Каква охладителна мощност е необходима на полупроводниковия охладител за изпитателни инструменти

Каква охладителна мощност е необходима на полупроводниковия чилър за изпитателните инструменти?

Няма обосновано единично число в киловати за полупроводниковият охладител използван с изпитателни инструменти. Правилната охладителна мощност се определя от топлината, достигаща до контура с охлаждащата течност по време на действителната изпитателна последователност, а не само от електрическата номинална мощност на изпитателното устройство. От гледна точка на интеграцията на оборудването първият полезен въпрос е: каква топлина трябва да бъде отстранена от контура при зададената температура на подаване, докато са активни изпитваният образец (DUT), фиксиращото приспособление, термичната глава и условията на околна среда?

Aполупроводниковият охладител за ATE хендлър, пробна станция, приспособление за издръжливост (burn-in) или интерфейс за термичен поток трябва да се избира спрямо както постоянна, така и най-високата вероятна преходна (транзиентна) товарна мощност. Това различие има значение, защото инструментът може да изглежда удобен по време на бездействие, но да надвишава наличната охладителна мощност, когато високомощно устройство започне да превключва, когато камерата промени температурата си или когато приспособлението промени своята температура.

Започнете с реалната термична товарна мощност на изпитателния инструмент

Топлинната мощност на една изпитателна установка обикновено представлява съвкупност от натоварвания. Разсейването на устройството често е най-очевидният компонент, но не е единственият. Практически полупроводниковият охладител лист за размери разграничава топлината, генерирана в изпитваното устройство (DUT), топлината от сокетите и интерфейсната електроника, загубите от термичната глава или плочата, топлината от помпата и топлинните загуби през маркучите, колекторите и околната стая.

• Стационарна топлина от DUT: средната топлина, отделяна по време на предвидения изпитателен режим.
• Топлина от приспособлението и интерфейса: платки за натоварване, хардуер за сокети, контактори, модули за захранване или термична глава, която обменя топлина с контура.
• Променлива топлина: импулси, причинени от циклиране на захранването, бързи нараствания, многоместно тестване или превключване от едно състояние на устройството към друго.
• Външна топлинна придобивка: загуби поради изолация, оголени метални повърхности, дълги маркучи и топъл въздух около оборудването.
• Хидравлично надвишаване: ефекти от топлината и пада на налягането в помпата, които могат да променят практическа работната точка.

С точен охладител , изкушението е да започнете с рекламната мощност на модела. По-безопасна последователност е обратната: първо дефинирайте задължението, след това сравнете мощността при изискваната температура на изходящата течност, разхода и атмосферните условия. Мощността при умерена каталожна точка може да не отразява мощността при ниска тестова температура или при различна смес за охлаждане.

Изчисляване на охладителната нагрузка по измерванията на охлаждащата течност

Когато контурът работи, най-полезното първоначално изчисление използва разхода на охлаждащата течност и измереното повишаване на температурата през инструмента:

Охладителна нагрузка, Q = m-dot × Cp × ΔT

Тук m-точка е масовият разход на охлаждащата течност, Cp е специфичната топлина на охлаждащата течност, а ΔT е разликата между температурата на връщащата се и подаваната течност. Резултатът представлява топлината, предадена на течността. За вода при температура близо до стайна Cp често се апроксимира като 4,18 kJ/kg·°C за предварително изчисление; за смес от гликол са необходими нейните действителни свойства, зависещи от концентрацията и температурата. Това е ориентировъчно изчисление, а не замяна на валидирането на пълното изпитателно условие.

Например, предположим, че един контур премества 12 L/min вода и температурата на връщащата се течност е с 3°C по-висока от тази на подаваната. Разходът е около 0,2 kg/s, така че оценената натовареност е 0,2 × 4,18 × 3 = 2,5 kW. Ако този резултат отразява най-високото устойчиво изпитателно състояние, изборът на капацитет все още трябва да взема предвид несигурността, преходните върхове, топлинните загуби и капацитета на чилъра при целевата температура на подаване. Това не означава автоматично, че един 2,5 kW агрегат е подходящ.

Прилагайте резерв, без да го третирате като предположение

Aчилър за контрол на температурата има нужда от резервен капацитет, но резервът трябва да отговаря на известната несигурност, а не на универсален процент. Ако топлинната мощност на процеса е точно измерена и работният цикъл е стабилен, може да е достатъчен скромен инженерен резерв. Ако профилите на мощността, тестовите температури, концентрацията на охлаждащата течност или условията в помещението все още не са известни, по-широк резерв е обоснован, докато инструментът не бъде напълно характеризиран.

