Mikä jäähdytyskapasiteetti puolijohdejäähdyttimelle tarvitaan testityökaluille

Mikä jäähdytyskapasiteetti puolijohdejäähdyttimelle tarvitaan testityökaluille?

Ei ole perusteltavissa yhtä ainoaa kW-lukua puolijohdekylmäkone jota käytetään testityökaluilla. Oikea jäähdytyskapasiteetti määrittyy lämmönmäärästä, joka siirtyy jäähdytynesteiden kiertoon todellisen testijonon aikana, ei pelkästään testilaitteen sähköisestä nimellisarvosta. Laitteiden integraation näkökulmasta ensimmäinen hyödyllinen kysymys on: kuinka paljon lämpöä kiertopiirin on poistettava vaaditulla syöttölämpötilalla, kun testattava laite (DUT), kiinnitys, lämpöpää ja ympäristöolosuhteet ovat kaikki toiminnassa?

Apuolijohdekylmäkone aTE-käsittelijälle, tutkapystykselle, polttotestikiinnitykselle tai lämpövirtaliittimelle valitaan jäähdytyskapasiteetti sekä tasaisen kuorman että korkeimman uskottavan hetkellisen kuorman perusteella. Tämä ero on tärkeä, koska työkalu voi vaikuttaa riittävän tehokkaalta tyhjäkäynnissä, mutta ylittää saatavilla olevan jäähdytyskapasiteetin, kun suuritehoinen laite alkaa kytkentää, kammio lämpenee tai kiinnitys muuttaa lämpötilaansa.

Aloita testityökalun todellisesta lämpökuormasta

Testiasetelman lämmönkuorma koostuu yleensä useista eri kuormista. Laitteen hukkalämpö on usein näkyvin termi, mutta se ei ole ainoa. puolijohdekylmäkone käytännöllinen mitoituslomake erottaa toisistaan DUT:n tuottaman lämmön, liittimien ja rajapintaelektroniikan lämmön, lämpöpään tai pohjalevyn häviöt, pumppulämmön sekä lämpöhäviöt letkuista, jakajista ja ympäröivästä huoneesta.

• Staattinen DUT-lämpö: keskimääräinen lämpö, joka vapautuu tarkoitetun testikuvion aikana.
• Kiinnityslaitteiston ja rajapinnan lämpö: kuormakortit, liitinmekaniikka, kontaktorit, tehomodulit tai lämpöpää, joka vaihtaa lämpöä kiertonäytön kanssa.
• Transienttilämpö: virtakytkentäpulssit, nopeat nousut, monipaikkainen testaus tai siirtyminen yhdestä laitteen tilasta toiseen.
• Ympäristön lämpösaantia: eristyshäviöt, alttiina oleva metalli, pitkät letkut ja laitteiston ympärillä oleva kuuma ilma.
• Hydraulinen yläpuolinen: pumpun lämmön ja painehäviövaikutukset, jotka voivat muuttaa käytännön toimintapistettä.

Tämän tarkkuusjäähdytin , on kiusallisesti houkuttelevaa aloittaa mallin mainostetulla kapasiteetilla. Turvallisempi järjestys on päinvastainen: määritä ensin tehtävä, sen jälkeen vertaa kapasiteettia vaaditulla poistuvan nesteen lämpötilalla, virtauksella ja ympäristöolosuhteella. Kapasiteetti lievässä luettelopisteessä ei välttämättä edusta kapasiteettia alhaisessa testilämpötilassa tai eri jäähdytinnesteseoksella.

Laske jäähdytyskuorma jäähdytinnesteiden mittauksista

Kun silmukka on käynnissä, hyödyllisin alustava laskelma käyttää jäähdytinnesteen virtausta ja mitattua lämpötilan nousua työkalun läpi:

Jäähdytyskuorma, Q = m-dot × Cp × ΔT

Tässä m-dot on jäähdytysnesteen massavirta, Cp on jäähdytysnesteen ominaislämpökapasiteetti ja ΔT on paluulämpötila miinus syöttölämpötila. Tuloksena saadaan nesteen vastaanottama lämpömäärä. Veden ominaislämpökapasiteettia huoneenlämpötilan tuntumassa arvioidaan usein likimääräisesti arvolla 4,18 kJ/kg·°C esilaskentaa varten; glykooliseoksen tapauksessa on käytettävä sen todellisia, pitoisuudesta ja lämpötilasta riippuvia ominaisuuksia. Tämä on seulontalaskelma, ei korvaus koko testiolosuhteen validoinnille.

Esimerkiksi oletetaan, että piiri kuljettaa 12 l/min vettä ja sen paluulämpötila on 3 °C korkeampi kuin syöttölämpötila. Virtaus on noin 0,2 kg/s, joten arvioitu kuorma on 0,2 × 4,18 × 3 = 2,5 kW. Jos tämä lukema heijastaa korkeinta kestävää testitilannetta, kapasiteetin valinnassa on silti otettava huomioon epävarmuus, transientit huippukuormat, lämpöhäviö ja jäähdyttimen kapasiteetti kohdesyöttölämpötilassa. Tämä ei automaattisesti tarkoita, että 2,5 kW:n laite olisi sopiva.

Käytä varavoimaa ilman, että sitä pidetään arvauksena

Alämpötilan säätöjäähdytin tarvitsee varakapasiteettia, mutta varavoima pitäisi vastata tunnettua epävarmuutta eikä yleistä prosenttiosuutta. Jos prosessilämmön mittaaminen on tarkkaa ja kuormitussykli vakaa, pieni tekninen varavoima saattaa riittää. Jos tehoprofiilit, testilämpötilat, jäähdytysnesteiden pitoisuus tai tilojen olosuhteet ovat edelleen tuntemattomia, laajempi varavoima on perusteltua, kunnes työkalun ominaisuudet on karakterisoitu.

