Derating의 개념
Derating은 주로 Electrical Design에서 사용하는 용어로, 부품별, 주로 소자에 작용하는 스트레스 요인을 경감하여 고장률을 줄이고, 나아가 신뢰성 또는 수명을 향상시키는 기법을 말한다.
Derating은 설계 단계에서 당연하게 고려되어야 할 요소임에도 불구하고, 이를 모르고 개발에 임하는 엔지니어들이 존재한다.
또한 설계에 있어 상식적인 기법이기 때문에, 실제로 적용하고 있어도 용어나 개념에 대해서는 정확히 모르고 있는 경우도 많다.
부품 스트레스와 고장률의 관계
부품에는 고장을 유발하는 여러 스트레스 요인이 작용할 수 있다.
이때 부품에 작용하는 스트레스가 높을수록 고장으로 이어질 가능성이 커진다.
반대로 부품에 가해지는 스트레스를 낮추면, 고장을 유발하는 영역이 줄어들고 고장률 또한 낮아질 수 있다.
바로 이러한 방법으로 고장을 유발하는 부분의 스트레스를 줄이는 방법이 Derating이다.
Stress Ratio의 의미
여기서 스트레스의 원인으로는 여러 요소들이 있지만, 대부분 전기적 부하를 말한다.
스트레스 비율(Stress Ratio) 은 실제 운용 시 다음과 같이 구할 수 있다.
Stress Ratio = 사용량 / 정격예를 들어, 10V 정격인데 실제로는 5V만 사용한다면 다음과 같이 계산할 수 있다.
5 / 10 = 0.5즉, 스트레스 비율은 0.5가 된다.
이는 부품에 걸리는 전기적 부하를 낮춰주면 된다는 의미가 된다.
전기적 부하가 가중되면 열도 많이 발생하므로, 이 부분은 당연히 고려해야 할 사항이다.
Derating을 적용해야 하는 이유
상식적으로 기판을 분석해 보았을 때, 특정 부분에 고장이 자주 유발된다면 그 지점에 전기적 부하가 높은 경우가 많다.
따라서 해당 부분의 전기적 부하를 낮춰주면, 고장률 또한 낮아지는 원리이다.
Derating은 이러한 방식으로 부품의 스트레스를 줄이고, 결과적으로 설계의 신뢰성을 높이는 데 활용된다.
Derating Level 결정 방법
예전에는 Derating을 어느 정도 수준으로 적용해야 하는지를 계산하기가 어려웠던 게 사실이다.
그때는 정성적인 Q/A 표로 Score를 매겨서 구하는 방법을 많이 이용했었다.
하지만 요즘은 CAD 후 CAE하여 분석하고, Derating Level을 결정하여 적용한다.
또한 실측정이 가능한 경우에는 시험기관에 맡겨 정확한 부하를 측정한 후에 적용하는 경우도 있다.
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