一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种散热器热阻抗的测试方法和系统，包括：热源控制器向一个或多个热源发送功率恒定的驱动信号；响应驱动信号，按照预设的温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应驱动信号过程内的温度上升数据序列；热源控制器切断向热源发送的驱动信号；响应零输入信号，按照所述温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应零输入信号过程内的温度冷却数据序列；根据获取到的每个热源的温度上升数据序列和温度冷却数据序列，得到散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。本发明专利技术全面展现散热器在升温、热量保持和冷却过程的散热效果，完善器件到热沉，为热设计提供散热器热阻抗特性参数。

A test method and system for the thermal impedance of radiator

【技术实现步骤摘要】
一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统
本专利技术涉及热设计瞬态测试
，尤其是涉及一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统。
技术介绍
在电气、电子产品当中，器件的工作状态并非恒定不变，而是实时变化的，伴随着的损耗能量也实时变化。在传统的热设计工作中，通常以稳态工况作为设计依据，随着电气、电子产品功率密度不断提升，要求热设计逐步由稳态设计转向瞬态设计。当前，半导体器件的瞬态热测试方法已经较为成熟，但是，当前散热器的性能测试方法通常利用瞬态测试方法，只专注于散热器的热阻测试，却忽略了散热器热容特性的测试，无法构建出散热器的热阻抗特性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种针对散热器热阻抗的测试方法，包括：步骤一、热源控制器向与所述热源控制器连接的一个或多个热源发送功率恒定的驱动信号；步骤二、每个热源响应所述驱动信号，温度采集设备按照预设的温度采集频率，记录所述每个热源从开始响应到完全响应所述驱动信号过程内的温度上升数据并生成相应的数据序列；步骤三、所述热源控制器切断向所述热源发送的所述驱动信号；步骤四、所述每个热源响应零输入信号，所述温度采集设备按照所述温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应所述零输入信号过程内的温度冷却数据并生成相应的数据序列；步骤五、获取每个热源的温度上升数据序列和温度冷却数据序列，基于此，得到散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。优选地，所述步骤五进一步包括：获取每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列；基于预设的散热器的精度阶数信息，并根据每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，利用时域拟合法或频谱分析法，得到散热器的热阻抗信息。优选地，在基于散热器的预设的精度阶数信息，并根据每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，利用时域拟合法或频谱分析法，得到散热器的热阻抗信息步骤中，进一步包括：在所述精度阶数小于或等于2时，采用时域拟合法，计算所述散热器的热阻抗信息；在所述精度阶数大于2时，采用频谱分析法，计算所述散热器的热阻抗信息。优选地，在所述热源控制器切断向所述热源发送的所述驱动信号步骤前，所述方法还包括：所述温度采集设备按照所述温度采集频率，并根据预设的恒定能量保持时间阈值，记录每个热源在恒定能量保持时间内完全响应所述驱动信号的持续过程内的温度保持数据并生成相应的序列。优选地，所述温度采集频率为0.2～100Hz。另一方面，本专利技术实施例还提出了一种针对散热器热阻抗的测试系统，所述系统利用如上述所述的方法来测量散热器的热阻抗信息，所述系统包括：待测试散热器；一个或多个热源，其设置于待测试散热器台面上，用于响应驱动信号或零输入信号；热源控制器，其与每个热源连接，用于向所述一个或多个热源发送功率恒定的所述驱动信号，以及切断向所述热源发送的所述驱动信号；温度采集设备，其包括若干温度传感器，每个所述温度传感器用于按照预设的温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应所述驱动信号过程内的温度上升数据并生成相应的数据序列，以及按照所述温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应所述零输入信号过程内的温度冷却数据并生成相应的数据序列；热阻抗信息生成模块，其与所述温度采集设备连接，用于获取每个热源的温度上升数据序列和温度冷却数据序列，基于此，得到散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。优选地，所述热阻抗信息生成模块，其用于获取每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，进一步基于预设的散热器的精度阶数信息，并根据每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，利用时域拟合法或频谱分析法，得到散热器的热阻抗信息。优选地，所述热阻抗信息生成模块，其用于在所述精度阶数小于或等于2时，采用时域拟合法，计算所述散热器的热阻抗信息；进一步，所述热阻抗信息生成模块，其用于在所述精度阶数大于2时，采用频谱分析法，计算所述散热器的热阻抗信息。优选地，所述温度采集设备，其进一步用于按照所述温度采集频率，并根据预设的恒定能量保持时间阈值，记录每个热源在恒定能量保持时间内完全响应所述驱动信号的持续过程内的温度保持数据并生成相应的序列。