电源模块技术在新能源的应用
【2013新能源与工业应用开发者论坛精彩笔录】

本文整理自金升阳技术专家蔡晓静在2013新能源与工业应用开发者论坛上的演讲，更多精彩方案尽在2013新能源、工业与嵌入式应用开发者论坛网络直播。

今天跟大家交流的内容主要是以下三个方面，第一个主要是跟大家交流一下光伏电源产品的特性，第二介绍一下铁路电源，第三主要是讲一个产品怎么样可靠制造出来。我们先进入第一个主要的部分。



首先第一要点就是跟大家讲一下光伏电源，首先我们来看一下这个图片，这个图片应该做电子工程师的一般都会比较了解，这是光伏并网发电系统的应用方案，在这个方案当中，首先来看整个流程，首先是从电磁板这边得到太阳能转化的电能，经过光伏汇流箱转化为直流柜，要到家里面使用，还要经过光伏逆变器，主要的地方在哪里呢？首先是光伏阵列的电磁板输出电压一般是在200V到1000V左右，这个范围是非常宽的，主要是光照强度不一样导致输入电压不一样，在晚上电压在200V左右，中午一两点钟左右是一千伏左右的电压。

这里是光伏汇流箱监控系统的应用，整个系统的作用是这样的，首先大家看一下下面的部分，光伏的监测系统主要是监测光伏阵列电压电流功率、防雷状态，都会做相应的保护，要监测这部分的状态，再把我们监测到的数据通过接口总线传输出来做处理，一般输入电压在200到1200V，常规电压是无法满足这么高的电压范围，就需要有一个专门的电源达到这个要求，就是我们所做光伏电源，光伏电源的好处是什么呢？它能直接从光伏阵列取电，无需其他独立的供电电源，这样就简化了电路设计，而且具有多重保护功能，可靠性非常高。这里有光伏特点的介绍。像这个光伏电源它的范围是6：1超款电压输入范围200到1200V的范围，所以光伏电源一般考虑的特点就是它的电压范围，第二就是它使用的耐压能力。这是光伏的主要的特点。

接下来我们看一下铁路电源，铁路电源我划了一个表格，这里是我从欧盟的标准还有我们法国的标准，还有英国的标准比较关注的铁路电源的要求，首先大家看一下这一类，这一类显示的电压范围，我们通常见到的变压的。首先24、48、72、96、110，是常规的电压范围，做铁路的时候，主要是考虑这三个参数，一般电源都要具备的，我跟大家解释一下这几个参数的意思，首先这一类主要是电源的波动范围，像欧盟的标准的要求是0.7到1.25，这个范围做一个解释，在0.6到1.4V间不超过0.1S的电压波动，不应引起整个系统中不出现整个系统的异常工作。第二是在比较大的电压冲进来的时候，会不会损坏设备。因为铁路电流是通信系统，在这个范围之内是不能出现异常的。最严格的是英国的标准，要求的范围都是比欧盟的、法国的还要高。接下来介绍一下金升阳铁路电源。

这是我们安装图片，这两个产品是金升阳铁路电源产品，这个是它的滤波器，为什么有铁路电源还有滤波器呢？这个产品开发是按照欧盟的标准来开发的，再加上这个滤波器是能够满足最严格的英国标准对铁路电源的要求，所以加上这个模块进去。我们接下来想详细的看一下这两个模块具体的应用，在这样的一个小功率的铁路电源模块当中，主要用在系统的哪个地方。一般这样的模块用在铁路的辅助控制系统中，比如空调、通讯、通信等控制器上，功率比较小，但是要满足大范围的、冲进来的干扰抑制、抗干扰能力。这是铁路电源详细的特点介绍，首先我们看一下，在这个产品当中，它的输入是满足欧盟的标准，范围是比较宽的，40到160V全范围输入，还有满足振动要求，接下来是EMC满足标准，这是英国的最严格的标准，需要外接滤波器才能满足这个标准。第四点这个效率是比较高的，一般效率达到89%以上。不同地方温度是不一样，这个产品的工作温度是负40度到85度。还有纹波、噪声比较低，满足系统中不会产生干扰的影响。产品尺寸非常小，控制器可以直接在电路板上使用的。

