電路設計中的元件降額設計

　　3、Ⅲ級降額

　　Ⅲ級降額是最小的降額，適用于設備故障只對任務完成有小的影響和可經濟的修復設備的情況。這級降額可靠性增度效果最大，設計上也不會有什么困難。

　　四、降額設計應用舉例

　　1、某電子設備用質量等級B2的硅NPN管（單）用于線性電路放大。已知此管使用在GF1環境中，使用公耗為0.28W，額定功率為0.8W，即電路中采用了降額設計，環境溫度為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，如果不采用降額設計措施，或降額設計措施不夠，則元器件的基本失效率就會增大。現假定使用功耗為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。

　　不采取降額設計措施與采取降額措施的比較，根據以上計算，得：

　　λрl/λр=4.77/0.3608=13.2

　　就是說，上例不采取降額設計措施NPN管的工作失效率λр是采取降額設計措施NPN管工作失效率的13.2倍。因此，降額設計是很重要的，付出的代價小，而效果大，同時在電路設計中容易實現。

　　3、經驗教訓

　　某廠質量流量計的電源前期設計，未采用降額設計，其調整管僅按計算其功耗為0.8W（在常溫20℃～25℃），選用額定功率為1W的晶體管。結果在調試時和在用戶使用中發生故障頻繁。分析其原因主要是該管額定功耗1W時的環境溫度為25℃，而實際工作時該管處于的環境溫度為60℃，此管此時實際最大功耗已達1W。經可靠性工程師分析和建議，選用同參數2W的晶體管，這時降額系數S≌0.5。因而產品的故障很快得到解決。

　　五、降額設計的要點

　　1、降低元器件在電路中所承受的應力（一般主要指溫度應力及電應力）可以提高元器件的可靠性，但降額要適當，過低的應力有時會引起新的失效。降低應力可以提高可靠性，但會增加重量、體積、費用等因素，這都與設計參數有關，因而需要綜合權蘅。降額不僅考慮電路的穩態工作情況，還要考慮到電路中可能出現的暫態過載及動態電應力。

　　2、電阻器和電位器的降額主要是功率降額。對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，有時工作頻率也要降額。

　　4、數字集成電路主要是對其負載降額，對其應用頻率也要降額。

　　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。