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1、 器件应力降额及关键用法规范 器件应力降额及关键用法规范 第一部分 总则 3 1 前言 3 2 目的 3 3 适用范围 3 4 关键词 3 5 引用 参考标准或资料 4 6 产品典型工作区 短时稳态工作区 极限瞬态工作区定义 4 7 偏离降额的说明 7 第二部分 应力降额及关键用法规范内容 8 第一章 低压电器类器件 9 1 1 接触器降额与关键用法规范 9 1 2 低压断路器降额与关键用法规范 14 1 3 刀开关降额与关键用法规范 20 1 4 电源小开关降额及关键用法规范 23 1 5 信号小开关降额及关键用法规范 25 1 6 熔断器降额及关键用法规范 27 1 7 电连接器降额及关键
2、用法规范 31 1 8 风扇降额及关键用法规范 34 1 9 温度继电器降额及关键用法规范 37 1 10 电磁继电器降额及关键用法规范 39 第二章 电磁元件 43 2 1 电磁元件降额规范 43 第三章 其它 46 3 1 电源模块降额及关键用法规范 46 3 2 液晶显示模块降额及关键用法规范 49 3 3 晶体谐振器降额与关键用法规范 52 3 4 晶体振荡器降额与关键用法规范 55 3 5 蜂鸣器降额及关键用法规范 58 第三部分 附录 1 器件降额系数速查总表 61 器件应力降额及关键用法规范 第四部分 附录 2 关键用法速查总表 73 器件应力降额及关键用法规范 第一部分第一部分
3、 总则总则 1 前言 器件应力降额及关键用法规范 是本公司产品可靠性设计所必须依据的重要的基础 规范之一 通过对应用于产品中的器件应力 电应力 热应力 的降额系数的规定 以及 设计上关键用法的查检 达到降低器件失效率 提高器件使用寿命 增强对供方来料质量 的适应性 以及对产品设计容差的适应性的目的 从而提高产品可靠性水平 适当的器件 应力降额不仅可以提高产品的可靠性 同时还有助于使产品寿命周期费用最低 本规范物料品质部拟制 研发管理办发布实施 适用于本公司产品的设计 开发及相 关活动 2 目的 规范器件应力降额标准和关键设计用法 保证产品应用可靠性 3 适用范围 本规范适用于所有新产品的设计
4、开发 以及在产产品的优化 除非产品规格书中对 器件可靠性 寿命等有特殊指定的要求 否则器件降额均依据此规范进行 对于某些暂时 不具备使用本规范的条件的产品 可以仍然沿用原来的 器件应力降额总规范 4 关键词 应力降额 冗余设计 可靠性 关键用法 Derating Design Margin Reliablity key usage 器件应力降额及关键用法规范 5 引用 参考标准或资料 GJB Z 35 93 元器件降额准则 军用电子元器件应用可靠性 元器件生产厂家技术资料和手册 返回目录 6 产品典型工作区 短时稳态工作区 极限瞬态工作区定 义 器件应力降额及关键用法规范 示意图如下 A 典型
5、工作区 简称 A区 是指我司产品规格书中所规定范围内 且在市场上最可能遭遇到的典型工作条件 某一工作条件由多个情况的组合而成 例如工作环境温度 电网输入电压 输出负载等 如果某工作条件在市场上发生的概率在10 100 之间 则应作为产品的典型工作 区 例如 就工作的时间而言 当在该条件下的工作时间累计在10 100 时 一年中 工作在该条件下的时间累计起来为36 365天之间 应作为典型工作区 建议在产品设计时 依据已有的经验或根据调研 来评估市场可能发生的工作条件 并确定产品的典型工作条件 若产品开发设计时不能确定产品在市场上可能遭遇到的典型 工作条件 则以标称工作范围的最大值代替 例如 若
6、无法确定市场产品可能遭遇到的典 型工作电压 则以产品产品规格书里面的最高工作电压作为典型工作电压 如果产品在典型工作条件下的降额裕量不够 会直接导致市场产品的高失效率 因此 在该条件下的降额要求最严格 B 短时稳态工作区 简称 B区 器件应力降额及关键用法规范 是指我司产品规格书中所规定范围内 且在市场上可能遭遇到的最恶劣的并持续较长 时间的工作条件 如果某工作条件在市场上发生的概率在1 10 则应作为产品的短时稳态工作区 例如 就工作时间而言 当在该条件下的工作时间累计比例在1 10 时 一年中工 作在该条件下的时间累计起来在3 6天 36天之间 则应作为短时稳态工作区 建议在产品设计时依据
