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降額的秘密——不要挑戰(zhàn)datasheet!

工程師看海 ? 來源: 工程師看海 ? 作者: 工程師看海 ? 2023-04-18 10:55 ? 次閱讀
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原文來自微信公眾號:工程師看海

什么是降額設(shè)計?我們?yōu)槭裁匆殿~?

額指的是額定工作狀態(tài),降額就是保障我們電子電路的器件工作條件在額定范圍之內(nèi),專業(yè)點講就是元器件的使用應(yīng)力低于額定應(yīng)力。降額如果降的越多,那么對元器件的要求就越高。

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1. 為什么要講降額設(shè)計?

有兩個原因,一個原因是提高系統(tǒng)可靠性,提高產(chǎn)線良率,降低產(chǎn)品故障率;另一個原因是:省錢錢。比如設(shè)備最大需要1A的電流,你卻選擇了可以承受100A的電感,能用是能用,但這錢不就白花了嗎?這就是過設(shè)計。單獨1個設(shè)備成本相差的不多,但是對于出貨幾百萬幾千萬臺的設(shè)備,成本相差的可不是一星半點了。

硬件工程師除了設(shè)計電路之外,另一個重要的工作內(nèi)容就是在成本和性能之間做權(quán)衡,做到在盡量低的成本下,做到性能和穩(wěn)定性的最佳折中,就是你花更少的錢,做的產(chǎn)品性能和競爭對手一樣,甚至更好,俗稱“行業(yè)內(nèi)卷”。所以,在設(shè)計電路時、在選用元器件時,一定要對參數(shù)仔細(xì)評估,切記不可隨意挑戰(zhàn)datasheet或spec。

2. 具體怎么做呢?

比如電容GRM32ER60E337ME05額定電壓是2.5V,如果降額20%,那就是按照(1-20%)*2.5=2V環(huán)境下使用;如果降額30%,那就是按照(1-30%)*2.5=1.75V環(huán)境下使用,給額定工作電壓留一點余量。

有的工程師提出反對意見,比如上面提到的電容,有的人會說,“雖然電容手冊里標(biāo)注的額定工作電壓是2.5V,但是他們一直按照3V使用都正常,那就不用管降額了,也不用管datasheet了,以后就按照3V用?!?/p>

這可是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难邪l(fā)態(tài)度,風(fēng)險非常大,我們內(nèi)部常說“對技術(shù)要保持敬畏之心”,我們雖然需要對電容的性能參數(shù)進(jìn)行測試摸底、小批量試產(chǎn)驗證、大批量市場驗證,但是即使超額驗證都正常,我們也不應(yīng)該超datasheet使用。

這是因為,元器件廠家只對他們的datasheet負(fù)責(zé),他們認(rèn)為只有在手冊條件下使用器件,才是安全可靠的,超過手冊的條件將不能保證性能和可靠性,他們也就不會對此負(fù)責(zé)。

3. 為什么有的人超額使用卻沒有暴露出問題呢?

有3個原因,第一個原因是,器件廠商會給自己也留一點余量,雖然寫的耐壓是2.5V,但實際可能是3.0V,給自己留點buffer。

第二個原因是概率事件,性能參數(shù)的模型接近正態(tài)分布,就是大部分電容的性能參數(shù)都是很不錯的,只有極少數(shù)電容性能參數(shù)不夠,可能數(shù)量很少的電容額定值超過3.0V,小批量生產(chǎn)時沒有暴露出來。

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第三原因是,廠家的生產(chǎn)制作工藝影響,比如某型號的元器件,長期以來都是使用的舊產(chǎn)線,工藝落后,MOS等器件做的厚,耐壓值就高。后來為了提升生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,進(jìn)行產(chǎn)線整合,統(tǒng)一更換為新產(chǎn)線,新產(chǎn)線工藝先進(jìn),做的管子薄,耐壓值低,但是依然在datasheet要求之內(nèi)。比如電容那壓值由剛開始的3.0V降低到2.6V,依然搞過datasheet中的2.5V,如果此時硬件工程師還是按照以前的經(jīng)驗超datasheet的3.0V使用,那么就很可能會出現(xiàn)大面積不良。

所以,硬件工程師一定要學(xué)會科學(xué)合理降額,學(xué)會科學(xué)合理地省錢。

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原文來自微信公眾號:工程師看海

審核編輯黃宇

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