元件降额参考
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元器件降额使用参考一、集成电路因为集成电路的复杂性和保密性,一般我们只能根据半导体结温来推断集成电路的可靠性了。
我们通常规定:1,最大工作电压,不超过额定电压80%2,最大输出电流,不超过额定电流75%3,结温,最大85摄氏度,或不超过额定最高结温的80%二、二极管二极管种类繁多,特性不一。
故而,有通用要求,也有特别要求:通用要求:长期反向电压<70%~90%×V RRM(最大可重复反向电压)最大峰值反向电压<90%×V RRM正向平均电流<70%~90%×额定值正向峰值电流<75%~85%×I FRM正向可重复峰值电流对于工作结温,不同的二极管要求略有区别:信号二极管< 85~150℃玻璃钝化二极管< 85~150℃整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(<1000V)<85~125℃整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(≥1000V)<85~115℃肖特基二极管< 85~115℃稳压二极管(<0.5W)<85~125℃稳压二极管(≥0.5W)<85~100℃T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
这是一个可供参考的经验值三、功率MOSV GS<85%×V GSmax(最大栅极驱动电压)I D_peak<80%×I D_M(最大漏极脉冲电流)V DS<80~90%×额定电压dV/dt<50%~90%×额定值结温<85℃~80%×T jmax(最大工作结温)T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
dcdc功率降额标准
DC/DC转换器的降额标准主要基于电压和电流应力。
在选择合适的降额系
数时,需要考虑多个因素,如温度、湿度、机械应力、热设计等。
在降额设计中,元器件的电应力包括电流应力及电压应力,元器件的降额设计能有效提高产品的可靠性。
降额系数一般为~倍。
例如输入电压为16~40V,采用的输入电容器的额
定电压为50V,且应具有倍的耐压能力。
输出电压为5V,采用的整流二极
管反向耐压为45V。
输出电压为10V,所选用的整流二极管的反向耐压为100V等等。
此外,电源模块热设计也是非常重要的,由于DC-DC电源模块为功率模块,产品又要在125℃下长期可靠工作,因此,热设计至关重要。
设计时可采用热分析软件及红外热像仪进行分析、设计、改进。
其具体技术措施如下:
1. 输入/输出滤波回路可采用可靠性较高的片状独石电容器来取代传统的钽
电容,以避免钽电容在高温下失效。
2. 尽量提高产品的效率。
可选用低功耗的元器件,变压器的合理化设计可有效减小产品的内部功耗,同时减少产品的温升。
以上内容仅供参考,具体的降额标准可能会根据不同的应用场景和设备要求而有所不同。
在选择降额系数时,建议咨询相关领域的专家或进行实验验证,以确保设备的可靠性和稳定性。
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。
元器件降额使用参考一、集成电路因为集成电路的复杂性和保密性,一般我们只能根据半导体结温来推断集成电路的可靠性了。
我们通常规定:1,最大工作电压,不超过额定电压80%2,最大输出电流,不超过额定电流75%3,结温,最大85摄氏度,或不超过额定最高结温的80%二、二极管二极管种类繁多,特性不一。
故而,有通用要求,也有特别要求:通用要求:长期反向电压<70%~90%×V RRM(最大可重复反向电压)最大峰值反向电压<90%×V RRM正向平均电流<70%~90%×额定值正向峰值电流<75%~85%×I FRM正向可重复峰值电流对于工作结温,不同的二极管要求略有区别:信号二极管< 85~150℃玻璃钝化二极管< 85~150℃整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(<1000V)<85~125℃整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(≥1000V)<85~115℃肖特基二极管< 85~115℃稳压二极管(<0.5W)<85~125℃稳压二极管(≥0.5W)<85~100℃T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
这是一个可供参考的经验值三、功率MOSV GS<85%×V GSmax(最大栅极驱动电压)I D_peak<80%×I D_M(最大漏极脉冲电流)V DS<80~90%×额定电压dV/dt<50%~90%×额定值结温<85℃~80%×T jmax(最大工作结温)T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