7、已有的经验或根据调研来评估市场可能发生的工作条件并确定 产品的短时稳态工作条件 若不能确定 则以加严原则进行处理 以标称工作范围的极限 值作为产品的短时稳态工作条件 例如 最低工作电压 最高环境温度 输出满载的组合工 作条件 相对于产品典型工作区 产品短时稳态工作区发生的概率明显较低 因此其降额要求 相对宽松一些 但由于其工作条件相对恶劣 同样应该严格满足其降额 否则也会导致产 品的高失效率 C 极限瞬态工作区 简称 C区 是指我司产品规格书中所规定范围内 且在市场上可能遭遇到的短暂的 持续时间非 常短 的工作条件 例如 开机启动 输入欠压 OCP过流保护 OVP过压保护 电源负载 跳变 如空
8、载到满载 空载到短路 半载到满载等等 输入跳变 电源所允许的短时过 载等 如果某工作条件在市场上发生的概率低于1 则应作为产品的暂态 瞬态 极限工作 条件 例如 就工作时间而言 当在该条件下的工作时间累计比例低于1 一年中工作在该 条件下的时间累计起来小于3 6天 则应作为暂态 瞬态 极限工作条件 相对于产品的短时稳态工作区 产品的暂态 瞬态 极限工作区发生的概率更低 因 此其降额要求也更宽松 不得超过器件允许的极限值 但产品在暂态或瞬态的极限工作 条件下 器件所遭受的应力可能要大很多 器件很容易遭受到过应力而失效 因此在产品 设计和测试过程中 必须耐心地寻找这些可能发生的最坏应力 可以依靠经
9、验的不断积累 并满足相应的降额要求 各产品线应该考虑本产品线以往的市场应用经验 或对产品的市场工作条件进行详细 调查后对本产品线通用的典型工作区 短时稳态工作区 瞬态 暂态 工作区的进行具体 划分 测试部根据产品线通用的典型工作区 短时稳态工作区 瞬态 暂态 工作区对器 件应力进行测试查检 对于本产品线市场应用条件特殊的新开发产品 如果本产品线通用 器件应力降额及关键用法规范 的产品工作区域不合适 必须在产品规格书里定义本产品特殊的典型工作区 短时稳态工 作区 瞬态极限工作区 测试部依据产品规格书定义的特殊的产品区域进行相应的器件白 盒应力测试 器件应力降额及关键用法规范 7 偏离降额的说明
10、只有在某些特殊的情况下 允许产品设计时其器件偏离本降额规定使用 但前提是必 须保证产品的可靠性 并且必须按照严格的流程并出具相关的偏离降额分析报告 返回目录 器件应力降额及关键用法规范 第二部分第二部分 应力降额及关键用法规范内容应力降额及关键用法规范内容 返回目录 器件应力降额及关键用法规范 第一章 低压电器类器件 1 1 接触器降额与关键用法规范 器件应力考核点 线圈额定电压 主触头额定电压 主触头额定电流 1 1 1 器件简述 接触器结构组成 磁系统 触头系统 灭弧系统 释放弹簧机构 辅助触头 基座 基本原理 利用电磁原理 通过控制回路可动衔铁的运动来控制主电路的通断 接触器分类 线圈工
11、作电压是交流的 主电路工作电压是交流或直流 都称为交流接 触器 线圈工作电压和主电路工作电压都是直流的 称为直流接触器 线圈工作电压是直 流 而主电路工作电压是交流 称为直流操作交流接触器 这样分是为了突出线圈的控制 电压 严格上讲 这类接触器归为交流接触器 目前 很多厂家生产的接触器 其线圈工 作电压是交 直流两用的 这类都归为交流接触器 接触器的使用范围很广 电气自动化领域中都用到上述三种接触器 设计开发过程中 的选用要根据系统要求而定 本降额规范适用于上述三种接触器 1 1 2 器件常见失效模式及降额点选取说明 由于主回路接触电阻及线圈电阻的存在 接触器工作 触头和线圈都要发热 器件的