接下来介绍EMC滤波模块，这个模块是能够达到英国最高的铁路标准。整个系统的可靠性也是达到了最高的要求。这个产品的基本特性，体积小、性价比高，是符合EMC一些标准要求，能满足英国的铁路标准的要求，具有输入反接保护、效率高达95%。接下来跟大家算是详细的介绍一下电源是怎么可靠性制造出来的。你用一个电源的话，当然不想用一个用不了多久产品就坏，产品怎样制造出来算达到比较高的可靠性呢？这里给大家介绍一下。

首先在国内或者在国外很多厂家应该都会有一些体系，像ISO9000、ISO14000、ISO18000，甚至有些厂家做的电源，还会做到DS4169的认证，还有做质量可追溯管理，做完这些，你做出来的产品是否比较可靠呢？当你具有这些体系和这些工作手法之后，你的产品不一定能做出可靠性出来。怎样才能作出可靠性呢？我们接下来看一下。

首先这里给大家介绍的，以我们公司为例给大家交流一下可靠性系统的保证，还需要加上这六个平台，首先第一个就可靠性设计平台，第二是物料管理平台，第三是组装可靠性平台，第四ESD/MSD管理。第五、失效平台分析，第六PDM系统管理。这里我会逐个跟大家详细的说一下。

首先我们看一下可靠性设计项目，一般产品设计分上面这些阶段，我们金升阳也是一样，从接到一个产品开发项目，都会按照这个阶段对产品进行设计，到最后项目关闭。在这些阶段当中，金升阳的做法是怎样保证产品可靠性呢？首先会通过各个步骤有一定的评审，而这些评审都是比较严格的，由金升阳本身自己的资深工程师组成的评审团队，通过这个团队对这个阶段设计的把握，在每个阶段当中，都会对设计输出设计的结果，输入相应的文件，还有在各个步骤当中，都会有文件性的东西出来。


接下来我们看一下，在我们可靠性设计当中，它涉及的范围是非常广泛，把这些讲清楚是要花很长时间，如果有时间的话可以到我们展台，如果展开讲的话需要的时间比较长。

接下来看一下我们的物料管理平台是怎么做的，在物料管理平台这一块，首先无聊选型、认证、替代流程，相信很多公司都有自己的方法，像金升阳的话，不会说某一个人说了算，有些公司是研发工程师说了算或者材料工程师说了算，或者采购部说了算，我们公司这一块的话，首先是由研发、采购、物料工程师三个部门的人组成一个团队，对物料选型和替代，当有新的物料进来的时候，必须经过三个部门审核。

第二是无聊PCN处理流程。当原材料出现变化的时候，必须通知到厂家，而且有相应的人要求，没做到这一步的话会有相应的处罚、资质管理，保证我们物料用的时候保证它的一致性。接下来物料问题反馈及处理流程，这里反映两个方面，当生产厂商的物料出现问题的时候必须要求厂家反馈。第二我们工程师做物料使用的时候，使用当中出现的问题或者试验当中出现的问题必须反馈上来，形成一个文件，供后面工程开发选材料的时候做一个参考。

第四主要是物料选型指导，结合了第二步、第三步之后做了一个物料选型必须文件化和自动化的规定来把控我们选择物料的准确性和不会出现产品设计的缺陷。接下来就是物料定制流程和供应商认证管理流程。这里特别跟大家分享一下供应商是怎么选择的，像我们金升阳，如何选择一个好的供应商，最大的特点是到供应商厂家那里考察，考察一个地方，只有到了现场才知道，现场是最不容易造假的，现场我们怎么考察呢？第一要察看供应商的基本信息，像注册资金，雇佣人数、年产值等方面的信息。第二点就是察看他的体系和认证，如果这些东西通过的话，一般是改不了的，改了要重新报备的。第三是供应商的增值性信息、公司产品线、公司声誉、公司服务、典型客户等，参考供应商的产品卖得怎么样，认可度怎么样。还有供应商发展的前景，公司成长性，看公司的远景目标是怎么样的。

