第6章 元器件降额设计(2015)

元器件降额设计方法培训需求随着科技的不断发展，电子产品在我们生活中的作用越来越重要，元器件作为电子产品的基本组成部分，也扮演着至关重要的角色。

为了提高产品的性能和可靠性，元器件的设计需要考虑到各种因素，其中一项重要的任务就是降低元器件的功耗。

本文将介绍一种元器件降额设计方法的培训需求。

元器件的功耗问题在电子产品设计中是一个常见的挑战。

过高的功耗会导致电子产品发热严重，不仅影响产品的性能，还可能导致元器件的寿命缩短。

因此，降低元器件的功耗是电子产品设计中的重要任务之一。

针对元器件降低功耗的需求，我们希望进行一次培训，以提高设计师对元器件降低功耗的能力和技术水平。

以下是本次培训的具体需求：1. 理论知识培训：培训内容应包括降低功耗的基本原理、方法和技术。

理论知识培训应注重深入浅出，以便参训人员能够准确理解和应用。

2. 实践案例分享：除了理论知识培训，我们也希望能够分享一些成功的降低功耗的实践案例。

这些案例可以是真实的产品设计案例，也可以是模拟的实验案例。

通过案例分享，参训人员可以更好地理解和应用所学的知识。

3. 设计工具培训：降低功耗需要运用一些专业的设计工具。

我们希望能够提供相应的设计工具培训，让参训人员熟练掌握这些工具的使用方法。

这些设计工具可以是电路仿真软件、功耗分析工具等。

4. 互动交流环节：为了增强培训效果，我们希望能够设置互动交流环节。

可以是小组讨论、问题答疑或者设计竞赛等形式。

通过互动交流，参训人员可以更好地理解和应用所学的知识，也可以互相学习和借鉴。

5. 持续跟踪和支持：培训结束后，我们希望能够提供持续的跟踪和支持。

可以通过在线问答平台、专家指导等方式，为参训人员提供进一步的帮助和支持。

这样可以确保参训人员能够真正将所学的知识应用到实际工作中。

通过以上培训需求，我们希望能够提高设计师在元器件降低功耗方面的能力和技术水平，进而提高产品的性能和可靠性。

同时，也希望通过培训，促进行业内的交流和合作，共同推动元器件降低功耗技术的发展。

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。

元器件降额设计报告1. 引言元器件降额设计是在产品开发过程中，根据成本、性能和可靠性等要求对原计划使用的元器件进行替代或优化，以达到降低成本的目的。

本报告将介绍我们团队在产品开发中进行元器件降额设计的过程和方法，并总结我们的成果和经验。

2. 元器件降额设计的原因在产品开发中，元器件通常占据了很大一部分成本，而同时又必须满足性能和可靠性的要求。

因此，通过降低元器件的成本，可以有效地降低整体产品的成本，增加竞争力。

3. 元器件降额设计的流程元器件降额设计的过程可以分为以下几步：3.1 分析原有元器件首先，我们需要对原计划使用的元器件进行详细的分析，包括规格、性能参数、价格和供应情况等。

通过了解原有元器件的情况，我们才能更好地进行后续的降额设计工作。

3.2 选择降低方向在分析了原有元器件的情况后，我们可以根据成本、性能和可靠性等要求，选择降低的方向。

具体来说，可以选择替代元器件、优化设计或者混合使用不同的元器件等方式进行降低。

3.3 选择替代元器件如果选择替代元器件的方式进行降低，我们需要对替代元器件进行详细的评估和比较。

评估的标准可以包括成本、性能、可靠性、供应情况等。

通过比较不同的替代元器件，我们可以找到性价比最高的元器件进行替代。

3.4 优化设计或混合使用元器件除了替代元器件，我们还可以通过优化设计或混合使用不同的元器件的方式来降低成本。

优化设计可以包括降低电路复杂度、简化电源电压等。

混合使用不同的元器件（如高端与低端的组合）可以充分利用每个元器件的优势，并达到降低成本的目的。

3.5 重新评估和验证在完成元器件的降低设计后，我们需要对新的元器件进行重新的评估和验证。

通过对性能参数、可靠性、成本等方面的测试和分析，来确保新的元器件能够达到原有的要求。

4. 成果和经验总结通过我们团队的努力和创新，成功地进行了元器件降额设计工作，并取得了以下成果和经验：- 在降低成本的同时，保持了产品的性能和可靠性；- 通过混合使用不同的元器件的方式，减少了产品的设计复杂度；- 重新评估和验证过程的严谨性，确保了新的元器件的质量和稳定性；- 建立了良好的采购渠道和供应商关系，确保了元器件的供应和质量。

