Aký chladiaci výkon potrebuje polovodičový chladič pre testovacie zariadenia?
Neexistuje jediné odôvodniteľné číslo v kW pre polovodičový chladič používaný s testovacími zariadeniami. Správny chladiaci výkon vyplýva z tepla, ktoré sa dostane do chladiaceho okruhu počas skutočnej testovacej sekvencie, nie len z elektrického menovitého výkonu testera. Z hľadiska integrácie zariadení je prvou užitočnou otázkou: aké množstvo tepla musí okruh odviesť pri požadovanej teplote dodávanej chladiacej kvapaliny, keď sú aktívne testované zariadenie (DUT), prípravok, tepelná hlava a okolité podmienky?
Apolovodičový chladič pre obsluhovateľa ATE, zondujúcu stanicu, zariadenie na burn-in alebo rozhranie pre tepelný prúd sa musí vybrať také chladiace zariadenie, ktoré zvládne nielen stálu záťaž, ale aj najvyššiu pravdepodobnú prechodnú záťaž. Toto rozlíšenie je dôležité, pretože zariadenie môže počas nečinnosti vyzerať pohodlné, avšak pri spustení vysokovýkonového zariadenia, pri rastúcej teplote komory alebo pri zmenách teploty prípravku môže prekročiť dostupný chladiaci výkon.
Začnite s reálnou tepelnou záťažou testovacieho zariadenia
Tepelná záťaž testovacej súpravy je zvyčajne súčtom viacerých zložiek záťaže. Rozptyl tepla zariadením (DUT) je často najviditeľnejšou zložkou, avšak nie je jedinou. Praktický polovodičový chladič výpočtový list oddeluje teplo generované DUT, teplo zo zásuviek a rozhraniových elektronických obvodov, straty tepelného hlavníka alebo platníka, teplo z čerpadla a tepelné úniky z hadíc, rozdeľovacích blokov a okolitého prostredia.
- Stacionárne teplo DUT: priemerné teplo uvoľnené počas plánovaného testovacieho vzoru.
- Teplo prípravku a rozhrania: testovacie dosky, mechanizmy zásuviek, kontaktory, výkonové moduly alebo tepelný hlavník, ktorý vymieňa teplo s okruhom.
- Prechodné teplo: impulzy spôsobené cyklickým zapínaním a vypínaním napájania, rýchlymi nárastmi teploty, testovaním na viacerých miestach alebo prepínaním z jedného stavu zariadenia do iného.
- Tepelný prírastok zo životného prostredia: straty izolácie, vystavený kov, dlhé hadice a horúci vzduch okolo zariadenia.
- Hydraulická záťaž: teplo od čerpadla a účinky tlakového poklesu, ktoré môžu zmeniť praktický prevádzkový bod.
S a presný chladič , je lákavé začať s uvádzanou kapacitou modelu. Bezpečnejšia postupnosť je opačná: najprv definujte požadovanú záťaž, potom porovnajte kapacitu pri požadovanej teplote výstupnej kvapaliny, prietoku a vonkajších podmienkach. Kapacita pri miernej referenčnej hodnote uvedenej v katalógu nemusí zodpovedať kapacite pri nízkej testovacej teplote alebo pri inom zmesovom pomere chladiacej kvapaliny.
Výpočet chladiacej záťaže na základe meraní chladiacej kvapaliny
Keď je obežný okruh v prevádzke, najužitočnejší počiatočný výpočet využíva prietok chladiacej kvapaliny a nameraný nárast teploty cez zariadenie:
Chladivý výkon, Q = m-dot × Cp × ΔT
Tu je m-dot hmotnostný prietok chladiacej kvapaliny, Cp je špecifická tepelná kapacita chladiacej kvapaliny a ΔT je rozdiel medzi teplotou návratu a teplotou prívodu. Výsledkom je teplo prenesené do kvapaliny. Pre vodu v blízkosti izbovej teploty sa Cp často približne uvádza ako 4,18 kJ/kg·°C pre predbežný výpočet; zmes glykolu vyžaduje skutočné vlastnosti závislé od jej koncentrácie a teploty. Ide o orientačný výpočet, nie náhradu za overenie úplných skúšobných podmienok.
Napríklad predpokladajme, že okruh prečerpáva 12 L/min vody a teplota návratu je o 3 °C vyššia ako teplota prívodu. Prietok je približne 0,2 kg/s, takže odhadovaný výkon je 0,2 × 4,18 × 3 = 2,5 kW. Ak táto hodnota odráža najvyšší trvalý stav počas skúšky, výber chladiča musí stále zohľadniť neurčitosť, prechodné špičky, tepelné úniky a výkon chladiča pri cieľovej teplote prívodu. Neznamená to automaticky, že je vhodný chladič s výkonom 2,5 kW.
Použite rezervu bez toho, aby ste ju považovali za odhad
Achladiča na reguláciu teploty potrebuje rezervnú kapacitu, avšak rezerva by mala zodpovedať známej neurčitosti, nie univerzálnej percentuálnej hodnote. Ak je teplo z procesu presne merané a pracovný cyklus je stabilný, môže postačiť skromná technická rezerva. Ak sú ešte neznáme charakteristiky výkonu, testovacie teploty, koncentrácia chladiacej kvapaliny alebo podmienky v miestnosti, je rozumné dočasne použiť väčšiu rezervu, kým sa nástroj nedá plne charakterizovať.
