产品的标准化设计与研制是提高产品开发质量、加快产品研制速度、避免产品设计失误的重要方法与手段。产品标准化的应用可以进一步降低企业产品研制与生产成本,在为企业产生显著经济效益的同时避免不必要的经济损失。产品标准设计的主要优点有:

1）保证产品设计质量、提高产品生产效率、降低产品维护成本;

2）增加设计复用度、减少重复设计、缩短产品研制周期、加快产品上市速度;

3）实现产品技术的沉淀与积累,增加研发团队设计能力;

4）增加产品配件设计标准化,降低产品生产、装配、工艺难度,提高产品生产的机械化程度与生产率;

5）有利于提高产品的零部件复用率、提高零部件的采购议价能力,降低器件采购成本。

与产品国标、行标、企标的标准化建设不同,本文是在结合作者实际产品设计工作经验,并考虑UPS功率电源产品技术特点,从产品设计理念与技巧等角度,来实现公司UPS功率电源产品的软、硬件设计标准化工作。通过该项工作,解决当前公司电源产品日益扩张后所带来的产品设计质量风险,缩短产品研发周期与上市周期。

二、层次化设计

展开产品标准化设计,绕不开产品的层次化设计思想。“层次”是自然辩证法中有关系统论的基本哲学概念,是形成标准化设计的哲学基础。唯物主义辩证法指出,“系统”是由相互作用的各部分所组成的、具备一定功能的整体。一个性能优异、功能完备的电力电子产品无疑也是一个设计良好的系统。

有关层次化的概念深入在产品与技术的方方面面,例如麻省理工学院电子工程和计算机科学教授Anant Agarwal在讲授《电路与电子学》过程中,当讲到什么是电子工程时,其将电子工程分成了如图1所示的层次化结构。从最初自然界间的量值关系开始,进而形成自然物理规律再经过层层集总抽象,最终形成小到烤面包机,大到航天飞机等电子产品。

在硬件开发领域中,电子设计自动化EDA技术也完全是按层次化思想开展设计的。EDA技术是以计算机为工作平台,融合了计算机技术、信息处理技术、电子技术等最新研究成果,用硬件描述语言HDL完成设计的一种全自动计算机辅助设计CAD技术。

HDL语言通过使用结构级或行为级描述,可以在电子产品的不同抽象层次开展电子行为描述与设计。HDL语言也是一种层次化设计方法,采用自顶向下的设计方法开展数字电路设计。如图2所示,HDL抽象层次描述包括行为领域、结构领域、物理领域3个领域,以及系统级、算法级、寄存器传输级、逻辑级与电路级5个抽象层次。