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可靠性设计的原则与措施总结对于一个复杂的产品来说，为了提高整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到；这样就使得产品的造价昂贵，有时甚至难以实现（例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品）。
事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性，以改善对各个零部件可靠度（表示可靠性的概率）的要求。
可靠性设计的原则（1）选择设计方案时尽量不采用还不成熟的新系统和零件，尽量采用已有经验并已标准化的零部件和成熟的技术。
（2）结构简化，零件数削减。
如日本横河记录仪表10年中无件数削减30%，大大提高了可靠性。
（3）考虑功能零件的可接近性，采用模块结构等以利于可维修性。
（4）设置故障监测和诊断装置。
（5）保证零件部设计裕度（安全系数/降额）。
（6）必要时采用功能并联、冗余技术。
如日本的液压挖掘机等，采用双泵、双发动机的冗余设计。
（7）考虑零件的互换性。
（8）失效安全设计（Failure Safe），系统某一部分即使发生故障，但使其限制在一定范围内，不致影响整个系统的功能。
（9）安全寿命设计（Safe Life），保证使用中不发生破坏而充分安全的设计。
例如对一些重要的安全性零件如汽车刹车，转向机构等要保证在极限条件下不能发生变形、破坏。
（10）防误操作设计（Fool proof）（11）加强连接部分的设计分析，例如选定合理的连接、止推方式。
考虑防振，防冲击，对连接条件的确认。
（12）可靠性确认试验，在没有现成数据和可用的经验时，这是唯一的手段。
尤其机械零部件的可靠性预测精度还很低。
主要通过试验确认。
逆变器的可靠性之降额设计详解降额是使元器件使用中所承受的应力低于其额定值，以达到延缓参数退化，增加工作寿命，提高使用可靠性的目的。
用比较好理解的一个比喻，一个能背100斤走路的人，让他背30斤赶路就比让他背100斤走路走的时间长，距离长，路上遇到沟沟坎坎，背30斤就能跳着走，背100斤就走的磕磕绊绊，容易摔倒。
本文首先介绍了逆变器实行降额设计的原因及原则，其次阐述了设计方案的可靠性选择，具体的跟随小编一起来了解一下。
逆变器实行降额设计的原因降额设计就是使元器件工作时承受的工作应力适当低于元器件规定的额定值，从而降低故障率，提高可靠性。
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，温度降低10℃，元器件的失效率可降低一半以上。
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。
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。
降额设计的三个等级降额等级：在最佳降额范围内，一般又分3个降额等级：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性增长有明显作用的范围内，它比Ⅰ级降额易于实现。
Ⅲ级降额是最小的降额，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。
元器件降额准则编号：WI-TE-006版次：V01编制：审核：批准：目录1.0目的--------------------------------------------------------------------------------42.0适用范围--------------------------------------------------------------------------43.0引用文件--------------------------------------------------------------------------44.0一般要求--------------------------------------------------------------------------45.0详细要求--------------------------------------------------------------------------56.0应用指南-------------------------------------------------------------------------131.0目的为了满足客户对产品可靠性和使用寿命的要求，本标准规定了电子、电气元器件（以下简称元器件）在不同应用情况下应降额的参数及其量值，同时提供了若干与降额使用有关的应用指南。
2.0适用范围本准则适用于我司研发的所有电源产品3.0引用文件GJB/Z 35-1993元器件降额准则4.0一般要求4.1降额等级的划分我司降额等级分别从两方面来划分，一个主要从产品性能方面来考虑，另一个主要从产品经济效益方面来考虑。
首先，为适合我司对产品工作应力从稳态与瞬态两方面来进行要求和评估，从而制定两个降额等级：S—稳态应力降额，T—瞬态应力降额。
稳态应力是指在产品规格书中所规定的全电压输入范围、各种输出条件及环境条件下，产品稳定工作时，器件在某种组合条件下所承受的最大应力。
电子电路中电阻电容等器件降额规范电阻器降额规范稳态功率与瞬态功率稳态功率功率降额是在相应的工作温度下的降额，即是在元件符合曲线所规定环境温度下的功率的进一步降额，采用P=V²/R公式进行计算。
为了保证电阻器的正常工作，各种型号的电阻厂家都通过试验确定了相应的降功率曲线，因此在使用过程中，必须严格按照降功率曲线使用电阻器。