Вместо да поискате „допълнителен капацитет“, задайте си въпроса какво точно той компенсира. Той може да покрива по-топло лабораторно помещение, бъдеща мултилокационна фиксира, по-продължително високомощностно задържане, недооценени загуби в маркучите или намаляване на капацитета при по-ниска зададена температура. Този подход прави дискусията за капацитета преглеждана от тестовия инженер, екипа по инфраструктура и интегратора на оборудването.

Проверете четири условия освен kW

1. Температура и стабилност на подаването

Пазарът полупроводниковият охладител трябва да осигурява желаното състояние на подаването при изискваната натовареност, а не просто да достигне тази зададена стойност при малка или нулева натовареност. Изискванията за стабилност трябва да бъдат посочени като изпитателно изискване с указание на мястото на измерване, метода на сензорите и разрешеното време за установяване. Стеснена стойност в изхода на чилъра може да не съответства на стабилността в интерфейса на изпитваното устройство.

2. Дебит и налягане

Aпроцесен чилър може да притежава достатъчна хладилна мощност и все пак да е неподходяща за системата, ако дебитът е твърде нисък или помпата не може да преодолее налягането, губено в приспособлението, маркучите и филтъра. Преди одобряване на конфигурацията трябва да се получи необходимият диапазон на дебита, допустимото налягане, ограниченията в пътя на охладителната течност и подробностите за свързване.

3. Преходен отговор

Изпитателните инструменти обикновено променят мощността по-бързо, отколкото хладилната верига може да реагира. Обемът на буфера, логиката на управление, обемът на веригата и топлинната маса могат всички да повлияят върху температурното отклонение. За а полупроводниковият охладител , използвайте представителна високомощна последователност, за да оцените преходното превишаване, времето за възстановяване и тенденцията на температурата на връщащия се поток, вместо да разчитате само на средно натоварване.

4. Съвместимост на охлаждащата течност и контрол на кондензацията

Изборът на течност влияе върху Cp, вискозитета, изискванията към помпата, контрола на корозията и изчисленията на капацитета. При ниски температури на подаването изолацията, паронепроницаемостта и управлението на точката на оросяване стават изисквания към системата. Едно точен охладител решение следователно трябва да документира течността, концентрацията ѝ, работния диапазон и отговорността за контрол на кондензацията.

Практическа методика за размерно проектиране за изпитване на полупроводникови устройства

1. Избройте всички охлаждани елементи и определете дали топлината, която отделят, е постоянна, циклична или преходна.
2. Запишете целевата температура на подаването, допустимата температура на връщащия се поток, необходимия дебит, типа охлаждаща течност и очакваните условия в помещението.
3. Измерете или оценете Q чрез дебита, свойствата на течността и ΔT между подаването и връщането по време на репрезентативни изпитателни състояния.
4. Добавете проследима поправка за несигурност и бъдещи експлоатационни условия.
5. Сравнете необходимата мощност с полупроводниковият охладител производителността при действителната зададена точка и външни условия.
6. Проверете хидравличната производителност, температурната стабилност на интерфейса, алармите и възстановяването чрез пусково изпитание.

Резултатът трябва да е изискване като „отстраняване на потвърдената максимална топлинна мощност при посочената температура на подаване и дебит, с дефинирани критерии за стабилност и възстановяване“, а не просто заявка за мощност. Такова формулиране помага на доставчика да оцени чилър за контрол на температурата спрямо целия цикъл на работа.

Въпроси, които трябва да бъдат уточнени преди окончателния подбор

• Каква е максималната продължителна топлинна мощност на DUT и фиксатурата по време на планираната програма?
• Какъв е най-краткият и най-мощен преходен режим и колко голямо отклонение на температурата е допустимо?
• Къде се измерват температурите на подаване и връщане?
• Какъв хладителен разтвор, концентрация, дебит и ограничения за загуба на налягане са приложими?
• Дали бъдещият план за изпитания добавя места, канали или по-ниска работна температура?

Правилно подбран полупроводниковият охладител не е просто най-голямата налична единица. Излишно голямата мощност може да усложни поведението на системата за управление и експлоатационните разходи, докато недостатъчно голямата мощност може да предизвика отклонения в температурата, бавно възстановяване и прекъсвания на изпитанията. По-доброто решение е документиран топлинен баланс, проверен при репрезентативна последователност от изпитания, а след това съчетан с процесен чилър конфигурация с необходимата мощност, дебит, производителност на системата за управление и мерки за безопасност при инсталиране.