NEST048 February 2024 LM5143A-Q1
大多數(shù)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備需要能夠在高達(dá) 85°C 的溫度下運(yùn)作，而無(wú)需強(qiáng)制氣冷。?產(chǎn)品認(rèn)證要求證明即使在最高環(huán)境溫度下，電路板上的元件或走線都不會(huì)變得過(guò)熱?，F(xiàn)有的高溫測(cè)試方法使用熱電偶，這可能很耗時(shí)，而且會(huì)錯(cuò)過(guò)潛在的熱點(diǎn)。熱源攝影機(jī)能夠發(fā)現(xiàn)這些遺漏的點(diǎn)，且已成爲(wèi)室溫測(cè)試的最佳做法。室溫測(cè)試會(huì)錯(cuò)過(guò)只有在高溫環(huán)境下才會(huì)顯現(xiàn)的加熱效應(yīng)。
但是，不建議將?熱源攝影機(jī)插入 85°C 熱室內(nèi)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)此類?熱源攝影機(jī)無(wú)法承受 70°C 以上的溫度而不損壞。?將?熱源攝影機(jī)指向熱室的玻璃前部也不管用，因?yàn)椴ＡО鍟?huì)扭曲目標(biāo)設(shè)備的熱影像。
我提出的解決方案是在門(mén)打開(kāi)的對(duì)流熱室中測(cè)試電子設(shè)備，但用紙板和膠帶覆蓋前部，只為熱源攝影機(jī)的前部留下一個(gè)小開(kāi)口，以獲得良好、乾淨(jìng)的熱影像。?熱電偶將放置在熱室內(nèi)非常靠近被測(cè)電路板的位置，以驗(yàn)證是否已達(dá)到 85°C 的環(huán)境溫度。?熱源攝影機(jī)的小開(kāi)口不應(yīng)形成阻礙，且應(yīng)允許攝影機(jī)從熱室外拍攝實(shí)際影像。
我找到了一個(gè)舊的熱室，下面只有加熱線圈，沒(méi)有風(fēng)扇，僅依靠對(duì)流氣流進(jìn)行熱傳輸 (圖 1)。此外，這個(gè)烤箱沒(méi)有會(huì)在前門(mén)打開(kāi)時(shí)關(guān)閉線圈的聯(lián)鎖裝置。使用較新的烤箱、拔掉風(fēng)扇並解除聯(lián)鎖是另一種可能的做法，但不建議這樣做，因?yàn)檠u造商的保固將失效。
圖 1 包括熱室和擋板在內(nèi)的裝置在受測(cè)電路板的左側(cè)是來(lái)自外部實(shí)驗(yàn)室電源的 14V 輸入電源線，代表汽車(chē)電池。?電路板右側(cè)是與腔室內(nèi)電阻器的負(fù)載連接，用於以 22A 負(fù)載 920mV 輸出，代表應(yīng)用負(fù)載?？梢钥吹綗犭娕己洼敵鲭妷焊袦y(cè)的三條監(jiān)控線 (正極和負(fù)極)；他們使用萬(wàn)用電表監(jiān)控溫度 (Tektronix TX3) 和輸出電壓 (Fluke 87 III)。
Blue M DV-12A (「自然對(duì)流烤箱」) 熱室的前開(kāi)口為 12 x 12 英吋 (深 12.5 英)），在測(cè)試期間用擋板 (來(lái)自 圖 1) 覆蓋。類似的烤箱很容易取得，價(jià)格落在數(shù)百美元的範(fàn)圍內(nèi)。擋板上的方孔可讓外部??熱源攝影機(jī) (Flir E75) 對(duì)焦在受測(cè)電路板上最熱的區(qū)域。
電路板採(cǎi)用 14V 電源供電，測(cè)試期間電流幾乎為 2A，並且擋板蓋放置在熱室開(kāi)口上方。開(kāi)啟熱室線圈，並將熱電偶上的設(shè)定調(diào)整為目標(biāo)溫度 85-87°C。整個(gè)執(zhí)行過(guò)程大約 30 分鐘，拍攝了三張熱像，間隔為 5 分鐘，以驗(yàn)證是否確實(shí)達(dá)到熱穩(wěn)定。此外，還監(jiān)測(cè)了實(shí)驗(yàn)室電源的輸入電流，以驗(yàn)證這種穩(wěn)定性。正如預(yù)期，由於轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)損耗隨著溫度的升高而增加，電流消耗增加了約 1%。圖 2 顯示了最終的熱影像。
圖 2 最終熱影像顯示執(zhí)行結(jié)束時(shí)最高溫度爲(wèi) 131°C。請(qǐng)注意 FET 右側(cè)的綠色熱電偶影像在整個(gè)執(zhí)行過(guò)程中，監(jiān)測(cè)的輸出電壓保持在 919mV。熱電偶讀數(shù)在 85°C 到 88°C 之間變化，因?yàn)闊崾揖€圈在執(zhí)行的最後 15 至 20 分鐘內(nèi)頻繁開(kāi)關(guān)。在九分鐘內(nèi)重複出現(xiàn)具有相同最高溫度的熱影像證明了已達(dá)到熱穩(wěn)定。
爲(wèi)了驗(yàn)證環(huán)境溫度監(jiān)控，執(zhí)行時(shí)使用了兩個(gè)熱電偶監(jiān)控環(huán)境溫度；一個(gè)如圖 2 所示，另一個(gè)略低於電路板。兩個(gè)監(jiān)控器的讀數(shù)相差在 1°C 以內(nèi)。為了進(jìn)行額外驗(yàn)證，在最熱的 FET 上黏貼一個(gè)熱電偶並重新執(zhí)行，其最高溫度比熱源攝影機(jī)獲得的溫度低 4-5°C。?這也表明熱源攝影機(jī)能夠捕捉到熱電偶遺漏的熱點(diǎn)。
總體而言，這展示了一種以適度的成本增加 (假設(shè)目前有可用的熱源攝影機(jī)) 對(duì)汽車(chē)應(yīng)用進(jìn)行高環(huán)境熱驗(yàn)證的更徹底的方法。此方法能夠找出早期方法遺漏的熱失控情況。即使需要購(gòu)買(mǎi)二手對(duì)流烤箱，無(wú)需黏合多個(gè)熱電偶所省下的費(fèi)用很快就能打平成本。