歐瑪爾OMAL開關電源多元質量穩(wěn)健優(yōu)化設計技術
隨著可靠性要求越來越高,OMAL開關電源的質量*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鍵因素。因此,如何提升批量產品的質量*性,降低全壽命周期的個體差異,已成為OMAL開關電源廠家亟待解決的技術難題。

歐瑪爾OMAL開關電源多元質量穩(wěn)健優(yōu)化設計技術
目前,OMAL開關電源仿真較少考慮功率半導體器件的電熱耦合效應,仿真精度不高,且無可以直接用于OMAL開關電源穩(wěn)健優(yōu)化設計的近似建模方法。另外,現(xiàn)有方法只針對初始質量特性進行優(yōu)化設計,沒有考慮退化過程的分散性,無法根本解決OMAL開關電源產品全壽命周期的質量*性問題。在綜合分析行業(yè)需求以及國內外研究現(xiàn)狀的基礎上,研究OMAL開關電源多元質量穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。通過優(yōu)化關鍵設計參數(shù)及其容差,合理分配元器件的質量要求,降低OMAL開關電源輸出特性和關鍵元器件應力對各種不確定因素的敏感性,提高產品固有質量。同時,從設計角度為生產過程關鍵工序的定量化控制提供一定的理論指導。首先,研究基于i SIGHT的OMAL開關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);分析功率半導體器件的電熱耦合效應,明確其特性參數(shù)與溫度的關系,建立功率肖特基二極管和MOSFET的電熱耦合仿真模型。在此基礎上,以某OMAL開關電源為例,分別建立電路仿真模型和穩(wěn)態(tài)熱場仿真模型,并采用i SIGHT平臺對電、熱仿真過程進行集成,準確描述OMAL開關電源的電熱特性與下位特性參數(shù)的關系,為后續(xù)研究奠定基礎。其次,針對OMAL開關電源多元質量的波動,研究基于序貫近似建模的穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。基于正交試驗的靈敏度分析,確定導致多元質量波動的關鍵因素;對關鍵因素進行*拉丁超立方抽樣,構建試驗樣本;以均方根誤差RMSE和復相關系數(shù)R2為評價指標,分析徑向基函數(shù)對OMAL開關電源多元質量特性近似建模的適用性,確定各質量特性的*基函數(shù)和寬度系數(shù)c,并通過交叉驗證采樣策略提高近似模型的全局精度。在此基礎上,研究基于近似模型的多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計方法,同步求得關鍵設計參數(shù)的均值和容差,以給出提高OMAL開關電源初始質量*性的*設計方案。然后,根據(jù)OMAL開關電源全壽命周期質量穩(wěn)健性分析與優(yōu)化設計的需要,對基于敏感參數(shù)的元器件性能退化建模技術展開研究。在判別出元器件敏感參數(shù)的基礎上,分別針對線性和非線性退化情況,研究相應的退化建模方法。針對具有線性退化路徑的鋁電解電容,提出考慮測量誤差的隨機效應退化建模方法,模型參數(shù)則通過EM迭代的極大似然估計求得。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仿真對模型參數(shù)進行估計。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合,研究考慮性能退化的多元質量穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。建立OMAL開關電源的時變系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)模型和時變極限性能狀態(tài)方程,研究基于集合理論的性能可靠度計算方法。根據(jù)性能可靠度的計算結果,針對OMAL開關電源的輸出特性,建立基于壽命周期質量損失準則的穩(wěn)健優(yōu)化設計模型;針對OMAL開關電源的關鍵元器件,建立基于退化失效時間的穩(wěn)健優(yōu)化設計模型。

歐瑪爾OMAL開關電源多元質量穩(wěn)健優(yōu)化設計技術
通過優(yōu)化設計變量及其容差改善產品在壽命周期內的性能穩(wěn)健性,提高OMAL開關電源性能退化過程的*性。本研究對提高國產OMAL開關電源的質量*性設計、分析與優(yōu)化能力具有重要的理論意義和實用價值,其關鍵技術與研究思路也可為其他電子系統(tǒng)的質量改進工作提供借鑒。