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歐瑪爾OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)
隨著可靠性要求越來越高,OMAL開關(guān)電源的質(zhì)量*性問題已成為制約我國電子系統(tǒng)可靠性和壽命提升的關(guān)鍵因素。因此,如何提升批量產(chǎn)品的質(zhì)量*性,降低全壽命周期的個(gè)體差異,已成為OMAL開關(guān)電源廠家亟待解決的技術(shù)難題。

歐瑪爾OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)
目前,OMAL開關(guān)電源仿真較少考慮功率半導(dǎo)體器件的電熱耦合效應(yīng),仿真精度不高,且無可以直接用于OMAL開關(guān)電源穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)的近似建模方法。另外,現(xiàn)有方法只針對(duì)初始質(zhì)量特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),沒有考慮退化過程的分散性,無法根本解決OMAL開關(guān)電源產(chǎn)品全壽命周期的質(zhì)量*性問題。在綜合分析行業(yè)需求以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,研究OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)及其容差,合理分配元器件的質(zhì)量要求,降低OMAL開關(guān)電源輸出特性和關(guān)鍵元器件應(yīng)力對(duì)各種不確定因素的敏感性,提高產(chǎn)品固有質(zhì)量。同時(shí),從設(shè)計(jì)角度為生產(chǎn)過程關(guān)鍵工序的定量化控制提供一定的理論指導(dǎo)。首先,研究基于i SIGHT的OMAL開關(guān)電源電熱耦合建模與仿真分析方法。建立高頻變壓器的等效電路模型,并采用有限元仿真提取模型參數(shù);分析功率半導(dǎo)體器件的電熱耦合效應(yīng),明確其特性參數(shù)與溫度的關(guān)系,建立功率肖特基二極管和MOSFET的電熱耦合仿真模型。在此基礎(chǔ)上,以某OMAL開關(guān)電源為例,分別建立電路仿真模型和穩(wěn)態(tài)熱場(chǎng)仿真模型,并采用i SIGHT平臺(tái)對(duì)電、熱仿真過程進(jìn)行集成,準(zhǔn)確描述OMAL開關(guān)電源的電熱特性與下位特性參數(shù)的關(guān)系,為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。其次,針對(duì)OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量的波動(dòng),研究基于序貫近似建模的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。基于正交試驗(yàn)的靈敏度分析,確定導(dǎo)致多元質(zhì)量波動(dòng)的關(guān)鍵因素;對(duì)關(guān)鍵因素進(jìn)行*拉丁超立方抽樣,構(gòu)建試驗(yàn)樣本;以均方根誤差RMSE和復(fù)相關(guān)系數(shù)R2為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析徑向基函數(shù)對(duì)OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量特性近似建模的適用性,確定各質(zhì)量特性的*基函數(shù)和寬度系數(shù)c,并通過交叉驗(yàn)證采樣策略提高近似模型的全局精度。在此基礎(chǔ)上,研究基于近似模型的多目標(biāo)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,同步求得關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的均值和容差,以給出提高OMAL開關(guān)電源初始質(zhì)量*性的*設(shè)計(jì)方案。然后,根據(jù)OMAL開關(guān)電源全壽命周期質(zhì)量穩(wěn)健性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的需要,對(duì)基于敏感參數(shù)的元器件性能退化建模技術(shù)展開研究。在判別出元器件敏感參數(shù)的基礎(chǔ)上,分別針對(duì)線性和非線性退化情況,研究相應(yīng)的退化建模方法。針對(duì)具有線性退化路徑的鋁電解電容,提出考慮測(cè)量誤差的隨機(jī)效應(yīng)退化建模方法,模型參數(shù)則通過EM迭代的極大似然估計(jì)求得。以ESR和電容值C為敏感參數(shù)建立鋁電解電容的退化模型。針對(duì)具有非線性退化路徑的功率MOSFET,提出基于非線性Wiener過程的退化建模方法,并采用MCMC仿真對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。采用該方法建立功率MOSFET閾值電壓和溝道電阻的退化模型。zui后,將電熱耦合仿真模型與元器件性能退化模型結(jié)合,研究考慮性能退化的多元質(zhì)量穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。建立OMAL開關(guān)電源的時(shí)變系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)模型和時(shí)變極限性能狀態(tài)方程,研究基于集合理論的性能可靠度計(jì)算方法。根據(jù)性能可靠度的計(jì)算結(jié)果,針對(duì)OMAL開關(guān)電源的輸出特性,建立基于壽命周期質(zhì)量損失準(zhǔn)則的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型;針對(duì)OMAL開關(guān)電源的關(guān)鍵元器件,建立基于退化失效時(shí)間的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。

歐瑪爾OMAL開關(guān)電源多元質(zhì)量穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)
通過優(yōu)化設(shè)計(jì)變量及其容差改善產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)的性能穩(wěn)健性,提高OMAL開關(guān)電源性能退化過程的*性。本研究對(duì)提高國產(chǎn)OMAL開關(guān)電源的質(zhì)量*性設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化能力具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值,其關(guān)鍵技術(shù)與研究思路也可為其他電子系統(tǒng)的質(zhì)量改進(jìn)工作提供借鑒。