Mekkora hűtőteljesítményre van szükség egy félvezető hűtőberendezésnek tesztelőeszközökhöz

Mekkora hűtőteljesítményre van szükség egy félvezető hűtőnek tesztelőeszközökhöz?

Nincs egyetlen, általánosan érvényes kW-érték egy félvezető hűtő tesztelőeszközökhöz való használata esetén. A megfelelő hűtőteljesítmény a tényleges tesztsorozat során a hűtőközeg-körbe jutó hőmennyiségből származik, nem csupán a teszter elektromos névleges teljesítményéből. Felszerelés-integrációs szempontból az első hasznos kérdés: mennyi hőt kell a körnek eltávolítania a megkövetelt befolyó hőmérsékleten, miközben az ellenőrzött eszköz (DUT), a rögzítő szerkezet, a hőfej és a környezeti feltételek is aktívak?

Afélvezető hűtő az ATE-kezelőhöz, a próbapontállomáshoz, a kiégetési rögzítőhöz vagy a hőáramlásos interfészhez olyan hűtőrendszert kell kiválasztani, amely mind a állandó, mind a legnagyobb valószínű átmeneti terhelésre alkalmas. Ez a különbség lényeges, mert egy eszköz nyugalmi üzemmódban látszólag kényelmesen működhet, de akkor is meghaladhatja a rendelkezésre álló hűtési kapacitást, amikor egy nagy teljesítményű eszköz elkezd kapcsolni, egy kamra felfűtődik, vagy a rögzítő hőmérséklete megváltozik.

Kezdje a tesztelő eszköz valós hőterhelésével

Egy tesztelő berendezés hőterhelése általában több összetevőből álló összeg. A vizsgált eszköz (DUT) hőtermelése gyakran a legláthatóbb tényező, de nem az egyetlen. Egy gyakorlatias félvezető hűtő méretezési lap elkülöníti a DUT-ban keletkező hőt, a foglalatokból és interfész-elektronikából származó hőt, a hőfej vagy a lemez veszteségét, a szivattyú hőtermelését, valamint a csövekből, elosztókból és a környező helyiségből származó hőátvitelt.

• Állandósult állapotú DUT-hő: az előírt tesztpattern során átlagosan felszabaduló hő.
• Rögzítő és interfész hője: terhelési lapok, foglalatok mechanikai elemei, érintkezők, teljesítménymodulok vagy egy hőfej, amely hőcserét végez a hűtőkörrel.
• Átmeneti hő: az áramkör ciklizálása, gyors feszültségemelkedés, többhelyes tesztelés vagy egy eszköz állapotváltása miatt keletkező impulzusok.
• Környezeti hőfelvétel: szigetelési veszteségek, kitett fémfelületek, hosszú csövek és a berendezés körül lévő meleg levegő.
• Hidraulikai terhelés: szivattyú által termelt hő és nyomásesés hatásai, amelyek megváltoztathatják a gyakorlati üzemelési pontot.

Ezzel a precision chiller , könnyű elkezdeni egy modell hirdetett teljesítményével. Biztonságosabb sorrend fordított: először határozza meg a feladatot, majd hasonlítsa össze a teljesítményt a szükséges kilépő folyadék hőmérsékletén, átfolyáson és környezeti feltételeken. Egy enyhe katalógusponton megadott teljesítmény nem feltétlenül tükrözi a teljesítményt alacsony teszthőmérsékleten vagy más hűtőfolyadék-összetétel mellett.

