嵌入式系統可靠性設計技術及案例解析（簡體書）

《博客藏經閣叢書：嵌入式系統可靠性設計技術及案例解析》介紹了嵌入式系統設計中，哪些地方最可能帶來可靠性隱患，以及從設計上如何進行預防。內容包括：啟動過程和穩態工作中的應力狀態差別等可靠性基礎知識及方法；降額參數和降額因子的選擇方法；風扇和散熱片的定量化計算選型和測試方法、結構和電路的熱設計規範；PCB板佈線佈局、系統結構的電磁兼容措施；電子產品製造過程中的失效因素（包括EOS、ESD、MSD等）及預防、檢驗方法；可維修性設計規範、可用性設計規範、安全性設計規範、接口軟件可靠性設計規範等方面的技術內容。同時，針對相關內容進行實際的案例分析，以使讀者更好地掌握這些知識。《博客藏經閣叢書：嵌入式系統可靠性設計技術及案例解析》適用於交通控制、電力電子、消費電子、醫療電子、控制電子、軍工產品等以電子、機電一體化為主體內容的相關技術領域，既可作為工程技術人員的技術參考書，也可作為相關專業的高年級本科生、研究生、教師的設計參考書。．

武曄卿，工學碩士，瑞迪航科（北京）技術有限公司技術總監，專注于電子系統可靠性設計和測試技術。．

《嵌入式系統可靠性設計技術及案例解析》適用于交通控制、電力電子、消費電子、醫療電子、控制電子、軍工產品等以電子、機電一體化為主體內容的相關技術領域，既可作為工程技術人員的技術參考書，也可作為相關專業的高年級本科生、研究生、教師的設計參考書。

第0章 可靠性設計方法論0.1 可靠性設計的目的0.2 可靠性設計的內容0.2.1 系統設計0.2.2 容差設計0.2.3 可靠性目標0.2.4 實現手段第1章 可靠性技術的基礎內容1.1 嵌入式系統失效率影響要素1.1.1 器件選型1.1.2 降額1.1.3 環境條件1.1.4 機械結構因子1.1.5 元器件的個數1.2 嵌入式系統失效率曲線1.3 嵌入式系統可靠性模型1.4 可靠性與RAMS1.5 工作環境條件的確定1.6 容差分析與精度分配方法1.7 過渡過程1.8 系統方案設計1.8.1 系統設計的內容1.8.2 系統設計分析方法（DFMEA）1.9 阻抗連續性第2章 降額設計規範2.1 降額總則2.1.1 定義2.1.2 降額等級2.2 電阻降額2.2.1 定值電阻降額2.2.2 電位器降額2.2.3 熱敏電阻降額2.3 電容降額2.3.1 固定電容器降額2.3.2 電解電容器降額2.3.3 可調電容器降額2.4 集成電路降額2.4.1 模擬集成電路降額2.4.2 數字電路降額2.4.3 混合集成電路降額2.4.4 大規模集成電路2.4.5 集成電路通用降額準則2.5 分立半導體元件降額2.5.1 晶體管2.5.2 微波晶體管2.5.3 二極管2.5.4 可控矽2.5.5 半導體光電器件2.6 電感降額2.7 繼電器降額2.8 開關降額2.9 光纖器件降額2.10 連接器降額2.11 導線與電纜降額2.12 保險絲降額2.13 晶體降額2.14 電機降額2.15 補充規範2.16 器件選型與降額實例第3章 嵌入式硬件系統熱設計規範3.1 熱設計基礎3.1.1 熱流密度……第4章 電子工藝設計規範第5章 電路系統安全設計規範第6章 接口軟件可靠性設計規範第7章 嵌入式系統EMC設計規範第8章 嵌入式系統可維修性設計規範第9章 嵌入式系統可用性設計規範參考文獻．

本章內容是關于嵌入式系統中常用器件的降額參數、降額因子（元器件工作時，其上所承受的應力與元器件本身的額定應力之比，又稱降額系數）、降額設計中的常見技術誤區及與降額使用有關的設計規范。
什么是降額？降額就是使元器件使用中承受的應力低于其額定值，以達到延緩其參數退化、提高使用可靠性的目的。在電子產品設計中，通過設計避免激發器件缺陷、通過測試發現產品隱患、降額設計是提升可靠性的三個基礎手段。其中，降額設計是提升產品可靠性最有效、最簡單、最低成本的手段。降額后，即使電路設計有些許缺陷，但余量較大，器件的耐受力較強，故在突發應力時也能避免故障，而且又不用特殊的實驗儀器，只是在選定某一器件后，通過工程計算，挑選余量較大的器件型號，即能解決不少問胚。降額設計已經成為、也應該成為電子工程師的一個設計習慣。但是在日常的降額設計中，又常會出現錯誤，主要體現在9個方面。
①降額參數選擇的不對，該降的沒降或降的不夠。比如功率器件的結溫是降額的關鍵點，而不是電壓。
②同一個嵌入式系統中，各組成器件的降額不協調，如都是按降額因子為0.5對功率降額，對薄膜電阻屬于Ⅰ級降額，而對線繞電位器則屬于Ⅲ級降額。如此設計，線繞電位器的降額余量不足，而薄膜電阻則降額過度。
③一個系統中的不同部分，根據安全性、可靠性、重要程度要求的等級不同。可以采用不同的降額等級。常規民用地面設備推薦選擇Ⅲ級降額。
④可調器件降額幅度應大于定值器件。如薄膜定值電阻的功率指標，在Ⅲ級降額時，降額因子為0.7；而相同工藝類型的薄膜電位器，在對功率Ⅲ級降額時，降額因子為0.6。
⑤金屬導線單根使用與多匝使用時，降額因子不同，多匝應用時的降額幅度大于單匝應用場合，即多匝使用時的降額因子值小。
⑥對開關器件，在帶不同類型負載的情況下，降額幅度有所不同。如繼電器的觸點電流，在帶電感性負載時，取Ⅲ級降額，額定電流指標的降額因子為0.9；帶電阻負載時，額定電流指標的降額因子為0.5；帶電機負載時，Ⅲ級降額，電機額定電流指標的降額因子為0.9，電阻額定電流指標的降額因子為0.35。
⑦同類特性但不同生產工藝的器件，對同一指標的降額因子也不同。如鉭電解電容和鋁電解電容，Ⅲ級降額時，直流耐壓指標的降額因于分別是0.75（鋁電解電容）和0.7（鉭電解電容，實際應用中，考慮鉭電解電容耐大流沖擊能力較差，降額會選擇在0.5以下）；膜式電阻與線繞電阻Ⅲ級降額時，功率指標的降額因子分別是0.7（膜式電阻）和0.6（精密型線繞電阻）。
⑧對大規模IC和高集成度器件，主要降額參數為結溫。
⑨器件負載特性曲線與降額的關系不容忽視，詳見本章內相關介紹和案例。
降額等級的分類為系統設計和設計管理提供了思路，在項目設計開始，對系統整機的降額因子、各組成部分，確定出適宜的降額等級；然后根據降額標準的要求，查找出各類器件在不同降額等級時所對應的降額因子。如果系統應用于特定行業，在設計上有特殊要求，如煤礦井下設備的防爆要求，手持設備的低功耗要求，醫療設備的低漏電流要求。一些特殊的安規指標可以根據專標要求單獨確定；對通用型應用，沒有專門安規技術標準要求的，推薦參考《GJB／Z 35元器件降額準則》，尤其是關鍵部件、功率器件、驅動執行機構器件、易壞部件，其降額因子一定要給出明確的等級要求和參考值，不可僅依據經驗來選擇。