Obniżanie wartości znamionowych ma miejsce wtedy, gdy system lub komponent jest eksploatowany poniżej swojego normalnego limitu operacyjnego. Zmniejsza to szybkość pogarszania się komponentu i minimalizuje awarie przypisywane ekstremalnym warunkom pracy.
Proces ten jest wspierany przez opublikowane krzywe obniżania wartości znamionowych i literaturę opartą na różnych normach. Celem jest ochrona przed naprężeniami i zmianami wytrzymałości oraz zapobieganie awariom wynikającym z efektów małych zmian w charakterystyce pracy.
Komponenty są zwykle oceniane przy wysokich napięciach i temperaturach. Jednak jednoczesne stosowanie tych warunków może pogorszyć stan komponentów i doprowadzić do wcześniejszej awarii.
Derating zwiększa średnią wytrzymałość, zmniejsza średnie naprężenia i zmniejsza wahania naprężeń. Wydłuża to żywotność komponentu, a także zwiększa jego niezawodność. W zasilaczach, obniżanie wartości znamionowych jest zwykle wykonywane w sytuacjach, gdy temperatury robocze są wyższe.
W sprzęcie elektronicznym, obniżanie wartości znamionowych może być wykonane dla każdej z trzech zmiennych obwodu; mianowicie napięcia, prądu lub mocy. Tworzy to strefę buforową pomiędzy zalecaną przez producenta maksymalną wartością znamionową a rzeczywistym stosowanym obciążeniem. Procedura ta jest obowiązkowa w niektórych normach niezawodnościowych i może obejmować przeprowadzenie analizy naprężeń komponentu w celu określenia wytycznych dotyczących obniżania wartości znamionowych.
Ponieważ większość komponentów jest oceniana w temperaturach otoczenia i swobodnym powietrzu, zmiana któregokolwiek z tych warunków, taka jak umieszczenie komponentów w szczelnej obudowie lub w gorącym środowisku, wymaga obniżenia wartości znamionowej komponentu i działania na niższych poziomach niż wartości znamionowe komponentu(ów). To zapobiega stresowi i pogarszaniu się komponentów, a także przedłuża ich żywotność.
Odcięcie polega na uruchomieniu systemu lub komponentu przy niższym napięciu lub prądzie, a zatem mniejszym generowaniu ciepła. I może być stosowany do prawie wszystkich komponentów elektronicznych, w tym rezystorów, diod, tranzystorów, tyrystorów, diod LED, układów scalonych, kondensatorów procesorów i innych.
Wytyczne i krzywe deratingu
Derating podąża za standardami producentów komponentów lub sprzętu, wojska lub innych agencji.
Krzywe deratingu dla komponentów półprzewodnikowych są zwykle oparte na temperaturze złącza, które zwykle jest gorętsze niż obudowa i otoczenie. Krzywe obniżania wartości znamionowych opracowane dla każdego komponentu pozwalają użytkownikowi zobaczyć maksymalne rozproszenie mocy w zakresie warunków pracy. Należy zatem zrozumieć warunki, takie jak temperatura otoczenia i przepływy powietrza, które mogą wystąpić, i zapewnić, że odpowiednie obniżenie wartości znamionowych zostanie wdrożone w celu zapewnienia niezawodności i długiej żywotności sprzętu lub komponentów.
Krzywe obniżania wartości znamionowych działają jako przewodnik przy określaniu maksymalnego rozproszenia mocy w różnych temperaturach otoczenia. Krzywe te są generowane na podstawie obliczeń maksymalnej mocy w oparciu o wartości rezystancji termicznej przy różnych przepływach powietrza.
Rysunek 1: Krzywe deratyzacji dla 16-pinowego pakietu SOIC (DW) – Image credit: Texas Instruments
.