优选地，所述温度采集频率为0.2～100Hz。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例提出了一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统，通过对待测试散热器施加特定热量，记录散热器温度在升温、热量保持和冷却过程中的温度变化情况，进一步通过时域拟合分析或频域谱分析方法得到待测试散热器的热阻抗信息。由于针对散热器而言对其所输入的能量值近似为方波，因此，这种方法能够全面展现散热器在升温、热量保持和冷却过程的散热效果，完善器件到热沉，从而得到散热链路上的热阻抗信息，为热设计提供散热器热阻抗特性参数。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本申请实施例的针对散热器热阻抗的测试系统的结构示意图。图2为本申请实施例的针对散热器热阻抗的测试方法的步骤图。图3为本申请实施例的针对散热器热阻抗的测试方法的具体流程图。图4为本申请实施例的针对散热器热阻抗的测试方法中热源输入频率的曲线示意图。图5为本申请实施例的针对散热器热阻抗的测试方法中热源输出响应的温度变化曲线示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。在电气、电子产品当中，器件的工作状态并非恒定不变，而是实时变化的，伴随着的损耗能量也实时变化。在传统的热设计工作中，通常以稳态工况作为设计依据，随着电气、电子产品功率密度不断提升，要求热设计逐步由稳态设计转向瞬态设计。当前，半导体器件的瞬态热测试方法已经较为成熟，但是，当前散热器的性能测试方法通常利用瞬态测试方法，只专注于散热器的热阻测试，却忽略了散热器热容特性的测试，无法构建出散热器的热阻抗特性。为了克服上述现有技术中的不足，本申请实施例提出了一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统，该方法和系统通过向热源提供并切断具有恒定功率的驱动信号的方式，采集表征散热器散热效果的热源在完整的升温、保持和冷却过程中的温度数据序列，进一步根据散热器冷却介质的特性，确定计算散热器的热阻抗信息过程中的表征散热器散热特征的精度阶数，从而利用时域拟合法或频谱分析法，呈现出散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对散热器热阻抗的测试方法，包括：/n步骤一、热源控制器向与所述热源控制器连接的一个或多个热源发送功率恒定的驱动信号；/n步骤二、每个热源响应所述驱动信号，温度采集设备按照预设的温度采集频率，记录所述每个热源从开始响应到完全响应所述驱动信号过程内的温度上升数据并生成相应的数据序列；/n步骤三、所述热源控制器切断向所述热源发送的所述驱动信号；/n步骤四、所述每个热源响应零输入信号，所述温度采集设备按照所述温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应所述零输入信号过程内的温度冷却数据并生成相应的数据序列；/n步骤五、获取每个热源的温度上升数据序列和温度冷却数据序列，基于此，得到散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对散热器热阻抗的测试方法，包括：
步骤一、热源控制器向与所述热源控制器连接的一个或多个热源发送功率恒定的驱动信号；
步骤二、每个热源响应所述驱动信号，温度采集设备按照预设的温度采集频率，记录所述每个热源从开始响应到完全响应所述驱动信号过程内的温度上升数据并生成相应的数据序列；
步骤三、所述热源控制器切断向所述热源发送的所述驱动信号；
步骤四、所述每个热源响应零输入信号，所述温度采集设备按照所述温度采集频率，记录每个热源从开始响应到完全响应所述零输入信号过程内的温度冷却数据并生成相应的数据序列；
步骤五、获取每个热源的温度上升数据序列和温度冷却数据序列，基于此，得到散热器针对每个热源位置处的热阻抗信息。


2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤五进一步包括：
获取每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列；
基于预设的散热器的精度阶数信息，并根据每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，利用时域拟合法或频谱分析法，得到散热器的热阻抗信息。


3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，在基于预设的散热器的精度阶数信息，并根据每个热源的所述温度上升数据序列和所述温度冷却数据序列，利用时域拟合法或频谱分析法，得到散热器的热阻抗信息步骤中，进一步包括：
在所述精度阶数小于或等于2时，采用时域拟合法，计算所述散热器的热阻抗信息；
在所述精度阶数大于2时，采用频谱分析法，计算所述散热器的热阻抗信息。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的测试方法，其特征在于，在所述热源控制器切断向所述热源发送的所述驱动信号步骤前，所述方法还包括：
所述温度采集设备按照所述温度采集频率，并根据预设的恒定能量保持时间阈值，记录每个热源在恒定能量保持时间内完全响应所述驱动信号的持续过程内的温度保持数据并生成相应的序列。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的测试方法，其特征在于，所述温度采集频率为0.2～100Hz。
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【专利技术属性】
技术研发人员：何凯，支永健，李彦涌，郭宗坤，史熹，邓文川，马明，李诗怀，姚磊，田恩，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43