元器件降额设计

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（λь）：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（λр）：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λр﹥λь λр ＝λьΠπī4、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。

三、降额等级在最佳降额范围内，一般又分3个降额等级：1、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。

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。

电路设计元器件降额标准1、晶体管/MOSFET：反向电压：0.7 0.8MOSFET栅源电压：0.6 0.7三极管集电极、发射机电压：0.7 0.8三极管集电极电流：0.7 0.8正反向电流：0.7 0.8温湿度0.7 0.82、二极管正向电压：10%稳定电压（稳压二极管）：反向漏电流+200%恢复开关时间+20%反向电压0.7 0.8电流0.7 0.8功率0.65浪涌电压、电流0.7 0.8温湿度0.7 0.83、断路器熔断电流：0.75 0.9 阻/容性负载0.4 0.5 感性负载0.2 0.35 电机温度：Tmax-204、保险丝电流>0.5A 0.45～0.5电流<0.5A 0.2~0.4环境温度超过25度时，按0.005/oC增加降额5、可控硅，闸流管控制极正向压降10%漏电流+200%开关时间+20%其它指标同二极管6、光电器件指标同二极管7、电阻/电阻网络电压0.75功率0.6 0.7封装2512 2010 1206 0805 0603 0402 0201 功率 1 1/2 1/4,1/8 1/10 1/16 1/16 1/32最大电压200 200 200 100 50 50类型片式金属氧化膜水泥电阻功率1/4 1W/2W/5W 5W及以上8、绕线电阻电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型9、热敏电阻电压：电源电压80%功率：0.5 0.5温度：TMax-1510、压敏电阻电压：0.75功率：0.6 0.7不靠近发热可燃器件，离开其它器件3mm11、非绕线电位器电压0.75功率0.45 0.6 精密型0.6 0.7 功率型12、电容器固定纸、塑料薄膜电容/玻璃铀/固定云母/固定陶瓷/ 电流、电压0.6 0.7温度Tmax-10铝电解电压、电流0.6 0.7钽电解电压、电流0.5 0.7温度Tmax-20钽固体电解电压电流0.8 0.9 20V以下0.7 0.8 25V以上温度Tmax-20可变电容器电流、电压0.5浪涌电流电压0.6 0.7温度Tmax-1013、电感热点温度Tmax-10~25 Tmax-15~0工作电流0.6～0.7瞬态电压电流0.9介质耐压0.5～0.6电压0.714、磁珠工作电流0.6～0.7瞬态电压0.915、继电器<100mW不降额电阻负载：0.75～0.90电容负载（最大浪涌电流）：0.75～0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝0.5 0.7 水印继电器（VA）线圈释放电压0.9最小～1.1最大温度额定-20振动额定60%16、开关<100mW不降额电阻负载：0.75～0.90电容负载（最大浪涌电流）：0.75～0.90电感负载0.75 0.9 电感额定电流0.4 0.75 电阻额定电流电机负载0.75 0.9 电感额定电流0.2 0.75 电阻额定电流0.1 0.3 灯丝触点额定电压0.5 0.7功率0.5 0.717、电连接器电压0.7 0.8电流0.7 0.85温度Tmax-25 Tmax-2018、晶体温度：最低+10，最高-1019、光学器件光纤光源：峰值输出功率0.5峰值电流0.5结温设法降低光纤：温度：低温+20，高温-20张力：光纤20%拉力，光缆50%拉升值弯曲半径：最小允许值200%光纤连接器：温度：Tmax-25 Tmax-20。

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。

页码第1/9页目录1 目的 (2)2 适用范围 (2)3 引用标准 (2)4 质量等级及工作状态定义 (2)4.1 质量等级 (2)4.2 工作状态 (2)5 各类器件降额度要求 (3)5.1 集成电路 (2)5.2 分立半导体器件 (4)5.3 固定电阻器、保险丝、热敏电阻 (5)5.4 电位器 (5)5.5 电容器 (6)5.6 磁性器件 (7)5.7 机电元件 (8)5.8 连接器、电缆 (8)5.9 风扇、PCB (9)6 应用说明 (9)6.1 半导体器件结温Tj 确定 (9)表目录表1 集成电路降额表 (3)表2 分立半导体降额表 (4)表3 固定电阻降额表 (5)表4 电位器降额表 (5)表5 电容器降额表 (6)表6 磁性器件降额表 (7)表7 机电元件降额表 (8)表8 连接器及电缆降额表 (8)图目录图1 电源工作状态示意图 (2)修订次修订内容修订日期制定审核核准A/0 初次发布2010-5-13陈超A/1 更新优化2011-5-17页码第2/9页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 引用标准GJB/Z35-93 元器件降额准则4 质量等级及工作状态定义4.1 质量等级A：免费维护期（保修期）为大于3 年。

