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歐瑪爾OMAL開關電源多元質量穩健優化設計技術
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健優化設計技術
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開關電源穩健優化設計的近似建模方法。另外,現有方法只針對初始質量特性進行優化設計,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。在綜合分析行業需求以及國內外研究現狀的基礎上,研究OMAL開關電源多元質量穩健優化設計方法。通過優化關鍵設計參數及其容差,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;分析功率半導體器件的電熱耦合效應,明確其特性參數與溫度的關系,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態熱場仿真模型,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的關系,為后續研究奠定基礎。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健優化設計方法。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R2為評價指標,分析徑向基函數對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*基函數和寬度系數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健優化設計方法,同步求得關鍵設計參數的均值和容差,以給出提高OMAL開關電源初始質量*性的*設計方案。然后,根據OMAL開關電源全壽命周期質量穩健性分析與優化設計的需要,對基于敏感參數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健優化設計方法。建立OMAL開關電源的時變系統連續狀態模型和時變極限性能狀態方程,研究基于集合理論的性能可靠度計算方法。根據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健優化設計模型;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健優化設計模型。

歐瑪爾OMAL開關電源多元質量穩健優化設計技術
通過優化設計變量及其容差改善產品在壽命周期內的性能穩健性,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的質量改進工作提供借鑒。