電路設計中的元件降額設計

　　3、Ⅲ級降額

　?、蠹壗殿~是最小的降額，適用于設備故障只對任務(wù)完成有小的影響和可經(jīng)濟的修復設備的情況。這級降額可靠性增度效果最大，設計上也不會(huì )有什么困難。

　　四、降額設計應用舉例

　　1、某電子設備用質(zhì)量等級B2的硅NPN管（單）用于線(xiàn)性電路放大。已知此管使用在GF1環(huán)境中，使用公耗為0.28W，額定功率為0.8W，即電路中采用了降額設計，環(huán)境溫度為40℃，外加電壓（工作電壓）是額定電壓的60%，求工作失效率λр。

　　2、分析與比較

　　上例，如果不采用降額設計措施，或降額設計措施不夠，則元器件的基本失效率就會(huì )增大?，F假定使用功耗為0.72W，額定功率為0.8W，即S=0.72/0.8=0.9，外加電壓是額定電壓的100%，即S2=ⅤCE/ⅤCEO=1，求此管的工作失效率λрl。

　　不采取降額設計措施與采取降額措施的比較，根據以上計算，得：

　　λрl/λр=4.77/0.3608=13.2

　　就是說(shuō)，上例不采取降額設計措施NPN管的工作失效率λр是采取降額設計措施NPN管工作失效率的13.2倍。因此，降額設計是很重要的，付出的代價(jià)小，而效果大，同時(shí)在電路設計中容易實(shí)現。

　　3、經(jīng)驗教訓

　　某廠(chǎng)質(zhì)量流量計的電源前期設計，未采用降額設計，其調整管僅按計算其功耗為0.8W（在常溫20℃～25℃），選用額定功率為1W的晶體管。結果在調試時(shí)和在用戶(hù)使用中發(fā)生故障頻繁。分析其原因主要是該管額定功耗1W時(shí)的環(huán)境溫度為25℃，而實(shí)際工作時(shí)該管處于的環(huán)境溫度為60℃，此管此時(shí)實(shí)際最大功耗已達1W。經(jīng)可靠性工程師分析和建議，選用同參數2W的晶體管，這時(shí)降額系數S≌0.5。因而產(chǎn)品的故障很快得到解決。

　　五、降額設計的要點(diǎn)

　　1、降低元器件在電路中所承受的應力（一般主要指溫度應力及電應力）可以提高元器件的可靠性，但降額要適當，過(guò)低的應力有時(shí)會(huì )引起新的失效。降低應力可以提高可靠性，但會(huì )增加重量、體積、費用等因素，這都與設計參數有關(guān)，因而需要綜合權蘅。降額不僅考慮電路的穩態(tài)工作情況，還要考慮到電路中可能出現的暫態(tài)過(guò)載及動(dòng)態(tài)電應力。

　　2、電阻器和電位器的降額主要是功率降額。對于承受高壓的情況還需電壓降額。

　　3、電容器的降額主要是電壓和功耗的降額，有時(shí)工作頻率也要降額。

　　4、數字集成電路主要是對其負載降額，對其應用頻率也要降額。

　　5、線(xiàn)性與混合集成電路的降額主要是工作電流或工作電壓的降額。

　　6、微波集成電路的降額主要是功率和頻率的降額。