作者：admin 時間：2022-12-27
降額設計是使零部件的使用應力低于其額定應力的一種設計方式。降額設計可以通過降低零件承受的應力或提高零件的強度的辦法來實現。
其實降額設計也是裕度設計的一種?；蛘哒f，所有可靠性設計方法，在量化后，實際上都是裕度設計。在我的工作中，更加多的是針對電子電器去提降額，而機械產品提裕度。并不意味著只有電子電器才講降額，機械產品一樣有。
降額能提高可靠性的原因在于：
1.減小處于應力邊緣的元器件的失效可能性。本來處于了應力邊緣，因為有降額，能夠有點余量，降低了失效可能。
2.降低初始容差的影響。比如零件之間的個體差異、批次波動等等。
3.減小元器件長期使用后參數漂移的影響。尤其是類器件，參數很可能存在衰減或漂移，要特別注意。如果你的測試方案沒有把壽命后再測一下參數加上，建議早點，評估起來心里更有底。
4.應力的不確定性。比如說用戶家的水壓，我們去看樣本量，當樣本在500個和2萬個時，水壓的分布就存在差異了，再多點樣本，又不一樣。這種情況下，這個應力就不確定，只能說觀測這么多樣本后，大概率是分布在這個范圍。
5.為意外情況提供余量。比如工地、樓盤的電壓、水壓不穩定，可能會存在電壓、水壓波動過大，導致設備不能承受瞬間超高的電壓、水壓。
在降額設計中，“降”得越多，要選用的元器件在性能就要越好，相應的，成本也就越高。在降額設計過程中，要綜合考慮，人們去總結了一些準則。
國產電子元器件，降額的選取，按書本上說的，一般可參考《GJB/Z 35-93元器件可靠性降額準則》。國外電子元器件，建議采用國外推薦的降額指南進行。
在我的工作中，基于過往經驗，我們自己去梳理了一些降額要求。這些經驗來自于市場表現，實驗發現的一些問題，以及各個事業部間的分享——你可能沒有遇到，但在別的事業部遇到了，發現它是個共性問題。這種自己梳理的數據，就更加能夠說服工程師。如果你拿其他標準來給他們講道理，他們還能給你質疑掰扯下，但這種實實在在的失效數據，大家一般就信服了。
降額設計的過程中，應該注意：
一、不應將標準所推薦的降額量值化，應該根據產品的性適當調整；
我在談結構化思維評審時提到，對于評審，我們首先要問的問題是，這個產品的應用場景到底是什么。只有先把場景搞清楚了，才能識別一系列的環境應力。進而進行相應的可靠性設計。不同的場景，對于降額量的需求不一樣。
二、應注意到，有些元器件參數不能降額；
比如繼電器的驅動線圈電流，如果降額，則導致驅動電流產生的電磁力下降，從而使繼電器觸點的吸合力度不夠，抗振抗沖擊性能變差。又比如光學元器件降額后，會導致發光強度減弱，影響顯示效果。
三、一般說來，對于電子元器件，其應用應力越降低越能提高其使用可靠性，但卻不盡然。
如聚苯乙烯電容器，降額太大易產生低電平失效。原因如下：對于聚苯乙烯電容器，其電材料是鋁箔，與銅箔焊接后作為引線。由于鋁箔在空氣中易氧化，會在表面生成一層薄的三氧化二鋁，它是導電性不良的半導體材料，在低電平下不易將其擊穿，而形成開路狀態。但在高電平沖擊下，可以使三氧化二鋁薄層擊穿，使引線與鋁箔板良好接觸，從而恢復其電容量。
又如我們的軟水機產品，它對最低水壓有要求，如果把用戶家的水壓應力降得太低了，機器反而出問題了。
四、為了降低元器件的失效率，提高設備可靠性而大幅值降低其應用應力，按其功能往往需要增加元器件數量和接點，反而降低了設備可靠性；
這點其實也是在工作中經常遇到爭議的。比如我們給凈水機在進水端加一個減壓閥，以大幅降低后端其他零部件受到的水壓應力。但因為要加這個減壓閥，還得加多一些接頭、管路、卡銷等等，接口反而多了，從而漏水點也增多了，而閥體本身的可靠性也是一個問題。
五、對器件進行降額應用時，不能將所承受的各種應力孤立看待，應進行綜合權衡；
比如下面這個表列出常用元器件的降額參數，有多個應力會影響，那就要綜合權衡。
六、不能用降額補償的方法解決低質量元器件的使用問題，低質量產品要慎重使用；
元器件質量低，很可能本身就是設計有問題、工藝有問題等等，不能說我加大降額就可以用。它很可能會在遇到一些應力時直接掛了。
在我的工作中，目前我們的降額更多的是搭載在評審以及電控評審里，在設計階段進行評審，在測試階段進行針對性測試，定期或不定期更新降額規范。
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