降额标准各器件-回复什么是降额标准?在电子领域中,降额标准是指电子器件在特定工作条件下性能损失的限制。
这些条件可能包括温度、电压、频率等。
降低性能是由于器件内部电学和物理过程的变化,可能导致信号传输的延迟或损失,功率耗散的增加,以及其他电学特性的改变。
降额标准的目的是确定一个安全的工作范围,以确保设备能够在指定的条件下稳定运行。
不同器件的降额标准不同类型的电子器件具有不同的降额标准。
以下是几种常见器件的降额标准的概述:1. 逻辑门和数字电路:逻辑门是数字电路的基本构建块,用于处理和传输数字信号。
在逻辑门中,主要考虑的降额标准是噪声容差、输入电压和时钟频率。
噪声容差是指电路能够在特定噪声水平下正确工作的能力。
输入电压是指电路能够接受的最大和最小输入电压范围。
时钟频率是指电路能够处理和传输的最高频率。
2. 模拟电路和运放:模拟电路用于处理和传输连续信号,如声音和图像。
运放是模拟电路中常用的增益控制器。
在模拟电路和运放中,主要考虑的降额标准是频率响应、增益误差和失真。
频率响应是指电路能够处理的频率范围。
增益误差是指输出信号与输入信号之间的增益差异。
失真是指输出信号与输入信号之间存在的非线性形变。
3. 存储器和内存:存储器用于存储和检索数据。
常见的存储器类型包括闪存、DRAM和SRAM。
在存储器和内存中,主要考虑的降额标准是可靠性、存储容量和访问速度。
可靠性是指存储器能够持续工作并保持数据完整性的能力。
存储容量是指存储器能够存储的数据量。
访问速度是指存储器能够读取和写入数据的速度。
4. 传感器和执行器:传感器用于测量环境参数,如温度、压力和湿度。
执行器用于执行特定的操作,如电机和阀门。
在传感器和执行器中,主要考虑的降额标准是灵敏度、精度和响应时间。
灵敏度是指传感器能够检测到的最小信号强度。
精度是指传感器或执行器的测量或执行准确性。
响应时间是指传感器或执行器对输入信号的快速响应能力。
总结降额标准是电子器件在特定工作条件下性能损失的限制。
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。
在电子产品设计阶段,避免器件功能应用缺陷、测试、降额是提升可靠性的三个基础手段。
第三个的降额是本文描述的主题。
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。
器件同理。
降额设计有两大问题,一是分级,二是选择降额的参数。
降额分三个等级,Ι级降额最大,适用于故障危及安全、导致任务失败和造成重大经济损失的情况;II级降额居中,适用于故障使任务降级和增加不合理的维修费用;III级降额最小,适用于故障对任务完成影响很小和少量的维修。
降额考虑的主要因素是电应力和温度,电应力我们考虑得多,温度也经常被考虑到,但隐性温度条件常被忽视,比如环境温度是40℃,机箱内散热不好温度肯定会上升,设备周边如果有设备,工作时也会发热,也会导致温度上升,这部分就是隐性温度条件,也是不能不考虑降额的参考条件。
(见文末的备注1案例)降额等级的分类为系统设计和设计管理提供了思路,在项目设计开始,对系统整机的降额系数、各部分组成,确定出适宜的降额等级,然后根据相关标准查找对应的降额系数,因为有些特定行业的设计要求有其特殊要求,可以根据专标要求确定,如果没有专门要求的,推荐参考《GJB/Z 35-93元器件降额准则》标准,关键部件、易坏部件的降额系数一定要给出一个明确的参考值来。
(见文末的备注2:降额系数的确定),特别注意电容的降额曲线和运放的降额曲线不一样,注意分析其含义。
降额的参数要选取一般是电应力和热应力,对机械件还有力矩等,应力大小直接影响失效率的高低,而且不一定就只是主要性能指标才需要降额,要结合使用条件环境进行分析,确定哪个指标是受应力条件影响大的。
比如220V输入端的对地电容,耐压是一个降额的指标,另一个与安全有关的漏电流指标也很有必要考虑进去。
元器件降额准则一览表
二、晶体、晶振
对于大多数晶体而言,推荐的供电电源是不能进行降额的,因为这样可能会达不到其额定功率。
要参考正确的器件规格或制造商的资料。
对于工作温度,要保证晶体在最高的温度和最低的温度限制范围之内,这样才能保证得到正确的额定频率值。
最高工作温度需小于器件最高允许工作温度10度以上。
最低工作温度需大于器件最低允许工作温度10度以上。
对于恒温晶振,只需考虑机箱内晶振周围的空气温度小于晶振运行的最高工作环境温度10度,最低工作温度高10度。
*商业等级微电路的主要降额因素是温度。
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。
