为什么要降额设计？具体要怎么做？

什么是降额设计?我们为什么要降额?

额指的是额定工作状态，降额就是保障我们电子电路的器件工作条件在额定范围之内，专业点讲就是元器件的使用应力低于额定应力。降额如果降的越多，那么对元器件的要求就越高。

1. 为什么要讲降额设计?

有两个原因，一个原因是提高系统可靠性，提高产线良率，降低产品故障率;另一个原因是：省钱钱。比如设备最大需要1A的电流，你却选择了可以承受100A的电感，能用是能用，但这钱不就白花了吗?这就是过设计。单独1个设备成本相差的不多，但是对于出货几百万几千万台的设备，成本相差的可不是一星半点了。

硬件工程师除了设计电路之外，另一个重要的工作内容就是在成本和性能之间做权衡，做到在尽量低的成本下，做到性能和稳定性的最佳折中，就是你花更少的钱，做的产品性能和竞争对手一样，甚至更好，俗称“行业内卷”。所以，在设计电路时、在选用元器件时，一定要对参数仔细评估，切记不可随意挑战datasheet或spec。

2. 具体怎么做呢?

比如电容GRM32ER60E337ME05额定电压是2.5V，如果降额20%，那就是按照(1-20%)*2.5=2V环境下使用;如果降额30%，那就是按照(1-30%)*2.5=1.75V环境下使用，给额定工作电压留一点余量。

有的工程师提出反对意见，比如上面提到的电容，有的人会说，“虽然电容手册里标注的额定工作电压是2.5V，但是他们一直按照3V使用都正常，那就不用管降额了，也不用管datasheet了，以后就按照3V用。”

这可是不严谨的研发态度，风险非常大，我们内部常说“对技术要保持敬畏之心”，我们虽然需要对电容的性能参数进行测试摸底、小批量试产验证、大批量市场验证，但是即使超额验证都正常，我们也不应该超datasheet使用。

这是因为，元器件厂家只对他们的datasheet负责，他们认为只有在手册条件下使用器件，才是安全可靠的，超过手册的条件将不能保证性能和可靠性，他们也就不会对此负责。

3. 为什么有的人超额使用却没有暴露出问题呢?

有3个原因，第一个原因是，器件厂商会给自己也留一点余量，虽然写的耐压是2.5V，但实际可能是3.0V，给自己留点buffer。

第二个原因是概率事件，性能参数的模型接近正态分布，就是大部分电容的性能参数都是很不错的，只有极少数电容性能参数不够，可能数量很少的电容额定值超过3.0V，小批量生产时没有暴露出来。

第三原因是，厂家的生产制作工艺影响，比如某型号的元器件，长期以来都是使用的旧产线，工艺落后，MOS等器件做的厚，耐压值就高。后来为了提升生产效率，降低生产成本，进行产线整合，统一更换为新产线，新产线工艺先进，做的管子薄，耐压值低，但是依然在datasheet要求之内。比如电容那压值由刚开始的3.0V降低到2.6V，依然搞过datasheet中的2.5V，如果此时硬件工程师还是按照以前的经验超datasheet的3.0V使用，那么就很可能会出现大面积不良。

所以，硬件工程师一定要学会科学合理降额，学会科学合理地省钱。

审核编辑：汤梓红