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1、器件应力降额规范 XXX电力系统技术有限公司修订信息表版本修订人修订时间修订内容V1.0研发三部2008-8-111、 新制定105 / 107目录第一部分 总则31 前言32 目的43 适用范围44 关键词45 引用/参考标准或资料46 产品等级、产品I、II工作区、产品额定工作点定义56.1 产品等级的定义56.2 关于I、II工作区、产品额定工作点的定义57 偏离降额的说明8第二部分 降额规范内容9第一章 半导体分立器件91.1功率MOSFET降额规范91.2 IGBT降额规范121.3 晶闸管降额规范141.4 整流桥降额规范161.5 功率二极管降额规范171.6 信号二极管降额规范
2、191.7 稳压二极管降额规范211.8 TVS器件降额规范231.9 发光二极管、数码管降额规范251.10 三极管降额规范27第二章 IC类器件302.1数字集成电路降额规范302.2 运放、比较器降额规范312.3 光耦，SSR降额规范332.4 脉宽调制控制器降额规范372.5 电源管理器件降额规范40第三章 阻容类器件433.1 非固体铝电解电容器降额规范433.2 固体钽电解电容器463.3 金属化薄膜电容器483.4 陶瓷电容器降额规范503.5 固定金膜、厚膜、网络、线绕电阻器降额规范513.6 电位器降额规范533.7 陶瓷NTC热敏电阻器降额规范553.8 PTC热敏电阻器
3、降额规范573.9 压敏电阻降额规范591)最大持续运行电压Maximum Continuous Operating Voltage ，Uc592) 1mA压敏电压Varistor Voltage，V1mA593) 标称放电电流 Nominal Discharge Current，In594) 最大放电电流（冲击通流容量）Maximum Discharge Current，Imax595) 残压Residual Voltage，Ures60第四章 低压电器类器件624.1 接触器降额规范624.2低压断路器降额规范654.3隔离器、刀开关降额规范674.4 电源小开关降额规范694.5 信号小
4、开关降额规范704.6 保险管降额规范714.7 电连接器降额规范734.8 风扇降额规范744.9 温度继电器754.10 电磁继电器76第五章 电磁元件805.1电磁元件降额规范805.2霍尔传感器降额规范82第六章 其他846.1电源模块降额规范846.2 液晶显示模块降额规范866.3 晶体谐振器降额规范886.4 晶体振荡器降额规范906.5 蜂鸣器降额规范92第三部分 器件降额系数速查表94第一部分 总则1 前言器件应力降额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的降额系数的规定，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
5、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。本规范由XXX电力系统技术有限公司研发三部拟制，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，保证产品应用可靠性；3 适用范围本规范适用于XXX电力系统技术有限公司所有新产品的设计、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。4 关键词应力降额，冗余设计，可靠性，额定工作点；Derating , Design Margin, Reliablity，Rated
6、Point；5 引用/参考标准或资料返回目录6 产品等级、产品I、II工作区、产品额定工作点定义6.1 产品等级的定义产品等级应在产品规格书中给出，产品等级不同，对应的器件降额标准也不同。产品等级定义如下：A级产品：保修期为23年（含2年）。B级产品：保修期为12年（不含2年）。目前我司产品一般设计为B类产品，因此本规范只涉及到B类产品的降额。6.2 关于I、II工作区、产品额定工作点的定义产品I工作区：当电源类产品在正常工作时，应满足产品手册规定的如下条件：（a）按产品手册规定进行装配。（b）输出电压在产品手册规定变化范围内，输出功率在额定最小值到最大值间。 （c）输入在产品手册规定的电压和
7、频率范围内。 （d）各种环境条件如温度和湿度等，在产品手册规定的范围内。下图为电源的输入输出示意图，图中的阴影部分，即为电源的“稳态”工作区（包含极限工作条件），我们将该区称之为电源的I工作区。电源在此区域任何点要求能够长时间工作，因此在此区域下，器件的降额使用要求也比较严格。 （可以这样理解：I 区里面的任何点对应的均是器件可能遭受到的长时间工作的点。）在I区中，针对某项应力（如电压）来说，存在某一点（区域） ，在该点（区域）上器件所承受的此项应力最大，我们将此点（区域）的情况称为该项应力的I工作区最坏情况。产品额定工作点： 是指我司产品规格书中所规定的产品标称典型工作条件的组合，并考虑到客