修订记录目录修订记录 (1)1、目的 (3)2、范围 (3)3、组织与权责 (3)3.1、设计工程 (3)3.2、验证工程 (3)3.3、零件工程 (3)4、名词解释 (3)4.1、降额 (3)4.2、最大额定值 (3)4.3、应力 (3)4.4、应力比率 (3)5、降额标准 (4)5.1、电阻器降额使用规范 (4)5.2、保险丝使用规范 (4)5.3、整流管降额使用规范 (5)5.3.1、信号/开关, 普通型二极体 (5)5.3.2、桥整 (5)5.3.3、肖特基二极体 (5)5.3.4、稳压二极管 (5)5.4 晶体管降额使用规范 (6)5.4.1、晶体管(双极,普通) (6)5.4.2、晶体管(功率) (6)5.4.3、MOSFET(Small Signal) (6)5.4.4、MOSFET(Power) (6)5.4.5、晶闸管, 可控硅 (7)5.5、电容降额使用规范 (7)5.6、光电耦合器 (8)5.7、微电路IC降额使用规范 (8)5.7、变压器和电感降额使用规范 (8)6、SAGEMCOM Component derating: (8)7、参考文件 (9)8、附录 (9)1、目的通过执行降额标准等效补偿零件关键特性参数降低来自于零件和生产变异造成的品质冲击而导致的不良率,改善产品设计可靠性提高产品运行余量从而达成稳定的设计目标要求。
2、范围冠德科技有限公司SPS研发部。
3、组织与权责3.1、设计工程设计开发之前,设计工程人员需要了解熟悉零件应用和零件降额使用标准。
开发设计调试过程中设计工程人员有责任量测零件实际工作中的承受应力,如果检测结果达不到相应的零件降额要求,设计人员有责任研究分析根本原因并妥善解决。
如果没有成本效率(包括品质改善)可以实现,设计人员有责任提供与条款存在异议部分并提供报告做相应解释。
3.2、验证工程验证工程人员有责任参与降额标准的应用说明并与相关人员作答,并担当该文件的维护工作。
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。
一、集成电路
因为集成电路的复杂性和保密性,一般我们只能根据半导体结温来推断集成电路的可靠性了。
我们通常规定:
1,最大工作电压,不超过额定电压80%
2,最大输出电流,不超过额定电流75%
3,结温,最大85摄氏度,或不超过额定最高结温的80%
二、二极管
二极管种类繁多,特性不一。
故而,有通用要求,也有特别要求:
通用要求:
长期反向电压<70%~90%×V RRM(最大可重复反向电压)
最大峰值反向电压<90%×V RRM
正向平均电流<70%~90%×额定值
正向峰值电流<75%~85%×I FRM正向可重复峰值电流
对于工作结温,不同的二极管要求略有区别:
信号二极管< 85~150℃
玻璃钝化二极管< 85~150℃
整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(<1000V)<85~125℃
整流二极管和快恢复、超快恢复二极管(≥1000V)<85~115℃
肖特基二极管< 85~115℃
稳压二极管(<0.5W)<85~125℃
稳压二极管(≥0.5W)<85~100℃
T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
这是一个可供参考的经验值。
这里很多指标给的是个范围,因为不同的可靠性要求和成本之间有矛盾。
所以给出一个相对比较注重可靠性的和一个比较注重成本的两个值供参考。
下面同理
三、功率MOS
V GS<85%×V GSmax(最大栅极驱动电压)
I D_peak<80%×I D_M(最大漏极脉冲电流)
V DS<80~90%×额定电压
dV/dt<50%~90%×额定值
结温<85℃~80%×T jmax(最大工作结温)
T case(外壳温度)≤0.8×T jmax-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
这是一个可供参考的经验值。
四,三极管
所有的电压指标都要限制在85%的额定值之下
功率损耗不超过70%~90%额定值
IC必须在RBSOA(反偏安全工作区)与FBSOA(正偏安全工作区)范围内降额30%(就是额定的70%)
结温不超过85~125℃
Tcase(外壳温度)≤0.75×T jma x-2×θjc×P,2×θjc×P<15℃,θjc是从结到壳的热阻,P是功率损耗。
这是一个可供参考的经验值。
五,电解电容
铝电解电容是开关电源中一个非常重要的元件。
而很多开关电源的故障率偏高,都是因为对铝电解的使用不当造成的。
由于铝电解的重要性,我们对他的研究比较多,因而制定出来的规则也比较多。
1,V dc+V ripple<90%×额定电压
2,在电容体之下,PCB正面,尽量不要有地线之外的其他走线。
3,纹波电流,这个问题比较复杂,因为开关电源中,纹波电流的频谱是非常丰富的,所以必须把纹波电流折算一下:
频率因子,供应商应该可以提供的。
