【技术】开关电源13类元器件的电压、电流、温度使用安全区!

时间:2022-03-14来源:佚名

为什么开关电源 要降额使用元器件?因为如果元器件的工作状态不超过供应商提供的规格书上的指标。那么可以实现全寿命工作。降额使用,可以提高产品的可靠性。

降额使用规则的制订,是依据最差工况(worst case)来制定的。处于最差工况工作的元件,是实际寿命达不到额定寿命的重要因素。

最差工况,就是元件工作时承受着最大应力的工作状况。这种情况一般由外部环境的参数比如温度、电压、开关次数、负载等条件中的一种或多种组合而成。这些应力的边界条件一般在元件的规格书中都是给出来的。

一个良好的设计,是应该根据最差工况时,元件的设计风险来评估设计的可靠性的。风险评估同时可以确定失败的原因、潜在的风险、失败的概率、后果的严重性等。

要制定降额使用规范,就要进行worst case下的失败风险评估。要进行风险评估,就要建立加速实验模型。要是风险评估按照正常使用时间来做的话,等到评估完了,市场份额早就被瓜分完了。

模型的准确性,将严重影响风险评估的结果。要精确保证模型的准确性,那又是一门大学问了。在我们这里,就定性的简单分析一下吧。

加速试验的加速因子,一般遵循阿累尼乌斯定律:

其中:

A 加速因子

Ea 活化能

K 波尔兹曼常数,8.63E-5 eV/K

T 绝对温度

如果加速因子对应某个要降额条件下的值是已知的,那么可以用下面的公式来计算其他情况下的寿命:

其中:

T 温度,以摄氏度为单位

Tref 参考降额使用温度,以摄氏度为单位

tref 参考使用寿命,单位KHrs(千小时)

t 使用寿命,单位KHrs(千小时)

A 每10摄氏度加速因子

举个例子:一个元件在90摄氏度下的寿命是30KHrs,加速因子A约等于2每10摄氏度,那么在什么温度下,元件的寿命就变成了20KHrs呢?

因为集成电路的复杂性和保密性,一般我们只能根据半导体结温来推断集成电路的可靠性了。

我们通常规定:

1,最大工作电压,不超过额定电压80%

2,最大输出电流,不超过额定电流75%

3,结温,最大85摄氏度,或不超过额定最高结温的80%

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