Älä pyydä ”lisäkapasiteettia”, vaan kysy, mitä se suojaa. Se voi kattaa lämpimämmän laboratorion, tulevan monipaikkaisen kiinnikkeen, pidemmän korkeatehoisen pysähtymisajan, aliarvioidun letkutappion tai alhaisemman asetusarvon aiheuttaman kapasiteetin heikkenemisen. Tämä lähestymistapa tekee kapasiteettikeskustelusta tarkasteltavissa olevan testi-insinöörin, tilojen tiimin ja laitteiden integraattorin näkökulmasta.

Tarkista neljä ehtoa kW:n lisäksi

1. Syöttölämpötila ja vakaus

Markkina puolijohdekylmäkone täytyy tuottaa vaadittu syöttötila vaaditulla kuormalla, ei pelkästään saavuttaa kyseistä asetuspistettä pienellä tai ilman kuormaa. Vakausvaatimukset on ilmoitettava testivaatimuksena, johon kuuluu mittauspaikka, anturimenetelmä ja sallittu asettumisaika. Tiukka arvo jäähdyttimen ulostulossa ei välttämättä vastaa vakautta testattavan laitteen (DUT) liitännässä.

2. Virtaus ja painehäviö

Aprosessijäähdytin voi olla riittävän tehokas jäähdytyskyvyiltään, mutta silti huono järjestelmäsovitus, jos virtaus on liian alhainen tai pumppu ei pysty voittamaan kiinnityksen, letkun ja suodattimen aiheuttamaa painehäviötä. Hae vaadittu virtausalue, sallittu paine, jäähdytysnestepolun rajoitukset ja liitäntätiedot ennen konfiguraation hyväksymistä.

3. Siirtymävaste

Testityökalut muuttavat yleensä tehoa nopeammin kuin jäähdytyspiiri pystyy reagoimaan. Puskuritilavuus, ohjauslogiikka, piirin tilavuus ja lämpömassa voivat kaikki vaikuttaa lämpötilan poikkeamaan. Tarkoituksena on puolijohdekylmäkone , käytä edustavaa korkean tehon sekvenssiä ylivirtauksen, toipumisajan ja paluulämpötilan kehityksen arviointiin sen sijaan, että luotaisiin pelkästään keskimääräiseen kuormitukseen.

4. Jäähdytynäytteen yhteensopivuus ja kosteen kondensoitumisen hallinta

Nesteen valinta vaikuttaa lämpökapasiteettiin (Cp), viskositeettiin, pumppuvaatimuksiin, korroosionhallintaan ja kapasiteettilaskelmiin. Alhaisilla syöttölämpötiloilla eristys, höyryn tiukka sulku ja kastepisteen hallinta muodostuvat järjestelmävaatimuksiksi. tarkkuusjäähdytin nestevalinnan pitäisi siksi dokumentoida neste, sen pitoisuus, käyttöalue ja kosteen kondensoitumisen hallinnan vastuu.

Käytännöllinen mitoitusprosessi puolijohdetestausta varten

1. Luettele kaikki jäähdytettävät komponentit ja määritä, onko niiden lämpökuorma vakaa, syklinen vai transientti.
2. Kirjaa tavoiteltu syöttölämpötila, sallittu paluulämpötila, vaadittu virtaus, jäähdytynäyte ja odotettavissa olevat huoneolosuhteet.
3. Mittaa tai arvioi Q virtauksesta, nesteen ominaisuuksista ja syöttö–paluu-lämpötilaeron (ΔT) perusteella edustavissa testitiloissa.
4. Lisää jäljitettävä varaus epävarmuudelle ja tuleville käyttöolosuhteille.
5. Vertaa vaadittua kapasiteettia puolijohdekylmäkone suorituskykyyn todellisessa asetuspisteessä ja ympäristöolosuhteissa.
6. Varmista hydraulinen suorituskyky, lämpötilan vakaus rajapinnassa, hälytykset ja toipuminen kokeilukäynnistystä varten suoritettavalla käynnistyksellä.

Tuloksen tulisi olla vaatimus, kuten "poista vahvistettu huippulämpökuorma ilmoitetulla syöttölämpötilalla ja virtauksella, määritellyillä vakaus- ja toipumiskriteereillä", eikä pelkkä kapasiteettivaatimus. Tämä muotoilu auttaa toimittajaa arvioimaan lämpötilan säätöjäähdytin koko kuormitusjaksoa vastaan.

Kysymykset, jotka on ratkaistava lopullisen valinnan ennen

• Mikä on suurin jatkuva DUT- ja kiinnityslaitteen lämpökuorma tarkoitetussa ohjelmassa?
• Mikä on lyhin, suuritehoinen transientti ja kuinka suuri lämpötilan poikkeama on sallittu?
• Missä mitataan syöttö- ja paluulämpötilat?
• Mitä jäähdytinnestettä, sen pitoisuutta, virtausta ja painehäviörajoja sovelletaan?
• Lisääkö tuleva testisuunnitelma kohteita, kanavia tai alhaisempaa käyttölämpötilaa?

Oikein mitoitettu puolijohdekylmäkone ei ole yksinkertaisesti suurin saatavilla oleva yksikkö. Liian suuri koko voi vaikeuttaa säätötoimintaa ja käyttökustannuksia, kun taas liian pieni koko voi aiheuttaa lämpötilan heilahtelua, hitaan toipumisen ja testikatkoja. Parempi ratkaisu on dokumentoitu lämpötasapaino, joka on varmistettu edustavan testijonon aikana, ja jonka jälkeen valitaan prosessijäähdytin konfiguraatio, jossa on vaadittava kapasiteetti, virtaus, säätösuorituskyky ja asennusturvatoimet.