当环境温度定于额定温度时（T<Ts）可以施加60%额定功率，不需要考虑温度降额。
当环境温度高于额定温度的时候，需要考虑温度降额，应该进一步降额功耗使用，P=PR(0.6+(Ts-T)/(Tmax-Ts))PR是额定功耗；T是环境温度；Tmax是零功耗时最高环境温度。
瞬态功耗不同厂家，电阻脉冲功耗和稳态功率的转换曲线不同，具体应用时，要查询转换缺陷，将瞬态功率转换为稳态功率，然后在此基础上降额。
厂家额定环境温度为70℃，低于这个温度的时候，直接按照60%进行降额。
当超过这个温度的时候，额定曲线是一个斜线。
降额曲线也按照，最大温度的降额为121℃，然后绘制一条红色的斜线，按照斜线进行降额。
瞬态降额只要时间足够短，电阻可以承受比额定功率大得多的瞬态功率。
要参考厂家资料中的最高过负荷电压参数，再在此基础上降额。
瞬态功耗，又要按照单脉冲和多脉冲，分别进行讨论和分析。
单脉冲：多脉冲：1、合成型电阻器1.1 概述合成型电阻器件体积小，过负荷能力强，但它们的阻值稳定性差，热和电流噪声大，电压与温度系数较大。
合成型电阻器的主要降额参数是环境温度、功率和电压。
1.2 应用指南a) 合成型电阻为负温度和负电压系数，易于烧坏。
因此限制其电压是必须的。
b) 在潮湿环境下使用的合成型电阻器，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。
c) 热点温度过高可能导致合成型电阻器内部的电阻材料永久性损伤。
d) 为保证电路长期工作的可靠性，电路设计应允许合成型电阻器有±15%的阻值容差。
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。
GB35-93元器件可靠性降额准则国家标准.元器件可靠性降额准则GJB/Z 35－931 范围1.1 主题内容本标准规定了电子、电气和机电元器件（以下简称元器件）在不同应用情况下应降额的参数及其量值；同时提供了若干与降额使用有关的应用指南。
1.2 适用范围本标准适用于军用电子设备的设计。
其它电子设备可参照使用。
2引用文件GJB450－88 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB451－90 可靠性维修性术语GJB/Z 299A－91 电子设备可靠性预计手册3定义除下列术语外，本标准所用的其他术语及其定义见GJB451。
3.1 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。
3.2 额定值rating元器件允许的最大使用应力值。
3.3 应力stress影响元器件失效率的电、热、机械等负载。
3.4 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。
4一般要求4.1 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。
可靠性降额设计规范目录1目的 (3)2适用范围 (3)3定义 (3)3.1降额D ERATING (3)3.2额定值R ATING (3)3.3应力S TRESS (3)4工作职责 (3)4.1项目经理 (3)4.2可靠性设计工程师 (3)4.3开发工程师 (3)4.4测试工程师 (3)5降额设计的介绍 (3)5.1降额等级划分： (3)5.2不同应用推荐的降额等级 (4)5.3降额限度 (4)5.4降额量值的调整 (5)6元器件及环境降额设计等级 (5)6.1集成电路 (5)6.2分离半导体器件 (6)6.3电阻 (8)6.4电位器 (8)6.5电容 (9)6.6磁性元件 (9)6.7电源模块 (10)6.8晶体晶振 (10)6.9继电器 (10)6.10开关 (11)6.11电连接器 (12)6.12旋转电器 (12)6.13灯泡 (12)6.14电路断路器 (13)6.15保险丝 (13)6.16导线与电缆 (14)7参考文件 (14)1目的提供元器件的可靠性降额设计标准，作为设计、选型的依据，以保障产品的可靠性。
2适用范围本规范适用于公司所有产品的设计及选型。
3定义3.1 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。
3.2 额定值Rating元器件允许的最大使用应力值3.3 应力Stress影响元器件失效率的电、热、机械等负载。
4工作职责4.1 项目经理负责在项目概念阶段明确项目产品的应用场景，给负责降额设计人员以指引。
4.2 可靠性设计工程师在项目概念、计划阶段，负责根据项目应用来确定降额设计的等级需求。
在开发、验证阶段，负责对相关设计方案、测试报告进行评审，确认设计中以及实际测试结果是否符合降额设计要求。
4.3 开发工程师在项目计划、开发阶段，负责与可靠性工程师一起确定降额设计要求的可行性，并在概要设计、详细设计中执行。
4.4 测试工程师在项目开发、验证阶段进行相关的应力测试，并提交测试报告。
以降额设计为例来阐述一些具体的设计方法：比如对失效率高、重要部件及器件一定要进行降额设计。
1、电阻器降额外加功率、极限电压、极限应用温度三个指标，功率降额系数0.1—0.5；2、电容器降额外加电压、频率范围、温度极限三个指标，普通铝电解电容和无极性电容的电压降额系数0.3—0.7之间，钽电容的电压降额系数0.3以下；3、集成电路降额结温、输出负载指标；4、晶体三极管降额结温、集电极电流、任何电压指标，晶体二极管降额结温、正向电流及峰值、反向电压三个指标，功率降额0.4以下，反向耐压0.5以下，发光管电压降额0.6以下，功率降额0.6以下，功率开关管电压降额系数在0.6以下，电流降额系数在0.5以下；5、线圈扼流圈降额工作电源、电压指标；6、变压器降额工作电流、电压、温升（按绝缘等级）指标，电感和变压器的电流降额系数0.6以下；7、继电器降额接点电流、温升（按绝缘等级）指标；8、接插件降额电流、电压指标，根据触点间隙大小、直流及交流要求降额。
