什么是降額設計?我們為什么要降額?

額指的是額定工作狀態，降額就是保障我們電子電路的器件工作條件在額定范圍之內，專業點講就是元器件的使用應力低于額定應力。降額如果降的越多，那么對元器件的要求就越高。

1. 為什么要講降額設計?

有兩個原因，一個原因是提高系統可靠性，提高產線良率，降低產品故障率;另一個原因是：省錢錢。比如設備最大需要1A的電流，你卻選擇了可以承受100A的電感，能用是能用，但這錢不就白花了嗎?這就是過設計。單獨1個設備成本相差的不多，但是對于出貨幾百萬幾千萬臺的設備，成本相差的可不是一星半點了。

硬件工程師除了設計電路之外，另一個重要的工作內容就是在成本和性能之間做權衡，做到在盡量低的成本下，做到性能和穩定性的最佳折中，就是你花更少的錢，做的產品性能和競爭對手一樣，甚至更好，俗稱“行業內卷”。所以，在設計電路時、在選用元器件時，一定要對參數仔細評估，切記不可隨意挑戰datasheet或spec。

2. 具體怎么做呢?

比如電容GRM32ER60E337ME05額定電壓是2.5V，如果降額20%，那就是按照(1-20%)*2.5=2V環境下使用;如果降額30%，那就是按照(1-30%)*2.5=1.75V環境下使用，給額定工作電壓留一點余量。

有的工程師提出反對意見，比如上面提到的電容，有的人會說，“雖然電容手冊里標注的額定工作電壓是2.5V，但是他們一直按照3V使用都正常，那就不用管降額了，也不用管datasheet了，以后就按照3V用。”

這可是不嚴謹的研發態度，風險非常大，我們內部常說“對技術要保持敬畏之心”，我們雖然需要對電容的性能參數進行測試摸底、小批量試產驗證、大批量市場驗證，但是即使超額驗證都正常，我們也不應該超datasheet使用。

這是因為，元器件廠家只對他們的datasheet負責，他們認為只有在手冊條件下使用器件，才是安全可靠的，超過手冊的條件將不能保證性能和可靠性，他們也就不會對此負責。

3. 為什么有的人超額使用卻沒有暴露出問題呢?

有3個原因，第一個原因是，器件廠商會給自己也留一點余量，雖然寫的耐壓是2.5V，但實際可能是3.0V，給自己留點buffer。

第二個原因是概率事件，性能參數的模型接近正態分布，就是大部分電容的性能參數都是很不錯的，只有極少數電容性能參數不夠，可能數量很少的電容額定值超過3.0V，小批量生產時沒有暴露出來。

第三原因是，廠家的生產制作工藝影響，比如某型號的元器件，長期以來都是使用的舊產線，工藝落后，MOS等器件做的厚，耐壓值就高。后來為了提升生產效率，降低生產成本，進行產線整合，統一更換為新產線，新產線工藝先進，做的管子薄，耐壓值低，但是依然在datasheet要求之內。比如電容那壓值由剛開始的3.0V降低到2.6V，依然搞過datasheet中的2.5V，如果此時硬件工程師還是按照以前的經驗超datasheet的3.0V使用，那么就很可能會出現大面積不良。

所以，硬件工程師一定要學會科學合理降額，學會科學合理地省錢。

審核編輯：湯梓紅