Számítsa ki a hűtési terhelést a hűtőfolyadék méréseiből

Amikor a hűtőkör működik, a leghasznosabb kezdeti számítás a hűtőfolyadék átfolyását és a szerszám két oldalán mért hőmérséklet-emelkedést használja:

Hűtési terhelés, Q = m-pont × Cp × ΔT

Itt m-pont a hűtőfolyadék tömegárama, Cp a hűtőfolyadék fajhője, és ΔT a visszatérő hőmérséklet mínusz a befecskendezési hőmérséklet. Az eredmény a folyadékba átadott hőmennyiség. A szobahőmérséklet körüli víz esetében Cp-t gyakran 4,18 kJ/kg·°C-ként közelítik egy előzetes számításhoz; glikolkeverék esetében az aktuális, koncentráció- és hőmérsékletfüggő tulajdonságokat kell használni. Ez egy előszűrési számítás, nem helyettesíti a teljes tesztfeltétel érvényesítését.

Például tegyük fel, hogy egy körben 12 L/perc vizet mozgatnak, és a visszatérő ág hőmérséklete 3 °C-kal magasabb, mint a befecskendezési ágé. A térfogatáram kb. 0,2 kg/s, így a becsült terhelés 0,2 × 4,18 × 3 = 2,5 kW. Ha ez a mérés tükrözi a legmagasabb folyamatos tesztállapotot, a hűtőberendezés kapacitásának kiválasztása továbbra is figyelembe kell vegye a bizonytalanságot, az átmeneti csúcsokat, a hőszivárgást és a hűtőegység kapacitását a célbefecskendezési hőmérsékleten. Nem jelenti automatikusan, hogy egy 2,5 kW-os berendezés megfelelő.

Alkalmazza a tartalékot, de ne kezelje találgatásként

Ahőmérséklet-szabályozó hűtő tartalék kapacitásra van szükség, de a tartalékot ismert bizonytalanságokhoz kell igazítani, nem pedig univerzális százalékos értékhez. Ha a folyamat hőterhelése pontosan mért, és a terhelési ciklus stabil, akkor egy mérsékelt műszaki tartalék elegendő lehet. Ha az energiafelvétel-profilok, a tesztelési hőmérsékletek, a hűtőfolyadék koncentrációja vagy a helyiség körülményei még ismeretlenek, akkor indokolt egy nagyobb tartalék addig, amíg az eszközt jellemzőkkel nem látják el.

Ne „többlet kapacitást” kérjen, hanem azt, hogy mivel szemben nyújt védelmet. Ez lehetséges például melegebb laborban, jövőbeli többhelyes rögzítőberendezésnél, hosszabb ideig tartó nagyteljesítményű üzemmódban, alábecsült csővezeték-veszteségnél vagy alacsonyabb beállított hőmérsékleten bekövetkező kapacitáscsökkenésnél. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy a kapacitásvita áttekinthető legyen a tesztingenier, a létesítményfenntartó csapat és a berendezésintegrátor számára.

Ellenőrizze a négy feltételt a kW-on túl

1. Szállítási hőmérséklet és stabilitás

Afélvezető hűtő a kívánt szállítási feltételeket a megkövetelt terhelés mellett is biztosítania kell, nem csupán elérnie azt a beállított értéket kis vagy nulla terhelés mellett. A stabilitási követelményeket tesztkövetelményként kell megadni, beleértve a mérés helyét, a szenzormódszert és az engedélyezett beállási időt. Egy szigorú érték a hűtőberendezés kimenetén nem feltétlenül egyezik meg a vizsgált eszköz (DUT) csatlakozási pontján mért stabilitással.

2. Áramlási sebesség és nyomásesés

Afolyamat-hűtő elég hűtőteljesítménnyel rendelkezhet, mégis rossz rendszerkompatibilitást mutathat, ha az áramlási sebesség túl alacsony, vagy a szivattyú nem képes leküzdeni a rögzítőelemek, csövek és szűrők okozta nyomásesést. A konfiguráció jóváhagyása előtt szerezze be a szükséges áramlási tartományt, a megengedett nyomást, a hűtőfolyadék-vezeték korlátozásait és a csatlakozási részleteket.

