CN105116009A - 一种发热模拟装置和热管散热性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发热模拟装置和热管散热性能检测装置，该发热模拟装置包括：中央处理器，用于控制线性电源的工作电压，并根据所述第一温度采集器和第二温度采集器采集的温度值控制线性电源的工作电压的调整；线性电源，用于根据中央处理器发送的工作电压控制参数进行工作电压调整，并对发热元件进行供电；发热元件，用于根据线性电源的工作电压进行发热；第一温度采集器，用于采集环境温度，并将环境温度发送到中央处理器；第二温度采集器，用于采集发热元件的表面温度，并将发热元件的表面温度发送到中央处理器。本发明能够较好对IC芯片的发热进行模拟，并通过模拟发热实现热管的散热性能的数字量化，更加快速高效的实现热管的检测。

Description

一种发热模拟装置和热管散热性能检测装置

技术领域

本发明涉及通信设备测试技术领域，尤其涉及一种发热模拟装置和热管散热性能检测装置。

背景技术

随着集成电路的密集化、复杂化发展，其电子元器件在工作时产生的热量也随之剧增，使元器件温度升高，对元器件的正常工作产生影响。因此，必须安装散热装置以确保中央处理器或其他高温芯片等发热元器件在适当的温度下正常工作。但是，如何保证安装的散热装置能够满足元器件或芯片的散热要求需要通过多次测试才可以实现。目前行业内FPGA等发热量大的IC芯片的发热以及散热的测试多数采用软件仿真的方式来实现，通过热仿真软件来模拟出IC的发热量大小。而且，在市场上对温度的控制以及采集都采用一体化的温度采集设备，恒定温度的实现不是很理想。

现有的散热装置已有利用热管技术提高散热能力。然而热管在制造及运输过程中的碰撞都很容易产生肉眼难见的裂痕，导致腔体内的真空度下降而大大降低其导热能力，而这些裂痕难以用外观观察法来检测，因此只能逐一对热管的散热性能进行检测从而确定其是否合格。而一般的热管导热性能的测试方法，是用手持热管的一端，将其另一端浸入热水内，过一段时间后凭手对热管手持端的温度感觉来判断热管的导热性能是否能满足要求，这种测试方法效率较低，另外其主要凭借人的主观感觉来进行判断，没有量化指标，检测结果非常不准确。

现有技术中FPGA散热的测试方法大多通过计算机模拟仿真实现，但实际FPGA工作散热问题还跟室内温度以及与热管接触面平滑度等等实际因素相关，所以通过计算机模拟仿真FPGA工作以及散热的方法很难真实的反映出RRU中热管散热装置的实际工作情况。而且热源的恒定功率，恒定温度调节方法在行业内有多种方式，例如采用温控仪，但测试效率过于低效，不适合批量的生产。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或者减缓上述问题的发热模拟装置和热管散热性能检测装置，以实现热管散热性能的快速、高效检测。

根据本发明的一个方面，提供了一种发热模拟装置，该装置包括中央处理器、线性电源、发热元件、第一温度采集器和第二温度采集器；

中央处理器，用于控制所述线性电源的工作电压，并根据所述第一温度采集器和第二温度采集器采集的温度值控制所述线性电源的工作电压的调整；

线性电源，用于根据所述中央处理器发送的工作电压控制参数进行工作电压调整，并对所述发热元件进行供电；

发热元件，用于根据所述线性电源的工作电压进行发热；

第一温度采集器，用于采集环境温度，并将所述环境温度发送到所述中央处理器；

第二温度采集器，用于采集发热元件的表面温度，并将所述发热元件的表面温度发送到所述中央处理器。

可选的，所述线性电源为线性程控电源，所述线性程控电源的工作电压为24V-32V。

可选的，所述装置还包括切换开关，所述切换开关连接在所述中央处理器与线性电源之间，用于接收所述中央处理器发送的工作电压控制参数，并根据所述工作电压控制参数对所述线性电源的工作电压进行切换。

可选的，所述第一温度采集器为室温采集器，所述室温采集器将采集到的环境温度通过CDMA/GPRS无线网络发送到所述中央处理器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种热管散热性能检测装置，该装置包括温度检测装置以及上述任一所述发热模拟装置；

所述发热模拟装置，置于待测热管一侧，用于模拟IC芯片对所述待测热管进行加热；温度检测装置，用于实时检测所述待测热管的温度值，所述发热模拟装置根据所述温度检测装置检测的所述待测热管的温度值确定待测热管的散热率。

