Derating is wanneer een systeem of onderdeel onder zijn normale bedrijfslimiet wordt gebruikt. Dit vermindert de verslechteringssnelheid van de component en minimaliseert storingen die worden toegeschreven aan extreme bedrijfsomstandigheden.
Het proces wordt ondersteund door gepubliceerde derating curves en literatuur gebaseerd op diverse normen. Het doel is bescherming te bieden tegen spannings- en sterktevariaties en storingen te voorkomen die het gevolg zijn van de effecten van kleine veranderingen in de bedrijfskarakteristieken.
Componenten worden gewoonlijk beoordeeld op hoge spanningen en temperaturen. Het gelijktijdig toepassen van deze condities kan de componenten echter verslechteren en tot eerder falen leiden.
Derating verhoogt de gemiddelde sterkte, verlaagt de gemiddelde spanning, en vermindert de spanningsvariaties. Dit verlengt de levensduur van de component en verhoogt tevens de betrouwbaarheid. In voedingseenheden wordt derating gewoonlijk toegepast in situaties waarin de bedrijfstemperaturen hoger zijn.
In elektronische apparatuur kan derating worden toegepast op elk van de drie circuitvariabelen, namelijk spanning, stroom of vermogen. Hierdoor wordt een bufferzone gecreëerd tussen de door de fabrikant aanbevolen maximumwaarde en de werkelijk toegepaste spanning. De procedure is in sommige betrouwbaarheidsnormen verplicht en kan inhouden dat een spanningsanalyse van de component wordt uitgevoerd om de derating-richtlijn te bepalen.
Omdat de meeste componenten een nominale waarde hebben bij omgevingstemperatuur en vrije lucht, moet bij een verandering in een van deze omstandigheden, zoals het plaatsen van de componenten in een afgesloten kast of in een hete omgeving, de component worden gedereated en op een lager niveau worden gebruikt dan de nominale waarden van de component(en). Dit voorkomt belasting en verslechtering van de componenten en verlengt de levensduur ervan.
Derating houdt in dat het systeem of de component op een lagere spanning of stroom werkt en daardoor minder warmte produceert. En kan worden toegepast op bijna alle elektronische componenten, waaronder weerstanden, diodes, transistors, thyristors, LED’s IC’s, CPU’s condensatoren en anderen.
Derating richtlijnen en curven
Derating volgt de normen van de component of apparatuur fabrikanten, het leger, of een andere instantie.
De derating curve voor halfgeleider componenten is meestal gebaseerd op de junctie temperatuur die meestal heter loopt dan de behuizing en de omgeving. Derating curves die voor elke component zijn ontwikkeld, stellen een gebruiker in staat de maximale vermogensdissipatie over een reeks van bedrijfsomstandigheden te zien. Men moet dus de omstandigheden begrijpen, zoals de omgevingstemperatuur en de luchtstromen die waarschijnlijk zullen optreden, en ervoor zorgen dat de juiste derating wordt toegepast om de betrouwbaarheid en de lange levensduur van de apparatuur of componenten te waarborgen.
De deratingcurven dienen als leidraad bij het bepalen van de maximale vermogensdissipatie bij verschillende omgevingstemperaturen. Deze curven worden gegenereerd uit berekeningen van het maximale vermogen op basis van de thermische weerstandswaarden bij verschillende luchtstromen.
Figuur 1: Derating-curven voor 16-pins SOIC-pakket (DW) – Beeldcredit: Texas Instruments