B：免费维护期（保修期）为小于等于3 年。

注：默认情况下，本公司的ＬＥＤ电源质量等级为Ａ级，消费类电源质量等级为B级，特别地，当客户有要求时，按客户的要求执行。

4.2 工作状态图1 电源工作状态示意图状态I：如图中的阴影部分，为电源的正常工作区，绝大部分时间电源工作在此区域，因此在此状态下，器件的降额使用更加严格。

工作在状态 I 的电源满足如下条件：（a）按操作手册或目录使用或安装。

（b）在输出额定电压变化范围内，输出功率在额定最小值到最大值间。

（c）输入在规定的电压和频率范围内。

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。

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。

元器件降额设计方法培训需求元器件降额设计方法是现代电子产品设计中的重要环节，通过合理选择和设计元器件，可以降低产品成本，提高产品性能和可靠性。

为了帮助工程师们更好地掌握元器件降额设计方法，提高电子产品设计水平，我们计划开展一场专门的培训。

培训目标：本次培训的主要目标是使参与者能够掌握元器件降额设计的基本原理和方法，了解常用的元器件降额技术，并能够应用于实际的电子产品设计中。

具体包括以下几个方面的内容：一、元器件降额的概念和背景1.1 元器件降额的定义和意义1.2 元器件降额在电子产品设计中的应用二、元器件参数的选择和优化2.1 元器件参数的选择原则2.2 元器件参数的优化方法2.3 元器件参数优化的实例分析三、元器件的替代和替代方案的评估3.1 元器件替代的原则和方法3.2 替代方案的评估指标和方法3.3 替代方案的实例分析四、元器件的寿命和可靠性设计4.1 元器件寿命和可靠性的概念和评估方法4.2 元器件寿命和可靠性设计的原则和方法4.3 元器件寿命和可靠性设计的实例分析五、元器件的质量控制和可追溯性5.1 元器件质量控制的重要性和方法5.2 元器件可追溯性的意义和方法5.3 元器件质量控制和可追溯性的实例分析六、元器件降额设计的案例分析和实践6.1 元器件降额设计的案例分析6.2 元器件降额设计的实践操作通过以上培训内容的学习，参与者将能够全面了解元器件降额设计的原理和方法，掌握元器件参数选择和优化、替代方案评估、寿命和可靠性设计、质量控制和可追溯性等关键技术，能够在实际的电子产品设计中灵活运用，提高产品的性能和可靠性，降低产品的成本。

培训方式和时间：本次培训采用线下面授的方式进行，预计培训时间为2天。

培训内容包括理论讲解、案例分析和实践操作等环节，通过理论与实践相结合的方式，使参与者能够更好地理解和掌握元器件降额设计的方法和技巧。

培训对象和要求：本次培训主要面向从事电子产品设计和制造的工程师、技术人员等相关人员，要求参与者具备一定的电子产品设计和制造经验，熟悉常用的电子元器件和设计工具，对元器件降额设计有一定的了解和实践经验。

元器件温度降额标准元器件温度降额标准是指在电子设备中使用的元器件在超出额定温度时，其性能和可靠性会受到影响，因此需要降低其工作负荷或工作温度以避免过热和潜在的损坏。

本文将详细介绍元器件温度降额标准的相关概念、原因、方法和实践。

一、元器件温度降额标准的概念元器件温度降额标准是指在电子设备中使用的元器件在超出额定温度时，为避免过热和潜在的损坏，需要降低其工作负荷或工作温度的标准。

电子设备中的元器件都有其各自的工作温度范围，当环境温度或工作温度超出其额定范围时，元器件的性能和可靠性会受到影响。

因此，为了确保电子设备的稳定性和可靠性，需要对元器件进行温度降额管理。

二、元器件温度降额的原因元器件温度降额的主要原因是过热对元器件性能和可靠性的影响。

过热会导致元器件的电气性能下降，如电阻、电容、电感等电子元件的电气性能会受到影响。

此外，过热还会导致元器件的结构和机械性能发生变化，如塑料件变形、金属件热膨胀等。

这些变化会影响元器件的寿命和可靠性，甚至会导致元器件的损坏。

因此，需要对元器件进行温度降额管理，以确保电子设备的稳定性和可靠性。

三、元器件温度降额的方法1.自然散热自然散热是指利用空气对流将热量散失的方法。

这种方法适用于中低功率的电子设备，如个人电脑、服务器等。

自然散热的关键是合理设计散热片和风道，提高散热效率。

2.强制风冷强制风冷是指利用风扇等设备强制空气流动进行散热的方法。

这种方法适用于高功率电子设备，如通信基站、大型服务器等。

强制风冷的关键是选择合适的风扇和设计合理的风道，确保空气流动畅通。

3.液冷液冷是指利用液体循环进行散热的方法。

这种方法适用于极高功率电子设备，如超级计算机、大型激光器等。

液冷的关键是选择合适的冷却液和设计合理的冷却系统，确保液体流动畅通且不发生泄漏。

四、元器件温度降额的实践在电子设备的设计和生产过程中，需要对元器件进行温度降额管理。

具体实践包括以下几个方面：1.选择合适的元器件在选择电子设备中的元器件时，需要考虑其工作温度范围和额定温度。