电路设计中的元件降额设计

　　3、Ⅲ级降额

　　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情况。这级降额可靠性增度效果最大，设计上也不会有什么困难。

　　四、降额设计应用举例

　　1、某电子设备用质量等级B2的硅NPN管（单）用于线性电路放大。已知此管使用在GF1环境中，使用公耗为0.28W，额定功率为0.8W，即电路中采用了降额设计，环境温度为40℃，外加电压（工作电压）是额定电压的60%，求工作失效率λр。

　　2、分析与比较

　　上例，如果不采用降额设计措施，或降额设计措施不够，则元器件的基本失效率就会增大。现假定使用功耗为0.72W，额定功率为0.8W，即S=0.72/0.8=0.9，外加电压是额定电压的100%，即S2=ⅤCE/ⅤCEO=1，求此管的工作失效率λрl。

　　不采取降额设计措施与采取降额措施的比较，根据以上计算，得：

　　λрl/λр=4.77/0.3608=13.2

　　就是说，上例不采取降额设计措施NPN管的工作失效率λр是采取降额设计措施NPN管工作失效率的13.2倍。因此，降额设计是很重要的，付出的代价小，而效果大，同时在电路设计中容易实现。

　　3、经验教训

　　某厂质量流量计的电源前期设计，未采用降额设计，其调整管仅按计算其功耗为0.8W（在常温20℃～25℃），选用额定功率为1W的晶体管。结果在调试时和在用户使用中发生故障频繁。分析其原因主要是该管额定功耗1W时的环境温度为25℃，而实际工作时该管处于的环境温度为60℃，此管此时实际最大功耗已达1W。经可靠性工程师分析和建议，选用同参数2W的晶体管，这时降额系数S≌0.5。因而产品的故障很快得到解决。

　　五、降额设计的要点

　　1、降低元器件在电路中所承受的应力（一般主要指温度应力及电应力）可以提高元器件的可靠性，但降额要适当，过低的应力有时会引起新的失效。降低应力可以提高可靠性，但会增加重量、体积、费用等因素，这都与设计参数有关，因而需要综合权蘅。降额不仅考虑电路的稳态工作情况，还要考虑到电路中可能出现的暂态过载及动态电应力。

　　2、电阻器和电位器的降额主要是功率降额。对于承受高压的情况还需电压降额。

　　3、电容器的降额主要是电压和功耗的降额，有时工作频率也要降额。

　　4、数字集成电路主要是对其负载降额，对其应用频率也要降额。

　　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、微波集成电路的降额主要是功率和频率的降额。