可选的，所述待测热管为安装在机箱内部的热管。

可选的，所述发热模拟装置中的中央处理器接收所述温度检测装置检测的所述待测热管的温度值，并根据不同时刻接收到的所述待测热管的温度值计算所述待测热管的散热率。

可选的，所述中央处理器具体根据所述温度检测装置任意两次检测到的所述待测热管的温度值的差值与该两次检测时间的时间间隔的比值，得到所述待测热管的散热率，公式为：

$h=\frac{C_1-C_2}{t}$

其中，h为散热率，C₁为第一采集温度值，C₂为第二采集温度值，t为两次采集的时间间隔。

可选的，所述发热模拟装置中的中央处理器还用于控制所述发热模拟装置中的线性电源的切断。

本发明的有益效果为：

本发明提供的发热模拟装置和热管散热性能检测装置，采用CPU与线性电源来控制发热块的功率来模拟IC芯片的工作发热量，并将其对热管进行加热，通过实时读取热管的散热情况从而数字量化出热管的散热性能，实现热管的散热性能更加快速高效的检测，而且还能将热管散热性能进行数字量化，使得热管散热性能检测的生产化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种发热模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种热管散热性能检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为本发明实施例提供的一种发热模拟装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括中央处理器110、线性电源120、发热元件130、第一温度采集器140和第二温度采集器150；

所述的中央处理器110，用于控制所述线性电源的工作电压，并根据所述第一温度采集器和第二温度采集器采集的温度值控制所述线性电源的工作电压的调整；

所述的线性电源120，用于根据所述中央处理器发送的工作电压控制参数进行工作电压调整，并对所述发热元件进行供电；

所述的发热元件130，用于根据所述线性电源的工作电压进行发热；

所述的第一温度采集器140，用于采集环境温度，并将所述环境温度发送到所述中央处理器；

所述的第二温度采集器150，用于采集发热元件的表面温度，并将所述发热元件的表面温度发送到所述中央处理器。

本发明实施例中，通过对发热元件的线性调压来实现发热模拟装置的控制，本装置中通过对发热元件的实时温度采样，并将采样温度反馈到中央处理器CPU，CPU经过内部预设算法线性控制线性电源的工作电压，进一步实现发热元件发热功率的控制，使其发热温度保持在恒定值上，从而达到恒定温度的效果，模拟出IC芯片，如FPGA等的实际工作效果。

进一步地，本发明实施例提出的发热模拟装置还包括切换开关，所述切换开关连接在所述中央处理器与线性电源之间，用于接收所述中央处理器发送的工作电压控制参数，并根据所述工作电压控制参数对所述线性电源的工作电压进行切换。

所述的发热模拟装置通过三个阶段实现模拟发热的过程，具体如下：

第一阶段大功率快速加热适应批量生产快速检测的需求，第二阶段调低功率达成较为精准的模拟芯片发热温度；第三阶段持续功率加热，根据热仿真数据逼近产品工作真实情况模拟热管工作过程。自动升降控制装置结合三阶段加热方式完成***实现。

本发明实施例中，所述线性电源为线性程控电源，所述线性程控电源的工作电压为24V-32V。CPU通过切换开关来控制线性电源从24V～32V之间工作，从而控制发热块的功率从115W至180W之间工作，同时采集室温以及发热块温度反馈给CPU，CPU经过一系列算法控制发热块的功率使其达到恒定150度温度，为保持发热块恒定在150度不变，我们需要在每隔1S种进行一次监控，监控值是装置上配置的两个温度采集器，分别装置在外置腔体外，发热块外表面。以采集2个温度值：室内温度C1、发热块温度C2、温度压控换算率h_v/1℃,通过以下公式换算出线性压控值V：

V＝(150℃-C₂-C₁)*h_v/1℃

进一步地，所述第一温度采集器为室温采集器，所述室温采集器将采集到的环境温度通过CDMA/GPRS无线网络发送到所述中央处理器。本发明检测过程中增加了根据室内环境温度进行修正的步骤，CPU根据室温采集器采集的温度，并将该温度作为温度变化曲线的一个参考值，用于后续修正模拟加热以及数字量化热管散热能力过程中引入的环境误差。

为了实现对FPGA等IC芯片的发热模拟以及被测工件的热管散热性能的量化，本发明实施例提供了一种热管散热性能检测装置，如图2所示，所述热管散热性能检测装置包括温度检测装置200以及上述任一所述发热模拟装置100；

所述发热模拟装置100，置于待测热管一侧，用于模拟IC芯片对所述待测热管进行加热；温度检测装置200，用于实时检测所述待测热管的温度值，所述发热模拟装置100根据所述温度检测装置200检测的所述待测热管的温度值确定待测热管的散热率。

