電路設(shè)計(jì)中的元件降額設(shè)計(jì)

　　3、Ⅲ級(jí)降額

　?、蠹?jí)降額是最小的降額，適用于設(shè)備故障只對(duì)任務(wù)完成有小的影響和可經(jīng)濟(jì)的修復(fù)設(shè)備的情況。這級(jí)降額可靠性增度效果最大，設(shè)計(jì)上也不會(huì)有什么困難。

　　四、降額設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例

　　1、某電子設(shè)備用質(zhì)量等級(jí)B2的硅NPN管（單）用于線性電路放大。已知此管使用在GF1環(huán)境中，使用公耗為0.28W，額定功率為0.8W，即電路中采用了降額設(shè)計(jì)，環(huán)境溫度為40℃，外加電壓（工作電壓）是額定電壓的60%，求工作失效率λр。

　　2、分析與比較

　　上例，如果不采用降額設(shè)計(jì)措施，或降額設(shè)計(jì)措施不夠，則元器件的基本失效率就會(huì)增大?，F(xiàn)假定使用功耗為0.72W，額定功率為0.8W，即S=0.72/0.8=0.9，外加電壓是額定電壓的100%，即S2=ⅤCE/ⅤCEO=1，求此管的工作失效率λрl。

　　不采取降額設(shè)計(jì)措施與采取降額措施的比較，根據(jù)以上計(jì)算，得：

　　λрl/λр=4.77/0.3608=13.2

　　就是說，上例不采取降額設(shè)計(jì)措施NPN管的工作失效率λр是采取降額設(shè)計(jì)措施NPN管工作失效率的13.2倍。因此，降額設(shè)計(jì)是很重要的，付出的代價(jià)小，而效果大，同時(shí)在電路設(shè)計(jì)中容易實(shí)現(xiàn)。

　　3、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

　　某廠質(zhì)量流量計(jì)的電源前期設(shè)計(jì)，未采用降額設(shè)計(jì)，其調(diào)整管僅按計(jì)算其功耗為0.8W（在常溫20℃～25℃），選用額定功率為1W的晶體管。結(jié)果在調(diào)試時(shí)和在用戶使用中發(fā)生故障頻繁。分析其原因主要是該管額定功耗1W時(shí)的環(huán)境溫度為25℃，而實(shí)際工作時(shí)該管處于的環(huán)境溫度為60℃，此管此時(shí)實(shí)際最大功耗已達(dá)1W。經(jīng)可靠性工程師分析和建議，選用同參數(shù)2W的晶體管，這時(shí)降額系數(shù)S≌0.5。因而產(chǎn)品的故障很快得到解決。

　　五、降額設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

　　1、降低元器件在電路中所承受的應(yīng)力（一般主要指溫度應(yīng)力及電應(yīng)力）可以提高元器件的可靠性，但降額要適當(dāng)，過低的應(yīng)力有時(shí)會(huì)引起新的失效。降低應(yīng)力可以提高可靠性，但會(huì)增加重量、體積、費(fèi)用等因素，這都與設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，因而需要綜合權(quán)蘅。降額不僅考慮電路的穩(wěn)態(tài)工作情況，還要考慮到電路中可能出現(xiàn)的暫態(tài)過載及動(dòng)態(tài)電應(yīng)力。

　　2、電阻器和電位器的降額主要是功率降額。對(duì)于承受高壓的情況還需電壓降額。

　　3、電容器的降額主要是電壓和功耗的降額，有時(shí)工作頻率也要降額。

　　4、數(shù)字集成電路主要是對(duì)其負(fù)載降額，對(duì)其應(yīng)用頻率也要降額。

　　5、線性與混合集成電路的降額主要是工作電流或工作電壓的降額。

　　6、微波集成電路的降額主要是功率和頻率的降額。