QFD在微波電源設(shè)計中的運(yùn)用研究

柏明

四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川綿陽 621000

微波加熱方式可同時加熱物料的表里，而不完全依靠傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)加熱的過程，因此可以在很短的時間內(nèi)達(dá)到均勻加熱的效果。微波加熱方式相比于傳統(tǒng)加熱方式具有很多優(yōu)勢，如加熱速度快、加熱均勻，所需時間短，節(jié)省能源等特點(diǎn)。使用開關(guān)電源可以大大提高電源效率的同時使得設(shè)備質(zhì)輕體小。

1 QFD

1.1 QFD的原理

QFD可將顧客的需求轉(zhuǎn)化成代用質(zhì)量特性，進(jìn)而確定產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，再將這些設(shè)計質(zhì)量系統(tǒng)地展開到各個功能部件的質(zhì)量、零件的質(zhì)量或服務(wù)項目的質(zhì)量上，以及制造工序各要素或服務(wù)過程各要素的相互關(guān)系上，使產(chǎn)品或服務(wù)事前就完成質(zhì)量保證，符合顧客要求。

1.2 HOQ繪制

在應(yīng)用QFD方法時，要先建立各階段的HOQ。HOQ繪制過程首先要制作要求質(zhì)量展開表，制作過程如圖1所示。

圖1 要求質(zhì)量展開表的制作過程

將要求質(zhì)量變換為質(zhì)量特性的過程，是完成用戶的語言向技術(shù)世界語言轉(zhuǎn)化的過程。利用QFD-desinger進(jìn)行QFD輔助設(shè)計，就得到產(chǎn)品的功能與質(zhì)量要素的HOQ，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品設(shè)計HOQ

2 微波電源系統(tǒng)

微波電源是整個微波反應(yīng)器的核心部件。近年來，隨著微波技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大，傳統(tǒng)微波電源缺點(diǎn)逐漸顯露，微波開關(guān)電源因其體積小、可靠性高、方便維修等特點(diǎn)，逐漸取代了傳統(tǒng)微波電源[1]。

2.1 傳統(tǒng)微波電源

傳統(tǒng)微波電源存在體積大、可靠性低等缺點(diǎn)，它主要是由二極管、電容器、燈絲變壓器和高壓變壓器等組成。磁控管的正常工作需要為陽極提供直流高壓，陽極電源由變壓器與電容串聯(lián)，使其在正常的線電壓變化范圍內(nèi)，能給磁控管提供電流，其主要原理如圖3所示。圖3（a）是半波整流電路，磁控管是以脈動形式工作的，在某一半周工作，而在另一半周則關(guān)斷截止。圖3（b）是全波整流電路，在第一半周電容C1通過二極管D1充電，在另一半周電容C2通過二極管D2充電，最終加到磁控管的電壓是C1和C2串聯(lián)的電壓。

圖3 控制電路原理圖

2.2 微波開關(guān)電源

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，為提升供電過程效率，逐漸采用微波開關(guān)電源替代傳統(tǒng)電源方式供電。新型微波開關(guān)電源包含燈絲電源、陽極電源、供電電源等，其工作過程能夠提供恒定的陽極功率，保證磁控管工作過程穩(wěn)定輸出，而且燈絲電源提供陽極控制保護(hù)、能夠?qū)崿F(xiàn)外部故障連鎖；保障電源正常運(yùn)行，使得可靠性大大提高。微波開關(guān)電源電路圖如圖4所示。微波開關(guān)電源由于沒有工頻變壓器，所以體積和重量只有傳統(tǒng)電源的20%-30%，這樣就為設(shè)備設(shè)計提供了有利條件，促進(jìn)設(shè)備整體方案的優(yōu)化、元器件的集成；電源功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化率高。試驗(yàn)檢測開關(guān)電源轉(zhuǎn)化效率一般為60%-70%，而傳統(tǒng)微波電源只有30%-40%。

3 QFD在微波電源設(shè)計中的運(yùn)用

3.1 質(zhì)量特性展開表制作

質(zhì)量展開表的制作同樣是先通過對質(zhì)量特性親和圖整理來實(shí)現(xiàn)，微波電源質(zhì)量特性親和圖如圖4所示。

圖4 微波電源系統(tǒng)質(zhì)量特性表親和圖

3.2 微波電源系統(tǒng)HOQ繪制

根據(jù)上述制作的要求質(zhì)量表和質(zhì)量特性表，得到微波電源系統(tǒng)功能與質(zhì)量要素的HOQ，如圖5所示。其中屋頂部分表示的是質(zhì)量特性之間的相關(guān)關(guān)系，即正相關(guān)（有益的變化），用（+）表示；不相關(guān)；負(fù)相關(guān)（有害的變化），用（-）表示。

從圖5可以看到，微波電源設(shè)計主要考慮體積和轉(zhuǎn)化效率，它們的重要度明顯高于質(zhì)量特性的其他項，其重要度分別為106、98，其相對重要度均為11%、10%，此外材質(zhì)、零件尺寸也比較重要。另外，HOQ還反饋給用戶設(shè)計矛盾沖突，例如體積與維護(hù)的矛盾關(guān)系等。

圖5 微波電源系統(tǒng)的HOQ

4 結(jié)語

質(zhì)量機(jī)能展開（QFD）是把顧客或市場的要求轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求、零部件特性、工藝要求、生產(chǎn)要求的多層次演繹分析方法。本文通過介紹傳統(tǒng)微波電源和微波開關(guān)電源，分析得到微波開關(guān)電源在體積、轉(zhuǎn)化效率上的優(yōu)勢，最后結(jié)合QFD，構(gòu)建設(shè)計質(zhì)量屋，明確主要設(shè)計任務(wù)，得到設(shè)計重點(diǎn)與分析結(jié)論相吻合。結(jié)果表明，QFD的運(yùn)用可以為微波電源設(shè)計過程提供新方法和新思路。