本发明实施例通过将本发明另一实施例中提出发热模拟装置位将不同发热量施加在待测热管上，采用这种方法来模拟出FPGA等IC芯片的发热功率，其中所述发热元件可以采用电加热块实现。

进一步地，所述待测热管为安装在机箱内部的热管，针对如RRU机箱等机箱内部热管的散热性能做出快速分析，进而达到评定机箱散热能力的优劣。本发明实施例中提出的热管散热性能检测装置，通过发热源接触热管后热管温度的下降速率来实现热管散热性能的数字量化功能。。

进一步地，所述发热模拟装置中的中央处理器接收所述温度检测装置检测的所述待测热管的温度值，并根据不同时刻接收到的所述待测热管的温度值计算所述待测热管的散热率。

进一步地，所述中央处理器具体根据所述温度检测装置任意两次检测到的所述待测热管的温度值的差值与该两次检测时间的时间间隔的比值，得到所述待测热管的散热率，公式为：

$h=\frac{C_1-C_2}{t}$

其中，h为散热率，C₁为第一采集温度值，C₂为第二采集温度值，t为两次采集的时间间隔。

本发明实施例，

我们在机箱内热管的下腔体管上安放了温度检测装置，利用CPU对温度检测装置采集到的热管温度实时获取，根据适时获取的温度值，通过温度下降的时间来判定RRU热管的散热能力，期望散热率h_1℃/S，下面以被测试的RRU腔体要求达到的散热能力为例进行说明：

期望的散热率为：h₁＝5℃/s，我们实施采集的热管温度，每间隔15S采集温度C₁，C₂，得到实际散热率:

$h_2=\frac{C_1-C_2}{15}$

当h₂>h₁可判定导热管的散热爱能力符合要求。

进一步地，所述发热模拟装置中的中央处理器还用于控制所述发热模拟装置中的线性电源的切断。生产过程中的，热管散热性能检测装置，对安全测试方面的考虑上加入了心跳检测机制，当检测过程中用于检测控制以及信息显示的上层计算机无响应或者人为因素导致通信限号中断后，CPU会根据心跳检测的结果自动切断线性电源供电，保证生产的安全。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种发热模拟装置，其特征在于，包括中央处理器、线性电源、发热元件、第一温度采集器和第二温度采集器；

中央处理器，用于控制所述线性电源的工作电压，并根据所述第一温度采集器和第二温度采集器采集的温度值控制所述线性电源的工作电压的调整；

线性电源，用于根据所述中央处理器发送的工作电压控制参数进行工作电压调整，并对所述发热元件进行供电；

发热元件，用于根据所述线性电源的工作电压进行发热；

第一温度采集器，用于采集环境温度，并将所述环境温度发送到所述中央处理器；

第二温度采集器，用于采集发热元件的表面温度，并将所述发热元件的表面温度发送到所述中央处理器。

2.根据权利要求1所述的发热模拟装置，其特征在于，所述线性电源为线性程控电源，所述线性程控电源的工作电压为24V-32V。

3.根据权利要求1所述的发热模拟装置，其特征在于，所述装置还包括切换开关，所述切换开关连接在所述中央处理器与线性电源之间，用于接收所述中央处理器发送的工作电压控制参数，并根据所述工作电压控制参数对所述线性电源的工作电压进行切换。

4.根据权利要求1所述的发热模拟装置，其特征在于，所述第一温度采集器为室温采集器，所述室温采集器将采集到的环境温度通过CDMA/GPRS无线网络发送到所述中央处理器。

5.一种热管散热性能检测装置，其特征在于，所述装置包括温度检测装置以及如权利要求1-4任一项所述发热模拟装置；

所述发热模拟装置，置于待测热管一侧，用于模拟IC芯片对所述待测热管进行加热；温度检测装置，用于实时检测所述待测热管的温度值，所述发热模拟装置根据所述温度检测装置检测的所述待测热管的温度值确定待测热管的散热率。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述待测热管为安装在机箱内部的热管。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述发热模拟装置中的中央处理器接收所述温度检测装置检测的所述待测热管的温度值，并根据不同时刻接收到的所述待测热管的温度值计算所述待测热管的散热率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述中央处理器具体根据所述温度检测装置任意两次检测到的所述待测热管的温度值的差值与该两次检测时间的时间间隔的比值，得到所述待测热管的散热率，公式为：

$h=\frac{C_1-C_2}{t}$

其中，h为散热率，C₁为第一采集温度值，C₂为第二采集温度值，t为两次采集的时间间隔。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述发热模拟装置中的中央处理器还用于控制所述发热模拟装置中的线性电源的切断。