3. Átmeneti válasz

A teszteszközök gyakran gyorsabban változtatnak teljesítményt, mint amilyen gyorsan a hűtőkör reagálhat rá. A puffer térfogata, a vezérlési logika, a kör térfogata és a hőtömeg mindegyike befolyásolhatja a hőmérséklet-ingadozást. Egy félvezető hűtő , használjon egy képviselő nagyteljesítményű sorozatot a túllendülés, a visszatérési idő és a visszatérő hőmérséklet-trend értékelésére, ne csak az átlagos terhelésre támaszkodva.

4. Hűtőfolyadék-kompatibilitás és kondenzációszabályozás

A folyadék kiválasztása befolyásolja a fajhőt (Cp), a viszkozitást, a szivattyú igényt, a korrózióvédelmet és a teljesítményszámításokat. Alacsony ellátási hőmérsékletek esetén a szigetelés, a gőzzár és a harmatpont-kezelés rendszerkövetelményekké válnak. Egy precision chiller kiválasztásnak ezért dokumentálnia kell a folyadékot, annak koncentrációját, az üzemelési tartományt és a kondenzációszabályozás felelősségét.

Gyakorlati méretezési munkafolyamat félvezető-tesztekhez

1. Sorolja fel az összes hűtött elemet, és határozza meg, hogy a hőterhelése állandó, ciklikus vagy átmeneti.
2. Jegyezze fel a célellátási hőmérsékletet, a megengedett visszatérő hőmérsékletet, a szükséges átfolyást, a hűtőfolyadék típusát és a várható helyiségkörülményeket.
3. Mérje vagy becsülje meg a Q értéket az átfolyásból, a folyadék tulajdonságaiból és az ellátási–visszatérő ΔT-ből a képviselő tesztállapotok alatt.
4. Adjon hozzá nyomon követhető biztonsági tartalékot a mérési bizonytalanságra és a jövőbeni üzemeltetési feltételekre.
5. Hasonlítsa össze a szükséges teljesítményt a félvezető hűtő tényleges beállítási ponton és környezeti feltételek melletti teljesítménnyel.
6. Ellenőrizze a hidraulikai teljesítményt, az interfész hőmérséklet-stabilitását, a riasztásokat és a helyreállítást egy üzembe helyezési futtatás során.

Az eredménynek olyan követelménynek kell lennie, mint például „távolítsa el a megerősített csúcs hőterhelést a megadott befolyó hőmérsékleten és átfolyáson, meghatározott stabilitási és helyreállítási kritériumokkal”, nem pedig egy egyszerű teljesítménykérés. Ez a megfogalmazás segít a szállítónak egy hőmérséklet-szabályozó hűtő értékelését elvégezni az egész terhelési ciklus alapján.

Kérdések a végleges kiválasztás előtt tisztázandók

• Mi a maximális folyamatos DUT- és rögzítőhő a tervezett program során?
• Mi a legrövidebb, legnagyobb teljesítményű átmeneti folyamat, és milyen hőmérséklet-ingadozás engedhető meg?
• Hol mérik a befolyó és visszafolyó hőmérsékleteket?
• Milyen hűtőfolyadék, koncentráció, átfolyás és nyomásesés-korlátozások érvényesek?
• A jövőbeli tesztterv új helyszíneket, csatornákat vagy alacsonyabb üzemelési hőmérsékletet tartalmaz-e?

Megfelelően méretezett félvezető hűtő nem csupán a legnagyobb elérhető egység. A túlméretezés bonyolulttá teheti a szabályozási viselkedést és az üzemeltetési költséget, míg a túl kis méret miatt hőmérséklet-ingadozás, lassú visszaállás és tesztek megszakítása léphet fel. A jobb döntés egy dokumentált hőegyensúly, amelyet reprezentatív tesztsorozat alatt ellenőriztek, majd egy olyan folyamat-hűtő konfigurációhoz igazítottak, amely rendelkezik a szükséges teljesítménnyel, átfolyással, szabályozási teljesítménnyel és telepítési biztonsági intézkedésekkel.