功放器件降额设计规范培训讲解

2、降额设计的目的：
通过限制元器件所承受的应力，使元器件在低于额定值情况下工作，降 低元器件失效率，提高使用可靠性； 若元器件一直工作在额定应力值下，其性能退化速率较快，因此降额使 用有利于延缓和减小性能退化； 使得设计wk.baidu.com有一定安全余量，提高系统的可靠性。
一、器件可靠性降额的概念
器件可靠性降额的概念
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
电阻器 降额主要应力参数是热点温度(功耗温度和环境温度)； 电压高会影响电阻体失效； 金属膜电阻器和线绕电阻器在低气压条件下工作，要作进一步降额； 合成型电阻器在潮湿环境下使用不宜过度降额，否则潮气不能挥发将可 能使电阻器变质失效；
主要降额参数是功率和环境温度。
4、各类电子元器件都有最佳的降额范围（参见GJB/Z35），在此范围内工作应力 的变化对其失效率有明显的影响，在设计上也较容易实现，且不会在设备体积、 重量方面付出过大代价。 5、元器件的降额量值允许做适量调整，但对关键元器件要保证规定的降额量值。
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
6、降额设计注意事项： 不能过度降额：过度的降额会使效益下降，系统(设备)重量、体积和成本增
性增长有明显作用的范围内，它比Ⅰ级降额易于实现。
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。
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
1、修改电路设计（裕度设计、热设计）→→使元器件所承受的应力降低 →→需要整体考虑、综合权衡； 恰当地选用元器件品种、规格→→使得所选元器件的额定值高于工作中 要承受的应力→→需要考虑费用、尺寸、重量的约束。 2、根据可靠性预计手册的计算公式 λ p=λ b *π Q *π T *π E
0402
0603 0805
1005
1608 2012
1/16
1/10 1/8
50
50 150 -55～ +155
1206
1210
3216
3225
1/4
1/4
200
200 -55～ +125
三、功放关键器件降额设计要求
一、器件可靠性降额的概念
降额因子与应力比关系：
上述各类元器件的关键降额参数，可以用作可靠性预计中元器件应力分析
法的应力比参数； 降额因子的选取有一个最佳范围，一般应力比0.5～0.9。这个范围内，基
本失效率下降很多，但是一旦超出这个范围，元器件失效率的下降很小；
随降额因子的变化，元器件失效率相应变化。当降额因子从0.9变化到变 化到0.1时，基本失效率是连续下降的。对于相同应力比S，工作环境温度的下 降也可以使基本失效率降下来。
二、器件的关键降额参数
关键降额参数：
元器件类别 降额参数
模拟IC
放大器、比较器、 电源电压、输入电压、输出电流、功率、最 模拟开关 高结温 电压调整器 电源电压、输入电压、输入输出电压差、输 出电流、功率、最高结温
数字IC
双极型 MOS型
晶体管
频率、输出电流、最高结温 电源电压、输出电流、频率、最高结温
功放器件降额设计规范
目录
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器件可靠性降额的概念
降额设计的相关规范
器件分类降额设计准则
降额设计注意事项
一、器件可靠性降额的概念
器件可靠性降额的概念
1、电子产品的降额设计：
就是使元器件或设备在使用中所承受的应力（电、热、和机械应力等） 低 用中所承受的应力（电、热、和机械应力等）低于其额定值的方法。
式中各个参数含义如下：
失效数/1000000小时
λ р ----- 失效率。指元器件在实际运用状态下工作时的失效率，也称为现场失效率。
λb ----- 基本失效率；指元器件在额定条件下工作时的失效率，也称为额定失效率或通用失效率。 π Q ----- 质量系数； π T ----- 温度应力系数；π T=exp{-1925[1/（TJunction+273）-1/298]} π E ----- 环境系数。
一、器件可靠性降额的概念
降额设计的基本方法：
3、降额设计的工作内容： 是要确定设备元器件应采用的降额等级、降额参数和降额因子。 降额等级表示设备中元器件降额的不同范围； 降额参数是指设备中影响元器件失效率的元器件应力参数和环境应力参数；
降额因子(降额系数)是指元器件工作应力与额定应力之比，一般用符号S来表示。
三、功放关键器件降额设计要求
关键器件参数降额要求：
电阻器
封装
英制 (inch) 01005 0201 公制 (mm) 0402 0603
贴片电阻的封装与功率、电压关系如下表： 额定功率(W)@ 70°C
常规功率系列 1/32 1/20
最高工作电 压(V) 15 25
工作温度 (°C) -55～ +125
加，有时还会使某些元器件重量、体积和成本增加，有时还会使某些元器件工作 不正常。如大功率晶体管在小电流下，会大大降低放大系数且参数稳定性降低。 不能采用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题； 不能不降额设计：由于采用了高质量等级的元器件，而不进行降额设计；
不应将相关标准所推荐的降额量值绝对化，降额是多方面因素综合分析的结果。
反向电压、功率、最高结温
二、器件的关键降额参数
关键降额参数：
元器件类别
LDMOS管
降额参数
栅源电压、电流、最高结温(陶瓷)、最高结温 (塑封)
二极管
电阻器、电位器 电容 器 电感 电连接器 声表滤波器 隔离器 开关电源模块
反向电压、电流、功率、最高结温
功率 陶瓷、铝电解、 直流工作电压、环境温度 钽电解 工作温度、工作电流 工作电压(DC或AC)、工作电流、温度 输入功率 正向功率、反射功率 输出电流、壳温
3、降额等级要求：
Ⅰ级降额 ：Ⅰ级是最大的降额，适用于设备故障将会危及安全，导致任务失败 和造成严重经济损失情况时的降额设计。它是保证设备可靠性所必须的最大降 额。若采用比它还大的降额，不但设备的可靠性不会再增长多少，而且设计上 是难以接受的。 Ⅱ级降额：Ⅱ级降额是中等降额，适用于设备故障将会使工作任务降级和发生 不合理的维修费用情况的设备设计。这级降额仍在降低工作应力可对设备可靠