制定部门：系统硬件部元器件应用降额规范制定: 审核: 核准:制定部门：系统硬件部版本变更内容描述更新日期修订人V1.0 首版发行2015.10.15贺成制定部门：系统硬件部目录1目的 (4)2适用范围 (4)3各类器件降额度要求 (4)3.1电容 (4)3.2电阻 (4)3.3电感 (5)3.3.1概述 (5)3.3.2应用指南 (5)3.3.3降额准则 (5)3.4二极管 (5)3.4.1概述 (5)3.4.2应用指南 (5)3.4.3降额准则 (6)3.5晶体管 (6)3.5.1概述 (6)3.5.2应用指南 (6)3.6集成电路 (7)3.6.1概述 (7)3.6.2降额准则 (7)3.7连接器 (8)3.7.1概述 (8)3.7.2降额准则 (8)制定部门：系统硬件部1目的为规范产品设计、验证过程中的对器件降额的要求，特制定本文件。

2适用范围本规范适用于本公司产品设计中元器件的降额设计及作为元器件应力分析的判定依据。

3各类器件降额度要求3.1电容电容类型降额参数电压（最大额定值）最高温度（℃）反向电压严酷一般严酷一般固定纸/塑料薄膜0.6 0.7 Tmax-10℃Tmax-10℃固定金属化薄膜0.6 0.7 Tmax-10℃Tmax-10℃固定陶瓷型0.6 0.7 Tmax-10℃Tmax-10℃固定钽电解（片状）0.4 0.5 Tmax-20℃Tmax-20℃铝电解电容0.5 0.6 Tmax-20℃Tmax-20℃可变电容器0.6 0.7 Tmax-10℃Tmax-10℃3.2电阻电阻类型降额要求功率最大温度（℃）严酷一般严酷一般固定合成电阻0.6 0.7 T MAX -30℃T MAX-30℃固定片状薄膜电阻0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃固定薄膜电阻（功率）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃固定薄膜电阻（阻排）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃固定线绕电阻（精密）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃固定线绕电阻（功率）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃可变合成非线绕0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃可变非线绕薄膜电阻0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃可变线绕（通用）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃可变线绕（精密和半精密）0.6 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃制定部门：系统硬件部可变线绕（功率）0.7 0.7 T MAX-30℃T MAX-30℃3.3电感3.3.1概述电感元件包括各种线圈和变压器。

