來源：羅姆半導體社區

產品和/或系統可靠性應是設計和開發過程中的一個關鍵焦點。在設計時，如果沒有了解或無法解決識別可靠性問題和評估可靠性問題的能力。在開發結束時考慮可靠性的影響太遲了。

電源要可靠，必須簡單。以簡單為目標的設計工作將產生比復雜電源更可靠的電源。例如，基本的單輸出低功率轉換器比多輸出高功率轉換器具有更高的計算可靠性。雖然增加了保護電路，但會增加電源的實際使用壽命。

在開發的早期階段，電源電路應該細分為兩塊：關鍵應用和非關鍵應用。這將有助于設計師了解部件選擇和降額系數。

關鍵應用將包括故障將導致電源停止工作的區域。非關鍵區域是輔助應用。對于關鍵應用，零件必須是最高質量的，同時盡量減少使用會隨著時間而惡化的部件，如電解電容器、風扇和繼電器。

執行可靠性預測的兩個公認標準是MIL-HDBK-217和Bellcore/Telcordia技術參考TR-332。這兩種經驗預測方法都有幾個共同的假設——恒定失效率、熱應力加速度系數的使用、質量系數和使用條件。這兩種方法都是基于對歷史失效數據進行統計曲線擬合的模型，這些數據可能是在現場、內部或制造商收集的。

在通用標準中，可以根據不同的部件獲得適用于故障率的校正系數的最佳指示。這取決于使用條件、溫度、可靠性試驗信息和“設計可靠性”信息。

例如，根據MIL-HDBK-217F建立的功率MOSFET總失效率的數學模型是其基本失效率乘以特定的溫度、應用、質量和環境因素。應該注意的是，可靠性是一個介于0和1之間的因素，沒有維度。然而，故障率是特別在電子工業中測量的。設備的適合性（時間故障）是指在10億（109）小時的運行中可以預期的故障數量。考慮到功率MOSFET適用于250W電源（基本故障率為12fit），工作溫度接近100°C（熱系數為3.7），質量因數JANTX（根據MIL-S-19500為8），環境因數GF（接地固定為1.6），總故障率為2.312次/106h。

考慮環境因素后，由于MTTF與失效率成反比，導致功率MOSFET的MTTF約為470000小時。然而，在不計算環境和熱因素的情況下，初始MTTF約為83000000小時。

為了提高MOSFET和電源的可靠性，設計者可以選擇增加器件的熱降額。通過顯著冷卻零件并將MOSFET的工作溫度設置為80°C而不是100°C，熱系數將從3.7降到2.7，使MTTF 643000小時提高36%。

在預先設定的操作和環境條件下，通過仔細分析電應力和熱應力因子以正確確定功率MOSFET的尺寸，才能降低故障率。這可以通過檢查降額計劃來實現，使用從HALT（高加速壽命試驗）試驗中收集的數據，可以計算出可靠性數據，具有很好的精確度。盡管要測試的樣本數量通常是有限的，但測試站的數量是固定的，運行測試的可用時間是有限的。這會影響設計師希望計算參數落下的“置信區間”。為了簡單起見，在兩種特殊情況下重現了“單邊低置信區間”的計算函數：“有替代中斷的試驗”和“無替代中斷的試驗”。第一種情況主要涉及在從現場返回的情況下真實MTTF的計算，盡管這種方法不令人滿意，因為制造商不知道這些裝置已經運行了多久，也不知道運行條件。高加速應力篩選，也稱為HASS，同時應用所有應力。根據停機極限，HASS應力水平評估接近其工作極限的電源。

審核編輯黃昊宇