8、户应用中最常见的工作条件（主要是输入电压、负载、工作环境温度等）。 若产品规格书未指明典型工作条件，则以标称工作范围的最大值代替。 产品额定工作点属于产品的I工作区，产品额定工作点基本上代表了产品在市场上的典型运行情况，如负载为测试负载率的75%等，因此在产品额定工作点下，对于某些器件来讲，为了保证其低失效率，在该点下的降额比“I工作区最坏情况”的降额要求更加严格。产品II工作区：如图中阴影之外的部分均表示电源工作在II 工作区（“暂态”工作区），II工作区是产品短时间过渡工作的区域，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（如空载到满载，空载到短路，半载到满载等等
9、）、输入跳变等。电源风扇停转之后，如有器件仍在工作，则也必须对器件应力考核点加以考虑测试（尤其是发热元件可能出现的最高温度），该情况亦规定为电源工作在II区。 （可以这样理解：II区虽然是电源工作时也将碰到的情况，但II区里面的点对应的则是器件短暂时间工作的点。）同样在II 区中，针对某项应力来说，器件可能遭受到的最坏情况我们称为该项应力的II工作区最坏情况。由于电源工作在II 区的时间一般来说很短，因此在此情况下器件的降额百分比不如 I 区严格。但必须注意，实际情况中 II 区的器件应力往往比 I 区大得多，如果实际设计时疏忽了此区域的降额，则很有可能导致损坏（例如在开机、输出短路等情况下的
10、损坏，等等）。II工作区最坏情况代表器件在II 区最恶劣的情况，它往往是多种条件的组合，例如功率管最高的结温可能发生在“最低压输入；最高工作环境温度；满载输出到短路的瞬间”等多种条件组合。因此在实际的测试过程中这种最恶劣的点往往需要依靠我们耐心地寻找以及依靠经验的积累。返回目录7 偏离降额的说明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。特别指出，针对大功率磁性元器件，由于其特殊的热特性，在对大功率磁性元器件的热降额考核时，不将其标幺到其在最高工作环境温度时达到的最高温度，只以在普通环境下测得
11、的温度为准。如在环境温度为25度下测得温度为130度，在实际核算降额时不考虑其在规格书中要求的最高工作温度40度下的降额，即不增加15度，而只以130度为准，同样做为40度的考核值。返回目录第二部分 降额规范内容第一章 半导体分立器件1.1功率MOSFET降额规范器件应力考核点：漏源电压Vds，栅源电压Vgs，漏极电流Id；结温Tj1.1.1 器件应力降额1.1.1.1 漏源电压Vds（平台电压和尖峰电压）在最坏的情况下，漏源电压Vds的平台电压部分必须满足下表：应力考核点产品工作区域器件规格B级产品Vds平台电压产品额定工作点额定值小于等于500V的MOSFET80%额定击穿电压额定值大于5
12、00V的MOSFET75%额定击穿电压I工作区最坏情况注1额定值小于等于500V的MOSFET90%额定击穿电压额定值大于500V的MOSFET85%额定击穿电压在最坏的情况下，漏源电压的尖峰电压高度必须满足下表：应力考核点产品工作区域B级产品Vds尖峰电压产品额定工作点注195%额定击穿电压I工作区最坏情况注2100%额定击穿电压II工作区最坏情况注2符合雪崩降额要求注2注1：对于额定工作点和I工作区，电压尖峰底部的时间宽度必须小于工作周期的1/50,当不满足此条件时，那么对于尖峰中大于工作周期1/50宽度的部分必须按平台降额的要求进行考核。对于II工作区（瞬态情况）电压尖峰宽度不作此要求，
13、只要求电压最大值（不论平台和尖峰）不超过额定电压即可。1.1.1.2 栅源电压Vgs在最坏的情况下，栅源电压Vgs（包含负栅源负偏压）必须满足下表：应力考核点产品工作区域B级产品栅源电压VgsI工作区最坏情况（含产品额定工作点）85%额定击穿电压II工作区最坏情况100%额定击穿电压在保证Vgs降额的同时，还应尽量避免栅极电压波形出现振荡和毛刺，如果设计中无法避免时，必须仔细检查这种振荡和毛刺是否会引起MOSFET误导通（通过对比检查Vds和Id波形）。另外，要求采取相应的措施，保证开机时栅极电位没有“悬浮起来不为零”。（例如，在GS间并联一个10K以上的电阻可以有效防止栅极电位因静电等原因而悬浮。）1.1.1.3 结温Tj在最坏的情况下，MOSFET最高结温Tj必须满足下表：应力考核点产品工作区域B级产品最高稳态结温产品额定工作点80最高允许结温I工作区最坏情况85最高允许结温最高瞬态结温II工作区最坏情况95最高允许结温注：I区中最高稳态结温Tj通常发生在最高环境温度和最大负载条件下。II区中最高瞬态结温Tj通常发生在开机、短路瞬时大电流尖峰等异常情况下。1.1.1.4 漏极电流Id在最坏的情况下，漏极电流Id必须满足下表：应力考核点产品工作区域B级产品漏极电流均方根有效值产品额定工作点70%相应壳温下的额定电流值I工作区最坏情况
