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电子产品的降额设计

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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/Z35-93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。

1、降额要考虑电路稳态工作、暂态过载、动态电应力几种条件下的应力;

2、电阻类主要是功率降额，对高压应用环境还需电压降额;

3、电容类主要是电压和功耗降额，有时考虑工作频率降额;

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4、数字IC对其负载、应用频率降额;

5、线性与混合集成电路的降额主要是工作电流或工作电压的降额;

6、微波IC主要是功率和频率的降额;

7、晶体管是工作电流、工作电压、功耗、频率的降额;

8、普通二极管频率降额、开关二极管的工作峰值反向电压，变容二极管的

击穿电压、可控硅的工作浪涌电流及正向工作电流降额;

9、继电器触点电流的降额，按容性负载、电感性负载及电阻性负载等不同

负载性质做出不同比例的降额。对容性负载要按电路接通时峰值电流进行降额;

10、电连接器的降额主要是工作电流的降额，其次是工作电压的降额。降

额程度根据触件间隙大小及直流和交流电源而定;

11、开关的降额主要是开关功率和触点电流的降额。

12、电缆和导线是电流降额。高压电路的电缆和导线是工作电压的降额;

13、晶体是驱动电压降额(保证功率前提下);

但也有两个注意事项，不是降额越多越好，各类元器件均有一个最佳降额

范围，在此内应力变化对其故障率影响较大，较小的投入即可见到较大的

可靠性收益，再继续降额，可靠性的提高很微小没必要。就像文章开头的例子，

能背100斤的人，背个3、5斤和背20、30斤是没啥区别的，背得少效率会很

低，而且慢慢能力会退化，突然的大应力来一下的时候，反而抗应力能力不强。

大功率晶体管在小电流下，大大降低放大系数参数稳定性会降低。

也不是什么指标都允许降额，继电器的线包电流不仅不能降低，反而应在

额定值之上，