(整理)元器件降额使用参考

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：