接下来跟大家分享一下因为在产品设计过程中，当研发工程师把产品设计好之后，在生产上是怎么样保证产品的可靠性，因为研发设计的时候，通过研发的手段把产品做出来，生产的可靠性肯定是由员工来保证的，怎么样通过员工来保证产品可靠性，只能通过制度，生产可靠性项目来保证。第一个，PCB检验规范。第二个是PCBA的检验规范，半成品做出来以后怎么检查，检查方法怎么样你要有规范。

第三是PCB可生产性设计规范，标准焊盘库，这一块主要是当你的产品器件焊上去会不会造成脱落，有些用到客户端，客户用到半年就有问题，回来维修可能是焊接不良或脱落。还有钢网开口规范，这个可能做贴片的了解比较深。接下来就是元器件工艺要求文件，最后一个刚才说手工焊接规范，大家知道中国目前自动化比较低，怎么样才能保证焊接过程中产品的可靠性呢？更不要说把焊接做到规范。你手法怎么样，怎么样角度进行焊接的。不同公司员工的流失量也是不一样，新人进来的时候不可能很熟悉，怎么样焊接，所以通过定性要求，保证产品生产过程中的可靠性。

接下来讲一下现场管理，当你生产过程中，很大程度上我们用了电子元器件都是半导体期间，容易受到静电和潮湿影响，金升阳也花了比较大的价钱来做ESD控制技术规范项目，我们看一下现场管理包括哪些内容。第一是EPA区域操作规范，还有EPA区域温、湿度控制规范，防静电工衣工帽工鞋穿戴规范，还有ESD防护奖惩制度。对于材料管理，我们也会有比较敏感的敏感器件ESD控制技术规范，接下来给大家看一下MSD项目这主要是由技术规范和惩罚制度管理，保证生产过程中不会受到生产的污染，造成静电伤害。

这里有些图片给大家看一下，我们金升阳对于员工在静电这一块，这是工衣工帽的现场图片，进入现场必须要把鞋帽更换好，之前都是用静电环接到地线上，这样使用久了会氧化，金升阳的话采用的是这种方法，是接在监视仪上，接触是否良好会现实出来，有可能是静电引起的也发现不了。这样就保证它不是静电或者其他原因造成的，把分析的范围缩小。

这也是现场的图片，现场会有EPA区域和通道区，都有明确规定，采访只能走这条通道，斑马线都是静电防护区，不允许其他人走进去的。接下来是失效分析平台，这个平台对产品可靠性非常重要。一个产品成熟之前肯定会遇到一些异常的原因，无论是在使用当中还是设计当中，产品出现问题的时候，是要通过失效原因分析之后，把原因分析出来之后做一个验证总结，放到规范里面，对产品的设计做一个参考，避免同类现象的事情出现，这个失效分析情况也不展开讲。

接下来看最后一个系统，就是PDM系统，这个系统主要是跟IT涉及比较深，通过软件的形式对整个生产设计做管理，管理的信息包括产品相关的信息，包括零部件信息、配置、文档，所有的跟生产设计有关的所有信息都管控起来，让所有的人都知道我们的项目在设计当中到了哪一点，出现哪些问题，每个人都可以通过软件实时监控和发现设计的精度和成果。

接下来对于可靠性做一个简单的总结，首先材料的平台，还有可靠性平台，还有生产组装可靠性平台，失效分析，产品在生产过程中应该会得到更高可靠性的表现。除了一个体系的保证，还有一个系统的工程，两者结合的话，产品可靠性才是保证的。这是我们在本次展会的展位，大家有什么问题的话可以到我们展位上详细跟我们沟通。