接插件嵌入材料和火花发热对接点寿命的影响，在中低频多接点接插件采用两点或多点接地并联方式，降额和增加冗余功能；9、电缆导线降额指标：电流（铜线，≤7A/mm2）、电缆电压（尤其多芯电缆），塑料导线的电流降额0.7以下10、开关器件降额指标：开关功率、接点电流11、电动机降额轴承负载、绕阻功率指标，伺服电机的轴承失效和绕组失效，轴承负载降额和绕组功率降额0.3—0.8；12、结构件降额指标：增加负载系数、安全余量13、对电子元器件降额系数应随温度的增加而进一步降低。
对有些指标是不能降额的：1、继电器的线包电流不能降额，而应保持在额定值左右（100±5% ）；否则会影响继电器的可靠吸合。
2、电阻器降低到10%以下对可靠性提高已经没有效果。
3、对电容器降额应注意，对某些电容器降额水平太大，常引起低电平失效，交流应用要比直流应用降额幅度要大，随着频率增加降额幅度要随之增加。
电子电路中电阻电容等器件降额规范电阻器降额规范稳态功率与瞬态功率稳态功率功率降额是在相应的工作温度下的降额，即是在元件符合曲线所规定环境温度下的功率的进一步降额，采用P=V²/R公式进行计算。
为了保证电阻器的正常工作，各种型号的电阻厂家都通过试验确定了相应的降功率曲线，因此在使用过程中，必须严格按照降功率曲线使用电阻器。
当环境温度定于额定温度时（T<Ts）可以施加60%额定功率，不需要考虑温度降额。
当环境温度高于额定温度的时候，需要考虑温度降额，应该进一步降额功耗使用，P=PR(0.6+(Ts-T)/(Tmax-Ts))PR是额定功耗；T是环境温度；Tmax是零功耗时最高环境温度。
瞬态功耗不同厂家，电阻脉冲功耗和稳态功率的转换曲线不同，具体应用时，要查询转换缺陷，将瞬态功率转换为稳态功率，然后在此基础上降额。
厂家额定环境温度为70℃，低于这个温度的时候，直接按照60%进行降额。
当超过这个温度的时候，额定曲线是一个斜线。
降额曲线也按照，最大温度的降额为121℃，然后绘制一条红色的斜线，按照斜线进行降额。
瞬态降额只要时间足够短，电阻可以承受比额定功率大得多的瞬态功率。
要参考厂家资料中的最高过负荷电压参数，再在此基础上降额。
瞬态功耗，又要按照单脉冲和多脉冲，分别进行讨论和分析。
单脉冲：多脉冲：1、合成型电阻器1.1 概述合成型电阻器件体积小，过负荷能力强，但它们的阻值稳定性差，热和电流噪声大，电压与温度系数较大。
合成型电阻器的主要降额参数是环境温度、功率和电压。
1.2 应用指南a) 合成型电阻为负温度和负电压系数，易于烧坏。
因此限制其电压是必须的。
b) 在潮湿环境下使用的合成型电阻器，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。
c) 热点温度过高可能导致合成型电阻器内部的电阻材料永久性损伤。
d) 为保证电路长期工作的可靠性，电路设计应允许合成型电阻器有±15%的阻值容差。
电容选型作业规范目录1. 目的 (1)2. 范围 (1)3. 定义 (1)4.电容的介绍: (1)4.1单位、符号、功能 (1)4.2公司内部电容的分类 (1)4.3电容的应用分类 (2)5. 电容选型的一般要求 (2)5.1不选用极限和边缘规格 (2)5.2.降额使用 (2)6. 各类电容器的选型原则. (2)6.1MLCC电容 (2)6.2贴片钽电容 (3)6.3电解电容 (4)6.4安规电容 (5)7. 参考文件 (6)8. 附件 (6)1.目的1.1.配合《器件选型作业规范》文件，制定电容器件的选型规范；1.2.作为研发人员对电容的选型和使用的依据；1.3.使公司电容的选型向优选型号集中,提高质量、降低风险和成本.2.范围2.1.此选型规范适用于公司内部电容的选型、应用、认证等过程.3.定义3.1电容:以两金属为电极,于两电极间施加电压,而该结构可以储存电荷,即称为电容.4.电容的介绍:4.1 单位、符号、功能电容的单位是法拉,标记为F. 常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等，换算关系是:1法拉(F)= 1000毫法(mF)= 1000000微法(μF) ，1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF).电容的功能可以简单的总结为“通交流、隔直流”.在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时等.4.2 公司内部电容的分类4.3电容的应用分类根据容量/电压的划分应用:图(1)5. 电容选型的一般要求5.1不选用极限和边缘规格不选用各分类电容器的极限规格,如电容器具体系列中的最大最小值的边缘规格. 5.2. 降额使用降额使用是提高电容器工作可靠性和寿命的重要手段。
参考《可靠性降额设计规范》,对最高额定环境工作温度，一般都在TAM-10以下. 直流工作电压在0.7倍的额定电压.6. 各类电容器的选型原则.6.1 MLCC电容6.1.1 MLCC介绍MLCC是多层陶瓷电容器的缩写（Multi-layer ceramic capacitors），它是由陶瓷和金属层堆叠而成.依JIS分类CLASS I：NPO 温度补偿型NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的MLCC,温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃,主要成分TiO2组成的。