元器件降额准则元器件降额准则概述元器件降额是指在保证电路性能稳定的前提下，将电子元器件的额定数值减小一定比例，用更小的元器件来实现同样的功能。

元器件降额的工程应用主要是针对电源电路和信号处理电路，通过降低元器件的容值、电阻值、电感值等参数，使得相应的电路成本减少，同时对整个系统的运行稳定性没有影响。

在电子设计中，通常采用元器件降额的方法来缩小电路的体积、降低成本和提高效率。

而与此相应的，元器件降额准则就成了电子工程师需了解的重要知识之一。

元器件降额准则1. 电容器降额准则电容器降额准则是指将标称容量为C1的电容器，根据电路实际工作要求，选用容量为C2的电容器代替，C2 < C1。

一般的，当C2<0.1C1时，不会对电路性能产生显著的影响。

当C2<0.01C1时，可能会影响电路的稳定性，因此需要进行适当的补偿和设计。

2. 电阻器降额准则电阻器降额准则是指选用电阻值小于标称值的电阻器，来代替标称值为R的电阻器。

一般来说，选用与标称值相比小于10%的电阻器不会影响电路性能。

但是需要注意的是，如果电阻值太小会降低电路负载能力，导致电路不稳定，因此选用时需要根据具体情况进行权衡。

3. 电感器降额准则电感器降额准则是指选用低于标称值的电感器，来代替标称值为L的电感器。

一般来说，选用电感值小于标称值10%的电感器不会对电路性能产生明显的影响。

但是，对于高频电路或对电感器性能有严格要求的场景，需要进行详细的电路仿真和测试，以确保电路的稳定性和性能。

4. 半导体器件降额准则半导体器件降额准则是指选用与标称值相比小于10%的电流、电压值的半导体器件替换标称值为I或V的器件。

但是，需要注意的是，在选用低于标称值的半导体器件时，也需要考虑其安装和工作温度等特殊因素，以保证电路的可靠性。

5. 变压器降额准则变压器降额准则是指将标称值为N1:N2的变压器，选用变比N3:N4的变压器代替，通常有N3/N1=n4/N2。

电子元件的降额降额这种技术通常用于电力及电子设备中，它使这些设备在低于额定最大值的功耗下运行，它同时考虑到外壳/机体温度、环境温度，以及所采用的冷却机制类型。

在本文中，我们将简要阐述降额的理论背景，以及它的应用方法。

降额可增加零件设计极限与外加应力间的安全裕度，从而为零件提供额外的保护。

通过对电气或电子元件应用降额，可以降低它的退化速率。

结果可提高可靠性及寿命期望。

在直觉上，如果一个元件或系统在其设计极限下运行，则相比于运行应力等于或高于设计极限的情形，其将更为可靠。

从理论上讲，降额的益处可运用负载-强度干涉理论来阐述。

负载-强度干涉通常，失效发生于外加负载超过强度时。

负载与强度应通过一般方式来考虑。

对电子零件而言，“负载”可以指电压、功率，或是内部应力如结温。

“强度”可以指任何抵抗性的物理特性。

某一给定类型的电子元件并不相同。

它们具有强度可变性。

这种可变性源于原材料间及制造过程间的差异。

即使对于材料相同及制造过程相同的元件，仍然会因噪声因素而存在差异，这些因素有如微观材料缺陷，或是单一制造过程内的变动。

因此，元件的强度被视为随机变量。

施加于电子零件的负载如功率、温度或湿度，同样也是随机变量。

因此，人们通常运用统计分布来描述负载与强度。

可以运用两个因子，来分析负载与强度分布的干涉。

这两个因子为“安全裕度”（Safety Margin，SM）与“载荷粗糙度”（Loading Roughness，LR）。

[1]安全裕度的定义如下：其中L 与S 为负载与强度分布的平均值，σL 与σS 为负载与强度分布的标准差。

SM 是负载与强度平均值的相对间距。

载荷粗糙度可通过负载的标准差定义如下：图1-3 给出了三个示例，它们显示了安全裕度与载荷粗糙度间的不同关系。

图1 中的负载与强度分布是不重叠的，这显示的是高可靠性情境，其具有窄的分布、低的载荷粗糙度与高的安全裕度。

图1：具有大SM 与低LR 的不重叠负载与强度分布图2 显示了低的载荷粗糙度与低的安全裕度。

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。

降额设计(Derating)是使零部件的使用应力低于其额定应力的一种设计方法。

降额设计可以通过降低零件承受的应力或提高零件的强度的办法来实现。

工程经验证明，大多数机械零件在低于额定承载应力条件下工作时，其故障率较低，可靠性较高。

为了找到最佳降额值，需做大量的试验研究。

当机械零部件的载荷应力以及承受这些应力的具体零部件的强度在某一范围内呈不确定分布时，可以采用提高平均强度(如通过大加安全系数实现)、降低平均应力，减少应力变化(如通过对使用条件的限制实现)和减少强度变化(如合理选择工艺方法，严格控制整个加工过程，或通过检验或试验剔除不合格的零件)等方法来提高可靠性。

对于涉及安全的重要零部件，还可以采用极限设计方法，以保证其在最恶劣的极限状态下也不会发生故障。

电子产品的降额设计在降额设计中，“降”得越多，要选用的元器件在性能就应该越好，成本也就越高，所以在降额设计过程中，要综合考虑。

电子产品发展到今天，人们已经总结出“降额”的通用准则，详见《GJB/Z 35-1993元器件降额准则》。

并不所有的电子产品都可以“降额”，在实现设计过程时，应该注意：A、不应将标准所推荐的降额量值绝对化，应该根据产品的特殊性适当调整；B、应注意到，有些元器件参数不能降额；C、一般说来，对于电子元器件，其应用应力越降低越能提高其使用可靠性，但却不尽然。

如聚苯乙烯电容器，降额太大易产生低电平失效；D、为了降低元器件的失效率，提高设备可靠性而大幅值降低其应用应力，按其功能往往需要增加元器件数量和接点，反而降低了设备可靠性；E、对器件进行降额应用时，不能将所承受的各种应力孤立看待，应进行综合权衡；F、不能用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题，低质量产品要慎重使用；降额等级的划分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，且可能使设备设计难以实现Ⅱ级降额是中等降额,对元器件使用可靠性有明显改善。

