Qu'est-ce que Déclassement (derating) ?

Utilisation des composants avec une marge sous leurs valeurs nominales de tension, de courant, de température, etc., plutôt qu'à pleine valeur nominale, afin d'améliorer la fiabilité. Les règles courantes sont une tension d'au plus 70 à 80 % de la valeur nominale, ou une température de jonction d'au plus 125 °C pour un maximum de 150 °C.

Nom japonais: ディレーティング

« Déclassement (derating) » apparaît dans 6 questions d'entraînement réparties sur 4 thèmes, dont Analyse temporelle et CDC, Lire une fiche technique, Semi-conducteurs de puissance.

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S'entraîner : questions sur Déclassement (derating)

Pourquoi, lors du choix d'un composant de puissance, prend-on une marge sur la tension nominale en utilisant un composant de tenue en tension supérieure à la tension réelle d'utilisation (déclassement) ?

  1. APour assurer la fiabilité face aux surtensions de commutation, aux défaillances dues aux rayons cosmiques, etc.
  2. BPour réduire le prix du composant
  3. CPour réduire la résistance à l'état passant
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Réponse : A. Pour assurer la fiabilité face aux surtensions de commutation, aux défaillances dues aux rayons cosmiques, etc.

Dans un circuit réel, des surtensions dues à l'inductance parasite s'ajoutent lors de la commutation ; de plus, en fonctionnement prolongé sous haute tension, des neutrons issus du rayonnement cosmique génèrent des charges dans le composant, et la probabilité d'une destruction soudaine (single event burnout) croît brusquement avec la tension. On choisit donc en général un composant dont la valeur nominale vaut environ 1,5 fois la tension d'utilisation, par exemple un composant de 650 V pour un circuit de classe 400 V. En altitude, la marge est encore augmentée.

Pour le derating OCV, en analyse de setup, on multiplie par 1,1 les délais du chemin d'horloge d'émission et du chemin de données, et par 0,9 celui du chemin d'horloge de réception. Avec un chemin d'horloge d'émission de 1,0 ns, un chemin de données (horloge-sortie compris) de 1,5 ns, un chemin d'horloge de réception de 1,0 ns (sans partie commune), une période de 3,0 ns et un temps d'établissement de 0,1 ns, quelle est la marge de setup ?

  1. A1,05 ns
  2. B1,40 ns
  3. C1,25 ns
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Réponse : A. 1,05 ns

Le derating OCV tient compte du fait que les délais varient selon l'emplacement, même au sein d'une même puce, et suppose pour le setup la combinaison la plus défavorable (émission lente, horloge de réception rapide). L'instant d'arrivée est 1,1 × (1,0 + 1,5) = 2,75 ns et l'instant requis 3,0 + 0,9 × 1,0 − 0,1 = 3,8 ns, d'où une marge de 1,05 ns. 1,40 ns est la valeur sans derating, et 1,25 ns celle obtenue en appliquant le coefficient au seul chemin de données. En analyse de hold, les coefficients sont appliqués en sens inverse.

« Déclassement (derating) » dans les explications

Questions mentionnant « Déclassement (derating) » (6)

  1. Pourquoi, lors du choix d'un composant de puissance, prend-on une marge sur la tension nominale en utilisant un composant de tenue en tension supérieure à la tension réelle d'utilisation (déclassement) ?
  2. Pour le derating OCV, en analyse de setup, on multiplie par 1,1 les délais du chemin d'horloge d'émission et du chemin de données, et par 0,9 celui du chemin d'horloge de réception. Avec un chemin d'horloge d'émission de 1,0 ns, un chemin de données (horloge-sortie compris) de 1,5 ns, un chemin d'horloge de réception de 1,0 ns (sans partie commune), une période de 3,0 ns et un temps d'établissement de 0,1 ns, quelle est la marge de setup ?
  3. En STA avec derating OCV, lorsque les chemins d'horloge d'émission et de réception sont communs sur une partie de leur parcours, quelle description du CRPR (suppression du pessimisme du chemin commun) est correcte ?
  4. Quelle description du principe de « déclassement » (derating) d'un composant est correcte ?
  5. Quelle est la puissance dissipée au collecteur d'un transistor fonctionnant avec une tension collecteur-émetteur de 5 V et un courant de collecteur de 100 mA ?
  6. Pour un circuit intégré avec une température de jonction maximale Tj(max) = 125 °C et θJA = 50 °C/W, utilisé à une température ambiante Ta = 85 °C, quelle est la puissance dissipée maximale admissible ?

Termes associés

OCV (variation sur puce) Temps d'établissement (setup time) STA (analyse temporelle statique) CRPR (suppression du pessimisme de reconvergence d'horloge) Déverminage (burn-in) Résistance thermique Aire de fonctionnement sûre Conditions de fonctionnement recommandées Courant de repos Errata

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