电子设计硬件可靠性设计----总结2

电感，磁珠应用中可靠性考虑应避免使用的场合

实例：某设计中，当客户端运行特定数据流量的时候，会突发性的产生大幅度电源波动，并产生故障。

在电感的使用中，一般电感作为二阶滤波使用。（一阶滤波为电容）需要注意电感会产生谐振峰。当设计上的频率点和电感上的谐波点重合时，将会产生谐振峰，形成大幅度的电源波动。所以适当时候可以取消二阶滤波。

二极管，MOSFET可靠性问题。

二极管的压降取决于负载的变化。
二极管，M0SFET可靠性设计：1，元件选型；2，降额；3，冗余；4，检测。
二极管和三极管不适合并联使用。这是因为二极管和三极管特性原因，当电流增大时二极管三极管内阻随着温度的增大而增大。
MOSFET内阻随温度的增大而减小。这就是为什么MOS管可以通大电流的原因。

二极管，肖特基二极管对可靠性存在影响的参数

正向压降
正向通流能力
反向耐压
反向漏电流
反向恢复时间

PMOS和NMOS如何选型

NMOS型号多，成本低，速度快。
PMOS型号少，成本高，速度慢。
NMOS的D接输入，PMOS的S接输入。（有例外）
S如果接地，NMOS驱动简单，反之，PMOS驱动简单。

MOSFET选型四个要点

RdsON

导通属性。导通内阻的大小取决于导通的功耗。可靠性上需要考虑高温环境下的RdsON的值。

Vgs
Qg
Qg的值越大边缘越缓（指开关时间的功耗），边缘功率越大。
安全工作区

如何考虑Qg和RdsON。
如图是一个BUCK电路框图，设输入电压为10V，输出电压为1V时，占空比为10%。则我们知道Q1更多时候都处在开关过程，Q2更多时候处在关闭过程。所以在选择Q1时更多时候需要考虑Qg，选择Q2时更多时候需要考虑RdsON。

MOSFET的功耗考虑

导通损耗和开关损耗
在查看数据手册时，需要看Vds门限随温度变化的曲线图。VGS门限值随温度的增高和降低。
在高温环境使用时，由于VGS变小，而G级和S级之间存在寄生电容，电容中有内阻，进而产生压降。当压降达到VGS门限值时，则该MOS管可能持续导通。

MOSFET的可能出现的可靠性问题。

当存在并联MOS管时，在刚导通阶段。MOS管是无法平均分配电流，从而导致只有个别MOS管在承担大电流，进而导致MOS管损坏。

保险管的选型

保险管的选型需要考虑的是在保险管熔断之前不能使后面芯片损坏。但是电源开启时一般存在尖峰电流，所以在选择保险管电流时需要做到适当降额。一般在1A的电路中，要考虑环境温度对保险管电流的影响。80摄氏度环境下保险管的效率在70%+自身的降额75%则1A的电路中，选择大约2A的保险管是合适的。
考虑熔断时间。
保险管熔断的话，会有化学物质的飞溅，可能会导致电路中电容，电阻短路。
数据手册中的稳态电流是以25°标志的，所以一般选型保险管时，你的工作环境高于25度时，选择保险管时都要进行降额。

光耦的可靠性计算。

光耦有几个重要曲线图：CTR和IF的曲线图。VCE和IF的曲线图。

考虑隔离耐压。
首先先确定左边电流工作点：
以下曲线图，要看的部分为线性部分，则在0.1-10mA部分看起来比较直的部分。这个是确定电流的工作点。一般在线性区取中点，则为5mA，如果考虑到功耗因素可以在5mA偏下一点。这里取2mA
当确定了5mA的工作点之后，则需要看VCE和IF的曲线图。当左边电流为2mA时，对应的IC电流为大约为0.3mA左右。
左边电阻R1=45V÷2mA=22.5K，R2=3.3÷0.3mA=11K。（理论值）

光耦电流考虑后端能否带的动负载，余量一定要非常大，因为光耦的元器件偏差非常大。随温度的变化差异非常大。
一般的隔离方式：磁耦，RF耦，电容耦合。
传统光耦频率均小于1M以内。

电容耦合

电容耦合没有最高频率，有最低频率。为什么：因为信号经过电容耦合后，线路上会形成寄生电感，和电容形成低通滤波器，则会将低频虑掉。所以一般来说低于100Khz是不要用电容耦合。

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