元器件降额设计嘿，朋友们！今天咱来聊聊元器件降额设计这个事儿。

你说这元器件就跟咱人似的，也有自己的承受限度啊！要是总让它超负荷工作，那能不出问题嘛！咱就拿那电池来说吧，你要是一直拼命地用它，不给它点休息的时间，那它可不就很快“累垮”啦。

这元器件降额设计啊，就像是给元器件准备了一个舒适的“家”，让它们能舒舒服服地工作，不会累得气喘吁吁。

想象一下，要是没有降额设计，那些元器件就像是在马拉松比赛中一直拼命跑，没有尽头，最后肯定得累趴下呀！降额设计呢，就是让它们能合理地分配体力，该跑的时候跑，该休息的时候休息。

你看那些电子设备，为啥有的能用很久，有的没多久就坏了呢？这很大程度上就跟降额设计有关系。

就好像建房子，你得把根基打好了，房子才能稳稳当当的。

元器件降额设计就是给电子设备打根基呢！比如说电容吧，它也有自己的小脾气。

给它太多压力，它可不干，说不定啥时候就“闹脾气”罢工啦！所以得给它合适的工作环境，让它能开开心心地干活。

这就跟咱上班一样，要是工作环境太差，压力太大，咱也不乐意呀，对吧？再说说电阻，这小家伙也得好好照顾着。

给它的电流电压啥的都得控制好，不然它也会“生病”的。

就像咱人不能暴饮暴食一样，元器件也得有个合理的“饮食”安排。

还有啊，这降额设计可不是随随便便就能做好的。

得花心思，得了解每个元器件的特点和脾气。

这就跟了解咱朋友的性格一样，只有知道了他们的喜好和底线，才能更好地相处嘛。

而且哦，这降额设计做好了，还能省不少事儿呢！设备不容易出故障，维修成本也降低了，这不是一举多得嘛！咱可不能小瞧了这个环节，它可是关乎着整个电子设备的性能和寿命呢！总之呢，元器件降额设计可太重要啦！就像咱生活中处处都需要细心呵护一样，元器件也需要我们用心去对待。

只有这样，它们才能更好地为我们服务呀！所以啊，大家可千万别忽视了这个看似小小的环节，它能发挥出大大的作用呢！这就是我对元器件降额设计的看法，你们觉得呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。

电路设计中的元件降额设计一、概述降额设计就是使元器件或产品工作时承受的工作应力适当低于元器件或产品规定的额定值，从而达到降低基本失效率（故障率），提高使用可靠性的目的。

20世纪50年代，日本的色摩亮次发现，温度降低10℃，元器件的失效率可降低一半以上。

实践证明，对元器件的某些参数适当降额使用，就可以大幅度提高元器件的可靠性。

因电子产品的可靠性对其电应力和温度应力比较敏感，故而降额设计技术和热设计技术对电子产品则显得尤为重要。

它是可靠性设计中必不可少的组成部分。

下面介绍电子元件的降额技术。

对于各类电子元器件，都有其最佳的降额范围，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，并且不会在产品体积、重量和成本方面付出过大的代价。

当然，过度的降额并无益处，会使元器件的特性发生或导致元器件的数量不必要的增加或无法找到适合的元器件，反而对产品的正常工作和可靠性不利。

二、术语1、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：（ⅰ）电应力：指元器件外加的电压/电流及功率等。

（ⅱ）温度应力：指元器件所处的工作环境的温度。

（ⅲ）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，等等。

（ⅳ）环境应力：指元器件所处工作环境条件下除温度外的其它外界因素，例如：灰尘、温度、气压、盐雾、腐蚀，等等。

（ⅴ）时间应力：指元器件承受应力时间的长短（承受应力时间越长，越易老化或失效。

）2、基本失效率（&lambda;ь）：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（一般由元器件制造厂产品目录提供）。

3、失效率（&lambda;р）：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。

一般&lambda;р﹥&lambda;ь &lambda;р＝&lambda;ь&Pi;&pi;ī4、降额系数（S）：元器件降额应用时引入一个降额系数，其定义为：降额系数定义实际上与电应力系数的定义相同，故两者可以通用。