12、失效与温升过高有很大关系 常见的失效模式有 1 电流过大 温度升高 金属材料的机 械强度会有下降 触头接触电阻变大 出现拉弧 熔焊 2 温升过高 有机绝缘材料将 会变脆 老化加速 且绝缘性能下降 增加了线圈匝间短路的可能性 3 频繁起动 分 断过电流 出现拉弧 熔焊 所以在实际应用中 接触器需要降额使用 降额点是线圈工 作电压 主触头工作电压和工作电流 器件应力降额及关键用法规范 1 1 3 器件应力限制 1 1 3 1 线圈工作电压 应力考核点产品工作区域降额要求备注 A 典型工作区 B 短时稳态工作区线圈工作电压 C 瞬态极限工作区 交流接触器 85 110 Us 直流接触器 85 120
13、 Us 参考厂家资料 注 Us 线圈额定电压 1 1 3 2 主触头工作电压 1 1 3 3 主触头工作电流 1 交流接触器 1 接触器负载是AC1 AC2 AC3 AC4重感负载情况 须与厂家沟通 正常使用情况 应力考核点工作状态产品工作区域降额要求备注 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 吸合 分断 状态 C 瞬态极限工作区 吸合过程 I 6Ie 分断过程 I 100 Ie ON t OFF t ON循环 时间间隔t 6s 参考厂 家资料 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 I Ith 主触头工作 电流 维持状态 C 瞬态极限工作区 1 Ie 630A 则I 8Ie 时间 10s 2 Ie
14、 630A 则I 6Ie 时间 10s 不分断 电流 I 接触器主触头工作电流 应力考核点产品工作区域降额要求备注 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 交流接触器 105 触点额定电压 直流接触器 120 触点额定电压 可参考厂家 资料 主触头工作 电压 C 瞬态极限工作区交流接触器 AC2500V 50Hz 1min 直流接触器 AC1000V 50Hz 1min 或 DC1200V 1min 不分断电流 器件应力降额及关键用法规范 Ie 接触器额定电流 Ith 接触器约定自由空气发热电流 2 接触器主触头两极 三极并联使用时 两极并联 降额系数为1 6 三极并联 降额系数为2 5 应力考核
15、点工作状态产品工作区域降额要求备注 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 吸合 分断 状态 C 瞬态极限工作区 吸合过程 I 6Ie并 或参考厂家资料 分断过程 I Ie并 ON t OFF t ON循环 时间间隔 t 6s A 典型工作区 B 短时稳态工作区 I Ith并 主触头工作 电流 维持状态 C 瞬态极限工作区 1 Ie并 630A 则I 8Ie并 时间 10s 2 Ie并 630A 则I 6Ie并 时间 10s 不分 断电 流 Ie并 并联额定电流值 额定电流乘以降额系数 Ith并 并联约定自由空气发热电流 发热电流乘以降额系数 2 直流接触器 主触头工作电流必须满足下表 应力考核点
16、工作状态产品工作区域降额要求备注 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 吸合 分断 状态 C 瞬态极限工作区 吸合过程 I 6Ie 分断过程 I 95 Ie 可参考 厂家资 料 A 典型工作区 B 短时稳态工作区 I 100 Ie 主触头工作 电流 维持状态 C 瞬态极限工作区 1 Ie 630A 则I 8Ie 时间 10s 2 Ie 630A 则I 6Ie 时间 10s 不分断 电流 I 接触器主触头工作电流 注 Ie 环境基准温度为40 在某一负载类别下的触点额定电流 在此基础上 环境 器件应力降额及关键用法规范 温度每升高或降低10 接触器主触头工作电流减少或增加5 不能超过接触器的允许的 最高工作温度 其降额要求为 最高工作环境温度 5 高温降额供参考 具体以厂家资 料为准 1 1 4 接触器关键用法 序号关键用法名称要求内容查检结 果列表 A交流高压起动 直流低压维持 某产品中实际使用的交流接触器 线圈施加交流电压起 动 后切换至较低的直流电压来维持 目的减少功耗 降低发热量 但需要自行设计电压切换回路 经过市场 多年的大量应用 无不良反馈 证明这种用法是可靠的 可在新产品的开
