开关电源应用广泛,其可靠性也备受关注,如何在考虑经济成本的情况下,尽量提高开关电源的可靠性,成为企业十分关心的问题。本文以伺服电机驱动系统开关电源为研究对象,分析其故障原因,确定易故障元器件,对故障进行仿真重现;构建元器件退化模型,同时考虑容差和退化效应,构建快速计算模型,进行开关电源可靠性分析;对电路进行优化设计,降低开关电源失效率,最终形成一套对开关电源可靠性进行优化设计的完整方法。首先,对开关电源的失效率和失效机理进行分析。统计失效率,确定失效率高的元器件,分析电路原理,确定失效机理、判断故障原因;基于实物电路,对故障原因进行验证,确定基于退化与容差的失效分析思路;搭建仿真模型,进行故障仿真重现,对上述失效机理进行验证,并监测分析电源各位置应力,确定电源中的关键节点。其次,综合考虑元器件容差与退化,对开关电源的可靠性进行分析。构建元器件退化模型;根据之前获得的失效率统计结果与失效机理分析,基于正交表,对电源进行灵敏度分析,确定灵敏度高的关键元器件;基于搭建的仿真模型与灵敏度分析结果,通过多次仿真,确定灵敏元器件参数与关键节点应力间的映射关系,构建开关电源的快速计算模型;基于应力一强度干涉模型,计算得到同时考虑元器件退化与容差情况下各关键元器件的失效概率;根据各元器件失效概率,计算得到系统总失效率,从而实现开关电源可靠性分析。最后,对开关电源可靠性进行优化设计。基于成本计算公式与质量优化准则,对电源总成本进行量化;以此为目标函数,基于粒子群优化算法,计算最低成本,获得元器件参数中心值与容差的最优组合,实现开关电源可靠性优化。