Namiesto požiadavky na „extra kapacitu“ sa opýtajte, čo vlastne chráni. Môže kompenzovať vyššiu teplotu v laboratóriu, budúcu viacmiestnu prípravku, dlhšie obdobie vysokovýkonnej prevádzky, podcenené straty v hadiciach alebo zníženie kapacity pri nižšom nastavenom bode. Tento prístup umožňuje prehľadnú diskusiu o kapacite medzi inžinierom pre skúšky, tímom pre technické zariadenia a integrátorom zariadení.
Skontrolujte štyri podmienky navyše k kW
1. Teplota a stabilita dodávky
Trh polovodičový chladič musí vytvárať požadovaný stav dodávky pri požadovanej záťaži, nie len dosiahnuť danú nastavenú hodnotu pri malej alebo žiadnej záťaži. Požiadavky na stabilitu by mali byť uvedené ako testovacia požiadavka vrátane miesta merania, metódy senzora a povolenej doby ustálenia. Prieštna hodnota na výstupe chladiča nemusí byť rovnaká ako stabilita na rozhraní s testovaným zariadením.
2. Prietok a tlaková strata
Aprocesný chladič môže mať dostatočný chladiaci výkon a napriek tomu byť nevhodným systémovým riešením, ak je prietok príliš nízky alebo ak čerpadlo nedokáže prekonať tlakovú stratu v prípravku, hadiciach a filtrách. Pred schválením konfigurácie získajte požadované rozsahy prietoku, povolené tlaky, obmedzenia chladiacej cesty a podrobnosti o pripojeniach.
3. Prechodová odpoveď
Testovacie nástroje zvyčajne menia výkon rýchlejšie, ako sa chladiaci okruh dokáže prispôsobiť. Objem vyrovnávacej nádoby, riadiaca logika, objem okruhu a tepelná hmotnosť môžu všetky ovplyvniť výkyvy teploty. Pre polovodičový chladič , použite reprezentatívnu vysokovýkonovú postupnosť na vyhodnotenie prekročenia, doby obnovy a trendu teploty návratnej kvapaliny namiesto základania sa len na priemernom zaťažení.
4. Kompatibilita chladiacej kvapaliny a kontrola kondenzácie
Výber kvapaliny ovplyvňuje mernú tepelnú kapacitu (Cp), viskozitu, požiadavky na čerpadlo, kontrolu korózie a výpočty výkonu. Pri nízkych teplotách dodávanej kvapaliny sa izolácia, tesnenie proti parám a riadenie rosného bodu stávajú požiadavkami na systém. Preto by výber mal dokumentovať kvapalinu, jej koncentráciu, prevádzkový rozsah a zodpovednosť za kontrolu kondenzácie. presný chladič výber by preto mal dokumentovať kvapalinu, jej koncentráciu, prevádzkový rozsah a zodpovednosť za kontrolu kondenzácie.
Praktický pracovný postup na určenie veľkosti chladiaceho systému pre testovanie polovodičov
- Zoznam všetkých chladených prvkov a určenie, či ich teplo je stále, cyklické alebo prechodné.
- Zaznamenajte cieľovú teplotu dodávanej kvapaliny, povolenú teplotu návratnej kvapaliny, požadovaný prietok, typ chladiacej kvapaliny a očakávané podmienky v miestnosti.
- Zmerajte alebo odhadnite tepelný výkon Q z prietoku, vlastností kvapaliny a rozdielu teplôt medzi dodávanou a návratnou kvapalinou počas reprezentatívnych testovacích stavov.
- Pridajte sledovateľnú rezervu na neistotu a budúce prevádzkové podmienky.
- Porovnajte požadovanú kapacitu s polovodičový chladič výkonom pri skutočnom nastavenej hodnote a okolných podmienkach.
- Overte hydraulický výkon, teplotnú stabilitu na rozhraní, poplachy a obnovu prostredníctvom spúšťacieho behu.
Výsledkom by malo byť požiadavkové vyhlásenie, napr. „odstrániť potvrdenú maximálnu tepelnú záťaž pri uvedenej teplote prívodu a prietoku, s definovanými kritériami stability a obnovy“, namiesto jednoduchej požiadavky na kapacitu. Takéto znenie pomáha dodávateľovi posúdiť chladiča na reguláciu teploty vzhľadom na celý cyklus záťaže.
Otázky, ktoré je potrebné vyriešiť pred konečným výberom
- Aká je maximálna trvalá tepelná záťaž DUT a príslušenstva počas plánovaného programu?
- Aký je najkratší prechodný stav s najvyšším výkonom a aká veľkosť odchýlky teploty je prípustná?
- Kde sa merajú teploty prívodu a návratu?
- Aký chladiaci prostriedok, jeho koncentrácia, prietok a limity poklesu tlaku sa uplatňujú?
- Pridá plán budúcich testov nové miesta, kanály alebo nižšiu prevádzkovú teplotu?
Správne dimenzovaný polovodičový chladič nie je jednoducho najväčší dostupný zariadenie. Nadmerne veľké zariadenie môže komplikovať správanie riadenia a prevádzkové náklady, zatiaľ čo príliš malé zariadenie môže spôsobiť kolísanie teploty, pomalú obnovu a prerušenia testov. Lepšie rozhodnutie je zdokumentovaná tepelná rovnováha, overená v rámci reprezentatívnej testovacej sekvencie, a následne priradenie k procesný chladič konfigurácii s požadovanou kapacitou, prietokom, výkonom riadenia a bezpečnostnými opatreniami pre inštaláciu.
Najnovšie správy