纹波电流必须保证在供应商的额定值的70%~90%之内。
4,电解电容的初始容量要保证20%的裕量。
同时,要保证额外的20%的容量裕量,以应对寿命快到时的容量衰减。
5,电解电容的寿命温度加速因子为2每10℃,也就是说,温度每升高10度,寿命减半。
6,壳温T case受限于设计寿命。
7,自温升<5℃,所谓自温升,是指电容实际工作时,完全因为自身发热导致的温升。
六,瓷片电容
工作电压<60%~90%×额定电压
表面温度<105℃
自温升<15℃或由规格书定义,以低的为准。
七,薄膜电容
1,在开关电源中,不要使用聚苯乙烯电容,因为聚苯乙烯电容耐热比较差。
2,表面温度<85℃,超过85℃耐压按照下图降额使用。
此处的电压指的是直流电压叠加交流峰值电压。
3,聚酯电容自温升<8℃或由规格书定义,以低的为准
4,聚丙烯电容自温升<5℃或由规格书定义,以低的为准
5,薄膜电容的使用寿命取决于电压值和电压脉冲的上升速率。
允许的脉冲数量和电压值以及脉冲斜率的关系,如下式:
其中:
N pulse为脉冲总数
V r,max最大额定直流电压
V applied实际使用峰峰值电压
(dv/dt)max最大额定脉冲斜率
(dv/dt)applied实际使用脉冲斜率
八,电阻
电阻可以分为三大类:固定线性电阻、固定非线性电阻、可变电阻
固定线性电阻包括:碳膜、金属膜、金属氧化膜、金属釉、碳质等电阻和绕线电阻。
固定非线性电阻包括:NTC、PTC
电阻的可靠性主要取决于电阻的温度,而温度则是环境温度和自身功率损耗产生热量后叠加的效果。
功率和电压都对电阻的选择与使用产生限制:
从图中可以知道,对于阻值低于临界阻值的电阻,使用是受功率限制,而对于高于临界阻值的电阻,使用上是受耐压的限制。
对于单个脉冲的功率限制,取决于脉冲的形状。
同时脉冲的峰值电压必须不能超过额定限制。
电阻的降额使用规则:
1,在有瞬间高压脉冲的电路中使用金属釉电阻
2,在有大的冲击电流的场合使用绕线电阻
3,连续功率<50%×额定功率
4,不要使用>1MΩ的碳膜电阻,因为长期稳定性太差
5,高阻值长期稳定性好的电阻应采用金属釉电阻
6,在热冲击试验后,电阻的阻值必须在±5%的额定范围内
7,可熔断电阻,比如保险丝电阻,不要靠PCB太近,以免PCB过热
8,尽量不要将矩形的贴片电阻用在ESD保护电路,因为矩形的尖角容易放电
9,在电压、电流采样时,如果用贴片电阻,尽量使用尺寸在1206以上的。
10,耐压的降额使用:
对于碳膜、金属膜、金属氧化膜电阻:
R>100K时,V RMS<50%×额定最大连续工作电压
R≤100K时,V RMS<90%×额定最大连续工作电压或90%×(P×R)0.5,以低的为准。
对于碳质电阻、金属釉电阻和绕线电阻:
V RMS<90%×额定最大连续工作电压或90%×(P×R)0.5,以低的为准。
11,电路中有冲击电流的时候的瞬时功率可以按照下面的经验公式计算:
P=I2×R×t/4,其中,t是电流跌落到最大值38%时的时间。
九,磁性元件
磁性元件中,线对线之间的最大电压不能超过下表:
将AWG线规可以按照此式转换为mm单位线径:d=25.4×0.005×92((36-AWG)/39)
漆包线的使用寿命加速因子约为2.5每10℃。
线包的温度降额规定:
CLASS B:95℃~110℃ 注:额定温度是130℃
CLASS F:110℃~125℃ 注:额定温度是155℃
CLASS H:125℃~150℃ 注:额定温度是180℃
磁芯的降额规定:
B max<80%×B sat 在任何条件下。
B sat是磁芯的饱和磁感应强度
T CORE<70%×T curie-10℃ T curie是磁芯居里点温度
十,金属氧化物压敏电阻MOV
T case ≤85℃,在任何条件下
具体选型推荐为:
AC120V/127V 选用150V rms
AC220V 选用275V rms(此项尚存争议)
AC277V 选用320V rms
AC347V 选用420V rms
十一,印刷电路板
PCB材料和最高可用表面温度如下:
FR2 75℃
FR3 90℃
FR4 125℃
CEM1 125℃
CEM3 125℃
此外,有以下一些规则:
可以使用过孔帮助散热
每个过孔流过电流不超过2A
布线之间的间距与电压的关系参考UL935
FR1的导热率是FR4的两倍,但FR1不适合做双面板
十二,保险丝
对保险丝的降额使用,是对电路保护可靠性和保险丝使用寿命之间的妥协。
降额使用保险丝,并不能直接带来产品可靠性的提升。
环境温度和电流是影响保险丝寿命的主要因素。
在25℃下,保险丝的电流应该降额25%使用。
在环境温度升高时,慢熔断的保险丝,要按照0.5%/℃来增加降额。
而快融断保险丝则按照0.1%/℃来增加降额。
十三,光耦
最大工作电压<70%~90%×额定电压
最大工作电流<25%~90%×额定电流
电流传输比,按照产品寿命时间,保留20%裕量
结温<85℃~100℃。