出，与本标准规定的降额量值间的小的偏差，通常对元器件预计的失效率不会有大的影响。

8、确定降额量值的工作基础

降额量值的工作基础可分为以下三种情况，在应用中应予以注意：

（1）对大量使用数据进行过分析，并对元器件的应力与可靠性关系有很好的认识（表2中的A类）；

（2）供分析的使用数据有限，或结构较复杂。但对元器件的应力与可靠性关系有一定的认识（表2中的B类）；

（3）由于技术较新，或受到器件所在设备中组合方式的限制，至今尚无降额的应用数据可供参考。但研究了它们的结构和材料，作出降额的工程判断（表2中的C类）。

9、元器件的质量水平

必须根据产品可靠性要求选用适合质量等级的元器件。不能用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题。

附录：元器件降额准则一览表

打开APP阅读更多精彩内容